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IT制造業領域:半導體制造以及電子電器行業有望成為PEEK樹脂應用的另一個增長點。在半導體行業,為了達到高功能化、低成本,要求硅片的尺寸更大,制造技術更,低粉塵、低氣體放出、低離子溶出、低吸水性是對半導體制造工藝中各種設備材質的要求,這將是PEEK樹脂大顯身手的地方;3、辦公用機械零部件領域:對于復印機的分離爪、耐熱軸承、鏈條、齒輪等,用PEEK樹脂代替金屬作為它們的材料時,可以使部件輕量化、耐疲勞,并能夠做到無油潤滑;
首先,它擁有高的耐高溫性能,其玻璃化轉變溫度高達 143℃,熔點在 334℃左右,可在 250℃長期使用,短期使用溫度甚至可達 300℃以上。PEEK 表現出高強度、高模量的特點。其拉伸強度可達 100MPa 以上,彎曲強度和模量也相當出。同時,它還具備良好的韌性和抗沖擊性能,這種剛柔并濟的特性使得 PEEK 材料在承受復雜應力時不易發生斷裂,能夠滿足多種苛刻工況下的使用要求。PEEK 對大多數化學試劑具有的耐受性,包括有機溶劑、酸堿等。無論是在強腐蝕性的化學環境還是在復雜的工業介質中,PEEK 材料保持自身的性能不受影響。它的低摩擦系數和耐磨性使得它在制造軸承、齒輪等運動部件時能夠有效減少磨損,延長使用壽命;阻燃性使其在電子電器等對防火要求較高的領域中具有的優勢;而電緣性能則滿足了電子元件對緣材料的嚴格要求。
在過去幾十年中,塑料在醫療領域的應用越來越廣泛。聚醚醚酮(PEEK)自從1999年首度應用于臨床以來,憑借其自身獨特的特性在眾多醫用材料中脫穎而出,得到了眾多醫療器械制造商和外科醫生的認可,圈粉無數。
眾所周知,植入材料需要在人體內長期存留,因此對其生物相容性、疲勞強度、抗磨損、抗腐蝕等特性要求很高。與其他高溫塑料如聚苯硫醚(PPS)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯醚(PPO)相比,PEEK的使用溫度上限至少高出50%
什么是PEEK?
PEEK原料外觀淺茶色,熔化溫度約340℃最高持續使用溫度250℃;拉伸強度100 110Mpa;斷裂伸長率20%;介電常數3.5洛氏硬度M105。PEEK具有優秀的綜合性能,機械性能好耐高溫,耐化學性能卓越,PEEK的成型加工可注塑、擠塑、吹塑、壓制等。
此前,醫用鈦及鈦合金材料作為生物醫用材料界“網紅”,是醫學植入的理想材料。但隨著全球材料科學的高速發展,高分子材料在醫學領域的應用越來越廣泛。越來越多地應用于人工脊椎、牙齒、顱骨等多個領域。
1978 年,英國帝國化學工業公司(原 ICI,1993 年被 Victrex 收購成為獨立公司)開發出 PEEK ,自問世以來,一直被作為一種重要的戰略性國防軍工材料,許多國家均限制出口。20 世紀 80 年代,英國 ZYEX 公司開始 PEEK 纖維的生產開發,產品包括單絲、復絲、中空 PEEK 纖維等。
聚醚醚酮(poly-ether-ether-ketone, PEEK)是在主鏈結構中含有兩個醚鍵和一個酮鍵的重復單元所構成的高聚物,屬特種高分子材料,是聚芳醚酮(PAEK)的品種之一,擁有半結晶態的特點,具有耐熱性、耐磨性、耐疲勞性、耐輻照性、耐剝離性、耐化學腐蝕性、抗蠕變性、尺寸穩定性、耐沖擊性、無毒、阻燃等優異性能,在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫療和食品加工等領域得到廣泛應用。聚醚醚酮(PEEK)釆用親核取代法制備。由4,4'-二氟二苯甲酮與對苯二酚在二苯砜溶劑中,在堿金屬碳酸鹽作用下進行縮聚反應制得。反應式如下:
縮聚反應在150℃到340℃溫度下進行。起始反應溫度要低,以免損失對苯二酚,并減少副反應。然后緩慢升溫,聚合物溶解在溶劑中,反應在320℃下進行完全。聚合物分子量取決于二氟二苯甲酮和對苯二酚的摩爾比。兩者通常為等摩爾比,若前者稍過量,則聚合物含有氟端基。氟端基比酚端基的熱穩定性更好。
堿金屬碳酸鹽通常為碳酸鉀和碳酸鈉的混合物,用量是1mol對苯二酚至少有2mol(堿金屬碳酸鹽相應于一個輕基至少對應一個堿金屬原子)。若堿金屬碳酸鹽與對苯二酚的比值過低,則聚合物呈脆性;若比值過高,則會引發一系列副反應而影響產品性能。縮聚反應在帶有攪拌裝置的不銹鋼反應器中進行。
將原料二氟二苯甲酮、對苯二酚及溶劑二苯砜(量約為二氟二苯甲酮的2到3倍)加入聚合反應器中,通氮氣并加熱升溫至180℃,加入無水碳酸鉀碳酸鈉的混合物,升溫至200℃保溫1h,然后再升溫至250℃保溫15min,最終升溫至320℃ 保溫2.5h。反應物從反應器中放出,經冷卻后至滯留罐。聚合物與無機鹽、氟化鈉、氟化鉀、二苯砜一起結晶析出。反應中生成的二氧化碳與氮氣經冷凝后放空。
罐中的聚合物粉碎后,用500pm孔徑的細篩篩選,然后送入萃取器,用丙酮萃取,懸浮液經第一及第二壓濾機壓濾,并用丙酮洗滌沉淀,以除去二苯砜。濾液送至結晶器,回收二苯砜與丙酮,濾餅送至水洗罐,用水洗滌,以除去聚合物中的無機鹽。懸浮液經第三、第四壓濾機壓濾后,濾液送溶劑回收,壓濾后的濾餅送至干燥器經干燥后制得產品。
英國威格斯公司 (Victrex plc) 是全球領先的高性能材料制造商,其產品包括VICTREX PEEK 聚合材料、VICOTE™ 涂料和APTIV™ 薄膜。這些材料具有獨特的綜合性能,可廣泛應用于不同的市場領域,有助于加工廠商和終端用戶實現成本更低、品質更高及性能更優的目標。
威格斯生產設施設在英國,并有服務于全球30多個國家的銷售和分銷中心,其全球市場開發、銷售和技術支持服務部門與客戶攜手合作,提供加工、設計和應用開發領域的實用協助以及培訓。
VICTREX PEEK——性能最高的熱塑性材料之一
1978,威格斯成功開發出VICTREX PEEK聚合材料至今,VICTREX PEEK已經擁有30年歷史。VICTREX PEEK是一種線性芳族半結晶的熱塑性塑料,是公認的全世界性能最高的熱塑性材料之一。這種材料提供了獨特的綜合性能,幫助加工廠商和最終用戶在成本節約、性能提升和產品差異化方面達到全新水平。
peek材料的優點
機械性能優異
peek材料具有高強度、高剛性和良好的耐磨性,能夠承受高負荷和高溫環境。
耐高溫
peek材料能夠在高溫環境下保持穩定的性能,適用于高溫環境下的應用。
耐化學腐蝕
peek材料對大多數化學物質具有較好的耐腐蝕性,能夠抵抗化學物質的侵蝕。peek材料可以加工成各種形狀和尺寸的部件,方便應用于不同領域。
人體植入材料PEEK 不僅具有質量輕、無毒、耐腐蝕,還是與人體骨骼最接近的材料,由于可以與骨頭的硬度相媲美而備受關注,并且通過摻雜或復合工藝可以使 PEEK 的彈性模量調整到與生物骨組織相近的水平,因而 PEEK 在醫療健康領域,如脊柱手術、骨科類醫療產品的臨床應用越來越廣泛。
與鈦、鈷鉻合金等典型的醫用植入材料相比,PEEK 具有較多的優勢:較低的彈性模量;可透過X 射線;優異的消毒功能,即使長期在熱蒸汽、環氧乙烷和 γ 射線下,能保持原有性質不改變;良好的生物相容性;力學性能可調整;更大的設計自由度。
PEEK性能
生物相容性
無毒安全不過敏。首先,PEEK具有優良的生物相容性。生物相容性是衡量一種材料是否適合人體植入的最基本要素,材料必須無細胞毒性、誘變性、致癌性,且不引發過敏。植入級PEEK在國外獨立測試機構嚴格按照ISO10993的要求,進行了完整的生物相容性測試。結果表明,植入級PEEK具有優異的生物相容性,且沒有任何副作用。
彈性模量