PEEK(聚醚醚酮)概述

聚醚醚酮,通常称为 PEEK,是半结晶热塑性塑料聚醚酮家族的一部分。 在其结构中具有不同比例的醚与酮的其他半结晶材料包括 PEK、PEKK、PEKEKK 和 PAEK。 然而,与其他聚醚酮相比,PEEK 聚合物独特的 2:1 醚 (E) 与酮 (K) 比例提供了卓越的耐化学性,并且是促成 PEEK 更广泛使用的主要因素。

PEEK 以全面的高性能而著称,具有一系列令人印象深刻的物理特性。 这种半结晶热塑性塑料还可以承受长期暴露于高压蒸汽、热水和许多高腐蚀性化学品中。 它在动态负载下的耐磨性增加了 PEEK 规格背后的性能优势,适用于必须承受恶劣服务条件的注塑和机加工部件。

PEEK 树脂供应商,产品

自 1980 年 PEEK 商业化推出以来,Victrex PLC 已成为其领先的生产商,并通过其在英国的业务在全球范围内供应超高性能热塑性塑料。 该公司的应用开发工作跨越 40 多年,并导致 PEEK 广泛用于航空航天石油和天然气勘探与生产半导体制造、医疗和军事以及国防设备中的组件。

随着使用Victrex® PEEK材料的部件越来越多,以及工程师们对该材料性能的认识不断提高,出现了超出最初等级性能限制的新应用可能性。 这些机会促成了 PEEK 材料的发展,这些材料的应用范围更广。 增强性能等级包括具有改进轴承和耐磨性能的配方,以及显着提高 PEEK 结构强度的玻璃和碳纤维增强材料。

其相对容易的熔融加工性也导致 PEEK 树脂适用于多种加工方法,包括注塑、压塑和挤出纤维、管材、管材、薄膜和可加工的原料形状。 开放这些加工替代方案进一步扩大了 PEEK 的应用范围和指定材料的行业。

索尔维于 2000 年代初在美国开始生产 PEEK 树脂,并积极开发用于一系列行业的严苛服务应用的产品。 以KetaSpire® PEEK为名进行商业化,索尔维的产品系列包括性能增强的配方,以提高耐磨性和结构强度。 KetaSpire ® PEEK 产品系列通常也通过挤出和注塑成型进行熔融加工,并以模制零件的形式服务于众多行业和应用,以及加工成精密部件的挤出原料形状,以及挤出薄膜和管材。

Victrex PLC 和 Solvay 在 PEEK 聚合物方面的最新发展包括用于人体植入和非植入生命科学应用的生物相容等级,以及具有更高温度能力的等级。 威格斯公司旗下的Invibio Biomaterial Solutions将其植入物等级命名为PEEK-Optima™,苏威公司将其植入产品命名为Zeniva®。 窥视。

用于加工的 PEEK 毛坯形状

由于 PEEK 相对易于加工,由各种等级的这种超高性能热塑性塑料制成的坯料形状很容易在世界各地的机加工车间获得。 Drake 为许多在生产高质量精密零件方面具有良好资质的机械加工公司提供其全系列的 PEEK 库存形状。

Drake 的 PEEK 过程控制和纤维定向技术

Drake Plastics 在PEEK 形状挤出和注塑成型方面的技术专注于严格控制熔融加工中涉及的高温和高压。 我们在该领域的专业知识可确保 PEEK 机加工和模制零件具有最高水平的性能和尺寸稳定性。

对于玻璃和碳纤维增强的 PEEK 牌号,决定加工和机加工中成品零件性能的一个重要因素涉及管理纤维取向的技术。 在这一领域,Drake 在熔体加工和定义机加工零件的理想纤维取向方面拥有数十年的成功经验,从而为您的应用实现最大强度和尺寸稳定性。

Drake 的 PEEK 库存形状、商品名称

Drake 提供完整系列的 PEEK 型材,从非增强型和增强型轴承和耐磨等级到业内最广泛尺寸的玻璃和纤维增强配方。

根据所用树脂的具体等级,Drake Plastics将Victrex® PEEK或Solvay KetaSpire® PEEK品牌应用于其最佳质量的挤出成型。 这些优质形状包括 Drake 独有的形状,例如 10 英寸/255 毫米直径的杆和 4.0 英寸/200 毫米厚度的板,代表了全球最大的挤压形状尺寸。

Drake 还提供品牌为 Drake 工业级 PEEK 的形状,与其他市售 PEEK 库存形状相比,其质量相当或略高。 与具有竞争力的PEEK 棒和板的情况一样,我们指定为 Drake 工业级 PEEK 的产品在供应时没有确认 Mil-P46183 合规性的树脂认证。 它们在能够提供某些应用所需的经济性的条件下大量挤出。

PEEK 性能概况

高温下的强度保持率和尺寸稳定性

PEEK 在高温下的弯曲和拉伸强度排名很高。 其特性包括 302°F (150°C) 的 Tg(玻璃化转变温度)。 在未强化的等级中,其热变形温度为315°F(157°C),而纤维强化的等级在更高的温度下也能保持高强度。 Victrex 的特性数据列出了其 30% 碳纤维增强的Victrex 450 CA30 PEEK的热变形温度,例如,在 520°F (271°C) 时,性能比未增强配方显着提高。 重要的是要注意,该值来自模制的样品,这些样品采用最佳取向的纤维进行测试。 实际的注塑成型零件或从库存形状加工的零件不太可能达到这种最佳结果。

在高温负载下,PEEK 还表现出出色的抗蠕变或冷流性能。 当暴露于极端温度变化时,它也具有高度的尺寸稳定性,具有低线性热膨胀系数。

Drake Plastics 挤出和注塑多种高强度玻璃和碳纤维增强 PEEK 配方。 牌号包括索尔维的 30% 玻璃纤维增强型KetaSpire KT820 GF30和 30% 碳纤维增强型KetaSpire KT 820CF30以及 Victrex 的 30% 碳纤维增强型PEEK 450 CA30

耐磨性

尽管 PEEK 具有很高的固有耐磨性,但 PEEK 的增强轴承和磨损等级可用于承受严重动态负载和速度的应用。 机械和生产设备的一个主要优势是由这些等级制成的运动部件通常不需要外部润滑。 这可以消除润滑剂的污染,这对食品、制药和类似的清洁制造操作来说是一个显着的好处。 由于使用寿命更长,由耐磨 PEEK 等级制成的零件还可以降低维护成本,并延长零件更换计划维护之间的生产运行时间。

Drake Plastics 将轴承和耐磨增强型 PEEK 等级转化为库存形状和零件的示例包括含有 PTFE、石墨和碳纤维的Victrex 450 FC30 “10-10-10”,以及含有 20% 分散 PTFE 粉末的Victrex 450 FE20 PEEK 。 这两个等级也符合 FDA 标准。 碳纤维增强结构等级Victrex 450 CA30KetaSpire KT820 CF30在某些轴承应用中表现最佳,尤其是那些需要增强刚度和强度的轴承。 实现最高性能水平的关键要求包括在装配中足够坚硬和光滑的磨损配合面,以及散热充足的工作条件。

耐化学性和耐水解性

耐化学性是 PEEK 最显着的属性之一。 这种高性能热塑性塑料独特的醚 (E) 与酮 (K) 比例为 2:1,与 PEK、PAEK 和 PEKEKK 等其他聚醚酮相比,具有出色的耐化学性。 它能够承受长期暴露于非常广泛的化学品的能力,这导致它在石油和天然气行业的井下设备等腐蚀性环境中取代金属以延长使用寿命。

PEEK 还可以承受长时间暴露于热水、蒸汽和辐射。 食品加工和药品生产中的应用利用这一优势,将符合 FDA 标准的轴承级 PEEK 用于需要在产品运行之间进行彻底清洁和消毒的组件。

纯度

由于其固有的纯度,半导体制造行业已经为工具和固定装置指定了各种 PEEK 等级。 此属性可最大限度地减少在高温下使用各种化学物质的湿法过程中的离子污染。

可燃性等级

其可燃性等级也使 PEEK 成为电气和飞机部件的常见选择。 未增强的 PEEK 在 0.060″ 处具有 UL94 V-0 等级,纤维增强等级在 0.020″ 厚度处具有 UL94 V-0 等级。 PEEK 还符合 FAA 飞机结构和电气部件的火焰和烟雾生成标准。

典型的 PEEK 应用

PEEK 配方范围内的应用的典型特点是需要高性能热塑性塑料的耐化学性和耐水解性、高达其温度极限的高强度、离子纯度和耐磨性。

石油和天然气行业已经认识到 PEEK 在井下设备中使用的组件的优势,其中 PEEK 被指定用于密封件、阀座、绝缘体和电气连接器。 工业生产设备应用包括轴承和磨损机械部件以及等离子焊接工具尖端。 化学惰性和低离子杂质是半导体制造工艺化学中的工具和固定装置选择 PEEK 的原因。 其低烟雾生成、结构强度和耐热性是 PEEK 对飞机部件的性能优势之一。 符合 FDA 标准的轴承和磨损以及未改性的 PEEK 等级也适用于加工和包装设备中的各种食品接触应用。

随着新型超高性能热塑性塑料的开发,PEEK 的应用可能性不断扩大。 例如,高温 PEEK XT 可用于超出传统 PEEK 等级耐热能力的应用。 此外,Solvay 和 Victrex 通过开发生物相容性等级扩大了 PEEK 的用途。

高温 PEEK

由索尔维公司开发的高温PEEK被命名为KetaSpire® PEEK XT,扩大了这种特殊的高性能热塑性塑料的热和机械性能,从而扩大了其应用范围。 该材料是真正的 PEEK。 它具有相同的 2:1 醚 (E) 与酮 (K) 比率,与其他耐高温聚醚酮相比,该聚合物具有固有的优异耐化学性。

可用于注塑和挤出的高温 KetaSpire PEEK XT 树脂包括非增强等级和 30% 玻璃和碳纤维增强配方。

在热性能方面,PEEK XT 的玻璃化转变温度为 338°F (170°C),比传统的非增强 PEEK 高 36°F (20°C)。 它的熔化温度也高出 81°F (45°C)。 高温 PEEK XT 还在超出传统 PEEK 等级能力的温度下保持其更高的机械强度和出色的电气性能。 索尔维报告称,与传统 PEEK 相比,PEEK XT 在 320°F (160°C) 下的拉伸模量高出 400%,拉伸强度高出近 50%。 它还为暴露于更高极端温度的电气应用提供了介电强度和体积电阻率的重大提升。

与传统 PEEK 相比,不同等级的超高性能 PEEK XT 的应用利用了它们在更高温度下的更高强度保持、电绝缘和绝缘以及烧蚀性能。

Drake 在高温 PEEK XT 方面的能力包括用于加工的注塑成型零件库存形状,以及精密 CNC 加工零件。 所有产品均基于索尔维非增强型 KetaSpire XT-920 NT、30% 碳纤维增强型 KetaSpire XT-920 CF30 和 30% 玻璃增强型 KetaSpire XT-920 GF30 PEEK。

医疗和生物相容性 PEEK 等级

对于医疗和生命科学应用,PEEK 与金属和其他材料相比具有多种优势。 该材料对化学品、伽马辐射和高压蒸汽的固有耐受性延长了需要频繁高压灭菌循环和灭菌的仪器和设备的使用寿命。 重量轻是手术和牙科工具的优势。 注塑 PEEK 的能力还允许在大批量生产中经济且精确地再现工具和设备。 有几种 PEEK 等级可满足这些和其他医疗行业应用的合规性和认证要求。

包括在内的可植入 PEEK 等级也已在医学领域获得广泛认可。 它们提供高强度和无线电半透明性,这是通过各种医学成像方法可视化植入设备的优势。

威格斯开发了一系列具有生物相容性的PEEK-Optima™产品,这些产品已被接受用于短期和永久性人体植入的部件和装置。 这些牌号通过威格斯公司旗下的invibio®生物材料解决方案进行严格管理,并带有PEEK-Optima™商业标识。

索尔维还为植入式和非植入式应用提供一系列生物相容性 PEEK 等级。 这些材料使用Zeniva® PEEK品牌,并在严格管理的条件下向医疗行业的合格公司提供。

Drake 在高级 PEEK 产品中的产品开发和加工

高温 PEEK XT 等新材料的工艺和产品开发也是 Drake 的主要关注点。 我们在这一领域的投资为工程师和指定人员提供了使用各种库存形状尺寸和机加工零件配置的新型高性能热塑性塑料的途径。 Drake 的注塑成型能力也可用于从机加工零件无缝过渡到模制零件,当数量证明对工具的投资是合理的时。

我们严格的质量控制体系和认证也使德雷克成为一个有能力和值得信赖的合作伙伴,为医疗和生命科学行业的客户提供挤压、加工和成型部件,这些客户向我们提供苏威的可植入Zeniva®PEEK原料形状和树脂。