聚芳醚酮 (PAEK)概述

聚芳醚酮是高性能热塑性塑料聚醚酮家族的一员。 PAEK 被认为是 PEEK(聚醚醚酮)的混合物,在其分子结构中具有芳基 (A) 键,使聚合物具有高模量、热稳定性和阻燃性能。

PAEK 的性能介于 PEEK 和 PEI(聚醚酰亚胺)和PAI(聚酰胺酰亚胺)等其他超高性能热塑性塑料之间。 例如,PAEK 的玻璃化转变温度 (Tg) 为 316 o F (158 o C),略高于 PEEK,但明显低于 PAI 在 537°F (280°C) 时的 Tg。

由于它保持超过 300 o F (150 o C) 的刚度并具有良好的全面机械性能,因此 PAEK 在某些应用中可以替代 PEEK,具体取决于应力负载和化学环境。 对于需要大量特定零件或库存形状尺寸的应用,它也是 PEEK 的经济选择。

PAEK 树脂等级

索尔维以其 AvaSpire ® PAEK 商标名生产和供应多个等级的 PAEK。 未增强牌号的熔体流动特性有所不同,以满足不同熔体工艺和应用的要求。 在热性能方面,未增强牌号的 Tg 相似,为 316 o F (158 o C),并表现出相当水平的机械性能和尺寸稳定性。 还提供耐磨配方。 玻璃和碳纤维增强的 PAEK 配方也已开发用于需要比热塑性材料的未填充版本更高的强度和刚度的应用。

未填充和纤维增强等级都可用于通过挤出和注塑成型进行熔融加工。AvaSpire PAEK 树脂系列中还提供具有适合挤出薄膜和薄管材的熔融特性的未增强等级。

PAEK 树脂的一个显着特点是它们的着色性。 这对于材料选择标准包括美学和强度保持到高性能塑料的热性能极限的外观部件来说是一个优势。 此类别中的典型 PAEK 应用包括医疗和牙科器械手柄,以及电气设备的外壳和组件。

用于加工的 PAEK 型材

Drake Plastics 使用各种 PAEK 配方生产坯料,并为其提供生产它们的 AvaSpire 牌号。 具体等级包括AvaSpire 621 NT PAEK ,这是一种未增强的天然材料,符合 FDA 标准并具有良好的抗冲击性。 AvaSpire 621 GF30 PAEK基于其 30% 的玻璃纤维增强材料提供更高的机械强度。 它也符合 FDA 标准。 在 Drake 用于机加工的高强度 PAEK 型材组合中增加了 AvaSpire 621 CF30,这是一种 30% 碳纤维增强等级。 除了机械性能和 FDA 合规性外, AvaSpire 621 CF30 PAEK还表现出比未填充和玻璃增强的 AvaSpire 配方更高的耐磨性。

Drake 从库存中提供多种尺寸的 AvaSpire PAEK 库存形状,并根据要求挤出其他配置。 能力还包括来自我们的 AvaSpire PAEK 库存形状的 CNC 加工精密部件,以及 Drake 客户指定的 AvaSpire PAEK 等级的注塑部件。

PAEK 性能特点

PAEK 具有良好的综合性能,在评估应用材料时经常与其他聚醚酮聚合物进行比较。

例如,索尔维的 AvaSpire PAEK 在几个性能领域与 PEEK 有相似之处,PEEK 是索尔维和 Victrex PLC 提供的一种超高性能热塑性塑料。 也有显着差异。 PAEK 的强度保持热上限稍高一些,而 PEEK 具有更高的耐磨性和抗疲劳性。 此外,虽然 PAEK 具有非常好的耐环境性,但 PEEK 可以耐受更广泛的化学品。 以下性能摘要突出了一些关键的相似点和不同点:

强度超过 150ºC

与 PEEK 相比,其带有芳基键的混合聚酮聚合物结构使 PAEK 在 300 o F (150 o C) 温度范围内具有更高的刚度。 这在每种材料的 Tg(玻璃化转变温度)或软化点上很明显,PAEK 的测量值为 316 o F (158 o C),而 PEEK 的测量值为 302°F (150°C)。 它在此温度范围内的强度保持是 PAEK 优于 PEEK 的关键属性。

机械性能

虽然 PEEK 在结构强度和刚度等因素上表现出更高的性能,但 PAEK 被认为具有良好的整体机械性能平衡。 例如,未增强 PAEK 的弯曲模量达到了令人印象深刻的 450,000 psi (3100 MPa),但略低于 PEEK 在 537,000 psi (3700 MPa) 的弯曲模量。 PEEK 的弯曲强度显示出相似的百分比差异。 PEEK 和 PAEK 在无缺口冲击测试中均未显示断裂,但在同类测试中,PAEK 的缺口冲击强度比 PEEK 高约 10%。

FDA 合规性

无论配方中的添加剂如何,AvaSpire 品牌下提供的所有等级的 PAEK 均符合 FDA 标准。 这一特性及其可着色性使其成为牙科和医疗设备外壳和仪器的理想选择。 PEEK 还满足 FDA 对相同类型应用的合规性要求。

耐化学性

与其他聚醚酮相比,PEEK 独特的聚合结构是其卓越的耐化学性的基础,也是其广泛用作油气和化学加工设备组件材料的关键原因。 然而,所有聚醚酮都表现出对多种化学环境的良好耐受性,PAEK 也不例外。

由于成品部件中的工作温度、压力和内部应力水平等变量会影响任何材料的性能,因此所有应用都应在实际最终使用条件和环境下进行测试。

电气性能

PAEK 的电气特性使其成为连接器、连接器块和绝缘体等应用的候选材料。 Solvay 的 AvaSpire AV-621 NT PAEK 是 Drake Plastics 提供的一种未增强等级的库存形状,其介电强度在 0.125” (3.2mm) 厚度下测量为 422 V/mil (16.6 kV /mm)。 其体积电阻率为 6.2 x 10 17 Ω•cm,其在宽频率范围内的介电常数为 3.1。

阻燃性

与所有聚醚酮聚合物一样,PAEK 具有阻燃特性,使其在 UL 测试厚度中获得 94 VO 等级。 它的可燃性等级和电气特性使其成为电气设备组件、连接器和绝缘体的竞争者。

典型的 PAEK 应用

其性能、耐化学性和可着色性的整体平衡使 PAEK 成为以下应用的候选者:

  • 利用 PAEK 的可着色性及其对蒸汽和其他类型灭菌的耐受性的牙科和手术器械手柄和电气设备外壳。
  • 电气连接器、连接器块、电气设备组件和外壳。
  • 石油和天然气以及化学加工设备的阀座、压缩机阀板、衬套、轴承和其他高温流体处理部件。
  • 用于食品和药品加工、灌装和包装设备的组件,需要符合 FDA 规定并耐高压和高温清洁和消毒。