Blant plastmaterialer er polyeterherketon (PEEK) en veldig spesiell ingeniørplast. Den høye - temperaturmotstanden, korrosjonsbestandighet, slitasje motstand og hydrolysemotstand gjør den svært ettertraktet innen luftfart, bilindustri, medisinsk, energi og kraft, samt maskiner. Nedenfor forklarer vi i detalj hva kikkplast er.
Definisjon av polyeterherketonmateriale
Polyeterherketon, eller kikk, er en termoplastisk polymer som bare er delvis krystallinsk. Den har aromatiske ringer, eterkoblinger og ketongrupper. Det er det mest kommersielt vellykkede medlemmet av Polyarylethernetone (Paek) -familien. Etherbindinger (- o {-) og ketongrupper (- c (o) -) som kobler sammen sine molekylære kjeder danner en veldig organisert krystallinsk struktur som gir den stor mekanisk og termisk stabilitet. VicTrex kjøpte det relaterte selskapet fra ICI i 1981, noe som gjorde det til den mest populære High - Performance Engineering Plastic i verden. ICI gjorde det først i Storbritannia i 1978.
Fordelene med molekylær struktur
Ether -koblingen gjør molekylet mer fleksibelt, mens benzenringen gjør det mer stivt. Ketongruppen gjør de intermolekylære kreftene sterkere. Disse tre tingene fungerer sammen for å holde PEEKs struktur stabil med et smeltepunkt på 343 grader og en lang - termin driftstemperatur på opptil 260 grader. Denne uvanlige strukturen lar den holde mer enn 90% av sin opprinnelige styrke, selv på veldig varme steder som nacellene til flymotorer.
Regler for å navngi kjemikalier
Hele navnet "Polyetheretherketone" beskriver molekylkjedestrukturen: poly (polymer) + eter (eterbinding) × 2 + keton (ketongruppe).
Denne navngivningsordningen gjør det klart hva den kjemiske sminken er, og det er en vanlig måte å navngi ting i materialvitenskap.
Kjerneytelsesparametere for polyeterherketonmateriale
Fysiske og mekaniske egenskaper
| Eiendom | Verdiområde | Teknisk betydning |
|---|---|---|
| Tetthet | 1,3-1,35 g/cm³ | Bare halve tettheten av aluminium, noe som reduserer utstyrsvekten betydelig |
| Strekkfasthet | 90-100 MPa (ufylt harpiks) | Sammenlignbar med aluminiumslegering (6061-T6 har en strekkfasthet på 290 MPa) |
| Bøyningsmodul | 3.6 GPA (ufylt harpiks) | Kan nå 20 GPa med karbonfiberarmering, og overgå mest ingeniørplast |
| Forlengelse i pause | 30%-150% | Kombinerer stivhet og seighet, i stand til å motstå komplekse belastninger |
Termisk ytelse
Glassovergangstemperatur (TG): 143 grader, høyere enn vanlig ingeniørplast (f.eks. POM, som er -60 grader).
Varmeavbøyningstemperatur (HDT): 157 grader (under en belastning på 1,8 MPa). Forbedret krystallinitet etter injeksjonsstøping kan skyve HDT over 200 grader.
Temperaturmotstand: tåler kort - Terminstemperaturer på 300 grader og kan fungere kontinuerlig ved 250 grader i 10.000 timer uten betydelig nedbrytning.
Kjemisk og miljømotstand
Korrosjonsbestandighet: Helt inert til 98% av organiske løsningsmidler (f.eks. Aceton, toluen) og sure og alkaliske oppløsninger (pH 1-14), unntatt konsentrert svovelsyre. Ingen hevelse etter fordypning i en 30% KOH -løsning i tre år.
Hydrolysisresistens: motsto 3000 steriliseringssykluser ved 134 grader med autoklavedamp, med et vekttap på <0,1%, langt over standard for medisinsk - rustfritt stål.
Flammehemmende egenskaper: Den kan oppnå UL 94 V-0-rangering uten å legge til flammehemmere, og mengden røyk som frigjøres når brenning bare er 1/5 av den for tradisjonell plast.
Produksjon og prosesseringsteknologi av polyeterherketonmateriale
Polymerisasjonsreaksjonsmekanisme
En nukleofil substitusjons polykondensasjonsmetode brukes ved bruk av 4,4 '- difluorobenzophenon og natriumbisfenol a som råvarer. Høy - temperaturpolymerisasjon utføres i difenylsulfonoppløsningsmiddel under katalyse av vannfri kaliumkarbonat. Merk at denne reaksjonen krever et strengt kontrollert vannfritt miljø (fuktighetsinnhold <50 ppm). Mikrobølgeovn - assistert polymerisasjon kan forkorte reaksjonstiden fra 24 timer i den tradisjonelle refluksmetoden til 3 timer.
Nøkkelstøpingsprosessparametere
Injeksjonsstøping:
Moldtemperatur: 160-190 grader (for å fremme krystallisering)
Smeltemperatur: 370-420 grader (for å unngå termisk nedbrytning)
Injeksjonstrykk: 70-140 MPa (for å sikre fylling av komplekse strukturer)
Merk: Krympingen av ufylte karakterer er 1,2 - 2,4%, mens den for karbonfiberforsterkede karakterer kan reduseres til 0,1-1,1%.
3D -utskriftsteknologi:
Når du bruker FDM, bør dysetemperaturen kontrolleres mellom 360-400 grader, og den oppvarmede sengen opprettholdes ved 120 grader for å minimere skjeving.
Bruken av polyeterherketonmateriale
Luftfart
Airbus A350 Cargo Hold Drainage System bruker VicTrex Peek Composite -materiale i stedet for aluminiumslegering, og reduserer vekten med 50%. Den tåler også ekstreme temperatursvingninger fra - 50 grader til 120 grader og har bestått 100.000 syklusutmattetesting. Dens lave røyk og lave toksisitet (SDR mindre enn eller lik 15) oppfyller FAR 25.853 brannsikringsstandarder, noe som gjør det til det foretrukne materialet for neste generasjons passasjerflyinteriør.
Medisinsk
Ortopedi:
Den elastiske modulen til karbonfiber - forsterket Peek Interbody Fusion Cages (8-12 GPA) samsvarer tett med menneskets kortikale bein (10-30 GPA), og reduserer effektivt stressskjerming. Den amerikanske FDA har godkjent den for bruk i over 20 typer implantater, inkludert de i livmorhalsen og korsryggen.
Elektrokirurgiske instrumenter:
Solvays Ketaspire® Peek -pulver sprayes på overflaten av metallkanyler, og oppnår en beleggtykkelse på bare 0,0645mm. Den tåler spenninger som overstiger 10 kV og 1000 sykluser av etylenoksydsterilisering. Det er allerede brukt i kjernekomponenter i Da Vinci Surgical Robot.
Matforedlingsmaskinkomponenter
Polyetheretherketone (PEEK) er et materiale som er motstandsdyktig mot rengjøring og desinfeksjon (frigjør ingen skadelige stoffer), viser migrasjon av lav overflate og slitemotstand og oppfyller matkontaktstandarder. Typiske applikasjoner inkluderer ventilkjerner i meieriproduksjonslinjer, transportbåndslenker i bakeriutstyr og filterstøttrammer i juicepresser.
Gjennomføringer, lagre, tetninger og støttringer
Polyetheretherketone (PEEK) erstatter metall og tradisjonell plast i bevegelige deler takket være de samlede fordelene med lav friksjon, høy belastningskapasitet og korrosjonsmotstand.
Bussinger og lagre: Karbonfiber - Forsterket kikk kan skilte med en friksjonskoeffisient så lavt som 0,15 (tørrfriksjonsbetingelser), 40% lavere enn bronselager. Ved en belastning på 10 MPa og et miljø på 150 grader, er slitasjehastigheten bare 0,001 mm³/(n · m), noe som gjør det egnet for kjemiske pumpeforinger og biloverføringslager.
Sel og støttringer: I det sure miljøet med utvinning av råolje (som inneholder H₂s og CO₂), kan du kikke V - ringer en tetningsliv 10 ganger for nitrilgummi. En produsent av hydraulisk utstyr benyttet seg av PEEK -støttringer for å overvinne krypesviktproblemet med tradisjonelle PTFE -ringer ved 30 MPa -trykk, og forlenget levetiden fra 3000 timer til 15 000 timer.
Sammenligning mellom polyeterherketonmateriale og lignende materialer
| Ytelsesindikator | Peek | Ptfe | Pei | Pi |
|---|---|---|---|---|
| Lang - Termintjenestetemperatur | 260 grad | 250 grader | 210 grad | 300 grad |
| Strekkfasthet | 90-100 MPa | 25-35 MPa | 100-110 MPa | 80-100 MPa |
| Friksjonskoeffisient | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Dielektrisk styrke | 50 kV/mm | 50-150 kV/mm | 30-40 kV/mm | 20-30 kV/mm |
| Behandlingskostnad | Ekstremt høy | Moderat | Moderat | Ekstremt høy |
Anbefalt valg:
For høy - temperatur og høy - Trykkapplikasjoner: PEEK (varme og hydrolysemotstand) er å foretrekke.
For Ultra - Krav til lav friksjon: PTFE er å foretrekke, men styrken er kompromittert.
For High - FREVICENS IISULASJON: PEI tilbyr en mer kostnad - effektivt alternativ, men temperaturmotstanden er begrenset.
FAQ
Spørsmål: Kan Peek resirkuleres?
A: For øyeblikket er gjenvinningsgraden mindre enn 10%, hovedsakelig på grunn av det høye energiforbruket av høy - temperaturbehandling og en 30% nedbrytning i egenskapene til det resirkulerte materialet. VicTrex utvikler lukket - Resirkuleringsteknologi som bruker superkritisk fluiddepolymerisering for å øke resirkuleringshastigheten til 85%.
Spørsmål: Hvordan er Peek bundet til metall?
A: Kjemiske forankringer (for eksempel 3M DP460 Epoxy Adhesive) eller fysiske innlegg (støpte metallinnsatser) kan brukes. En bilprodusent bruker en PIEK -stempelenhet med en interferens som passer i en aluminiumslegeringssylinder, som har operert med 200 grader i 10.000 timer uten å løsne.
Spørsmål: Hva er begrensningene i Peek i halvlederindustrien?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0,1μm) må kontrolleres til<100 particles/g. Currently, it is only used in non-critical processes such as wafer carriers. Toray Industries' newly developed ultra-clean grade PEEK, with a particle content of less than 10 particles/g, has entered testing on 14nm chip production lines.
Spørsmål: Er PEEK egnet for lang - Term Utendørs bruk?
A: Ren kikk har gjennomsnittlig UV -motstand og kan lide av kritting av overflaten (omtrent 10% nedbrytning over 5 år) etter langvarig eksponering for sollys. Imidlertid kan tilsetningen av karbon-svart eller UV-absorbere forbedre værmotstanden med 3 - 5 ganger, noe som gjør det egnet for høy - temperaturkontakter i solcelleanlegg og utendørs høyspent bryterutstyr.
Spørsmål: Kan Peek sveises? Hva er noen vanlige sveisemetoder?
A: Ja, det kan sveises. Vanlige metoder inkluderer: ① Hotplate -sveising (egnet for flate komponenter, med sveisestyrke som når 80% av overordnet materiale); ② Lasersveising (med nøyaktighet opp til 0,1 mm, egnet for sterile sømmer i medisinsk utstyr); og ③ Ultrasonisk sveising (svært effektiv, brukt til elektronisk komponentemballasje). Sveisetemperaturen må kontrolleres mellom 343-380 grader (over smeltepunktet, men under nedbrytningstemperaturen).
Spørsmål: Hva er forskjellen mellom mat - Karakter og standard titt?
A: Food - karakterpit må bestå strenge migrasjonstester (for eksempel EU -direktiv 10/2011, som fastsetter en full migrasjonsgrense på <10 mg/dm²). Tungmetallkatalysatorer er forbudt under produksjonen, og renheten er høyere (askeinnhold <0,01%). Vanlig titt er kanskje ikke egnet for matkontaktapplikasjoner på grunn av gjenværende tilsetningsstoffer.
Spørsmål: Vil ytelsen til resirkulert kikkemateriale forringes?
A: Strekkfastheten til resirkulert kikk vil avta med 15 - 20%, og dens krystallinitet med 5 - 8%, hovedsakelig på grunn av molekylkjedebrudd forårsaket av kraftig prosessering ved høye temperaturer. Foreløpig brukes resirkulert materiale bare i ikke-kritiske strukturelle deler (for eksempel beskyttelsesdeksler og parentes). High-end applikasjoner (som medisinsk og luftfart) krever fortsatt jomfruelig materiale.