工程材料金字塔塔尖的材料——聚醚醚酮(PEEK)

发表于 讨论求助 2018-07-05 21:06:25


“聚醚醚酮(PEEK)是由英国帝国化学工业公司(ICI)于1978年开发出来的超高性能特种工程塑料。虽然它是一种化合材料,但其燃烧时并不产生无毒性气体,所以在倡导绿色环保设计的今天,其应用领域得以迅速扩大。

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PEEK特性


PEEK数均分子量范围6200-15800,未填充的PEEK常为棕褐色,可以是棒材、颗粒状、粉状和板材等。下图是某种未填充PEEK和碳纤维填充PEEk的性质。

(1) 耐高温性。PEEK具有较高的玻璃化转变温度(Tg=143℃)和熔点(Tm=334℃),其负载热变形温度高达316℃,长期使用温度为260℃,瞬时使用温度可达300℃。

(2) 自润滑性。PEEK具有良好的滑动特性,适合于严格要求低摩擦系数和耐磨耗用途的场合,特别是用碳纤维、石墨、PTFE改性的PEEK耐磨性非常优越。

(3) 耐腐蚀性。除浓硫酸外,PEEK不溶于任何溶剂,具有很高的化学稳定性。

(4) 阻燃性。PEEK具有自熄性,即使不加任何阻燃剂,可达到UL标准的94V-0级。

(5) 易加工性。由于PEEK具有较好的高温流动性,且热分解温度高的特点,可采用多种加工方式,比如注塑成型、挤出成型、模压成型及熔融纺丝等。

(6) 机械特性。PEEK具有良好的韧性和刚性,它具备与合金材料媲美的优良耐疲劳性。

(7) 电性能。PEEK有高的体积电阻率和表面电阻率,在宽广的温度范围及环境变化下可以承受各种频率的交流电位场强,保持良好的绝缘性能。

(8) 耐水解性。树脂及其复合材料不受水和高压水蒸气的化学影响,在高温及高压蒸汽或水环境下可以连续使用而保持良好的机械性能。

(9) 耐候性。优良的耐候性能,聚合物可用于制造工作环境要求严格或需要经常耐杀菌处理的组件。

PEEK与几种典型的耐高温塑料性能比较


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PEEK的制备

PEEK的合成是以4,4-二氟二苯甲酮、对苯二酚和碳酸钠为原料,以二苯砜为溶剂,在氮气的保护下,在逐渐升温至接近聚合物熔点的温度(320℃)时得到高分子PEEK树脂。其反应式如下:


PEEK合成的反应式

这是由ICI公司开发的一种亲核工艺。这种工艺不使用金属基的催化剂,也不使用稳定剂和添加剂,可以生产出高纯度的PEEK粉末。

PEEK的成本主要取决于高纯度的单体4,4-二氟二苯酮。其合成方法很多,主要有苯系化合物缩合法、卤素交换法、催化淡基化法、二氯乙烯氧化法、付氏烷基化法以及重氮化法6种生产方法,其中前4种方法在不同程度上存在反应收率低、异构体等杂质含量高、精制工艺复杂和生产成本高等缺点。

目前的生产方法主要是付氏烷基化法和重氮化法。付氏烷基化法原料易得,合成路线短,收率较高,生产成本低。其合成反应式如下:

付氏烷基化法合成PEEK反应式

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PEEK加工工艺

通用的热塑性塑料加工方式都适合PEEK材料,包括:注塑、挤出、模压、喷涂。。等等。某种PEEK温度与粘度关系,与其它塑料对比如下:

我多么希望,有一个门口,早晨,阳光照在草上。我们站着,扶着自己的门窗,门很低,但太阳是明亮的。草在结它的种子,风在摇它的叶子,我们站着,不说话,就十分美好。”我一直都在,你从不孤单,也不会让你孤单。今天就到这里了,感谢有你!

2018.6.20

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