Mezi plastovými materiály je Polyetheretherketoton (Peek) velmi speciální inženýrský plast. Jeho vysoká - Odolnost teploty, odolnost proti korozi, odolnost proti opotřebení a odolnost proti hydrolýze je velmi vyhledávána v leteckém, automobilovém, lékařském, energetickém a síle, jakož i stroji. Níže podrobně vysvětlujeme, co je nahlédnout.
Definice materiálu polyetheretherketonu
Polyetheretherketoton, nebo na peek, je termoplastický polymer, který je pouze částečně krystalický. Má aromatické prsteny, éter vazeb a ketone. Je to komerčně nejúspěšnější člen rodiny Polyarylethethetone (PAEK). Ether Bonds (- o -) a ketone skupiny (- c (o) -), které spojují jeho molekulární řetězce, tvoří velmi organizovanou krystalickou strukturu, která jí dává skvělou mechanickou a tepelnou stabilitu. Společnou společnost Koupila společnost VictRex od ICI v roce 1981, což z ní činí nejoblíbenější vysoký - Performance Engineering Plastic na světě. ICI to poprvé dosáhl ve Velké Británii v roce 1978.
Výhody molekulární struktury
Ether Link dělá molekulu flexibilnější, zatímco benzenový kroužek je ztuhnut. Skupina ketonu zvyšuje intermolekulární síly silnější. Tyto tři věci spolupracují, aby udržovaly Peekovu strukturu stabilní v bodě tání 343 stupňů a dlouhého - termínu provozní teploty až 260 stupňů. Tato neobvyklá struktura umožňuje udržet více než 90% své původní síly, a to i na velmi horkých místech, jako jsou nacely letadlových motorů.
Pravidla pro pojmenování chemikálií
Celý název „PolyetheretherTetoton“ popisuje strukturu molekulárního řetězce: poly (polymer) + ether (ether vazba) × 2 + ketone (ketone skupina).
Toto schéma pojmenování objasňuje, co je chemický make -up, a je to běžný způsob, jak pojmenovat věci ve vědě o materiálech.
Parametry výkonu jádra materiálu polyetherthethetonu
Fyzické a mechanické vlastnosti
| Vlastnictví | Rozsah hodnot | Technický význam |
|---|---|---|
| Hustota | 1.3-1,35 g/cm³ | Pouze polovina hustoty hliníku, výrazně snižující hmotnost zařízení |
| Pevnost v tahu | 90-100 MPa (neobsazená pryskyřice) | Srovnatelné s slitinou hliníku (6061-T6 má pevnost v tahu 290 MPa) |
| Ohybový modul | 3.6 GPA (neobsazená pryskyřice) | Může dosáhnout 20 GPA pomocí vyztužení z uhlíkových vláken a překonat většinu inženýrských plastů |
| Prodloužení při přestávce | 30%-150% | Kombinuje rigiditu a houževnatost, schopná odolat složitým stresu |
Tepelný výkon
Teplota skleněného přechodu (TG): 143 stupňů, vyšší než běžné inženýrské plasty (např. POM, což je -60 stupňů).
Teplota vychylování tepla (HDT): 157 stupňů (při zatížení 1,8 MPa). Vylepšená krystalinita po injekci může posunout HDT nad 200 stupňů.
Teplotní odpor: Vydrží krátké - termínové teploty 300 stupňů a mohou pracovat nepřetržitě při 250 stupních po dobu 10 000 hodin bez významné degradace.
Chemická a environmentální odolnost
Odolnost proti korozi: zcela inertní na 98% organických rozpouštědel (např. Aceton, toluen) a kyselých a alkalických roztoků (pH 1-14), s výjimkou koncentrované kyseliny sírové. Žádné otoky po ponoření do 30% roztoku KOH po dobu tří let.
Odolnost proti hydrolýze: Vydržel 3 000 sterilizačních cyklů při 134 stupních s autoklávovou párou, s úbytkem hmotnosti <0,1%, což daleko přesahovalo standard pro lékařskou nerezovou ocel -.
Vlastnosti zpomalení hoření: Může dosáhnout hodnocení UL 94 V-0 bez přidání retardantů hořlaků a množství kouře uvolněného při spalování je pouze 1/5 množství tradičních plastů.
Technologie výroby a zpracování polyetheretheketonového materiálu
Mechanismus polymerační reakce
Používá se metoda nukleofilní substituce polykondensace za použití 4,4 '- difluorobenzofenonu a bisfenolu sodného jako surovin. Teplotní polymerace vysoká - se provádí v rozpouštědle difenylsulfonu při katalýze bezvodého uhličitanu draselného. Všimněte si, že tato reakce vyžaduje přísně kontrolované bezvodé prostředí (obsah vlhkosti <50 ppm). Mikrovlnná trouba - Polymerizace může zkrátit reakční dobu z 24 hodin v tradiční refluxní metodě na 3 hodiny.
Parametry procesu formování klíčů
Lisování injekce:
Teplota formy: 160-190 stupňů (pro podporu krystalizace)
Teplota taveniny: 370-420 stupňů (aby se zabránilo tepelnému rozkladu)
Tlak vstřikování: 70-140 MPa (pro zajištění plnění složitých struktur)
POZNÁMKA: Shrinkáž neobsazených stupňů je 1,2 - 2,4%, zatímco u uhlíkových vláken může být sníženo na 0,1-1,1%.
Technologie 3D tisku:
Při použití FDM by měla být teplota trysky kontrolována mezi 360-400 stupňů a vyhřívané lože udržováno na 120 stupňů, aby se minimalizovalo deformace.
Použití materiálu polyetheretherketonu
Aerospace
Systém drenážního systému držení Airbus A350 používá místo slitiny hliníku kompozitního materiálu společnosti KICTrex Peek Composite Material, čímž se snižuje hmotnost o 50%. Vydrží také extrémní kolísání teploty od - 50 stupňů do 120 stupňů a prošla 100 000 testováním únavy cyklu. Jeho nízká kouř a nízká toxicita (SDR menší nebo rovná 15) splňuje daleko 25,853 standardů protipožární ochrany, což z něj činí preferovaný materiál pro interiéry osobních letadel příští generace.
Lékařský
Ortopedie:
Elastický modul uhlíkových vláken - vyztužený peek interbody fúzní klece (8-12 GPA) úzce odpovídá modulu lidské kortikální kosti (10-30 GPA), což účinně snižuje stínění napětí. Americká FDA jej schválila pro použití ve více než 20 typech implantátů, včetně implantátu v děložní a bederní páteři.
Elektrochirurgické nástroje:
Solvay's KetaSpire® Peek Power je nastříkán na povrch kovových kanylů a dosahuje tloušťky povlaku pouze 0,0645 mm. Odolává napětí přesahující 10 kV a 1 000 cyklů sterilizace ethylenoxidu. Již se používá v jádrových složkách chirurgického robota Da Vinci.
Komponenty strojního zařízení na zpracování potravin
PolyetheretherTetoton (PEEK) je materiál, který je odolný vůči čištění a dezinfekci (uvolňování bez škodlivých látek), vykazuje nízkou povrchovou migraci a odolnost proti otěru a vyhovuje standardům kontaktu s potravinami. Mezi typické aplikace patří jádra ventilu v produkčních linkách mléka, spory dopravních pásů v pekařském vybavení a rámce podpůrných filtrů v lisech šťávy.
Pouzdra, ložiska, těsnění a podpůrné prsteny
Polyetheretherketoton (PEEK) nahrazuje kovový a tradiční plasty v pohyblivých částech díky kombinovaným výhodám nízkého tření, vysoké zatížení a odolnosti proti korozi.
Pouzdra a ložiska: Uhlíkové vlákno - Zemnící peek se může pochlubit koeficientem tření, jak nízkých 0,15 (podmínky suchého tření), o 40% nižší než bronzová ložiska. Při zatížení 10 MPa a prostředí 150 stupňů je jeho rychlost opotřebení pouze 0,001 mm3/(n · m), což je vhodné pro pouzdra chemických čerpadel a ložiska pro automobilové přenosy.
Těsnění a podpůrné prsteny: V kyselém prostředí extrakce ropy (obsahující H₂s a Co₂) nahlédněte v - prsteny nabízejí životnost utěsnění desetinásobkem života nitrilní gumy. Výrobce hydraulického zařízení používal PEEK podporovací prsteny k překonání problému selhání dotvarování tradičních prstenů PTFE při tlaku 30 MPa, čímž se jejich životnost prodloužila z 3 000 hodin na 15 000 hodin.
Srovnání mezi materiálem polyetheretherethetonu a podobnými materiály
| Indikátor výkonu | Nahlédnout | PTFE | PEI | Pi |
|---|---|---|---|---|
| Dlouhý - Termín teplota servisního servisu | 260 stupňů | 250 stupňů | 210 stupňů | 300 stupňů |
| Pevnost v tahu | 90-100 MPa | 25-35 MPa | 100-110 MPA | 80-100 MPa |
| Koeficient tření | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Dielektrická síla | 50 kV/mm | 50-150 kV/mm | 30-40 kV/mm | 20-30 kV/mm |
| Náklady na zpracování | Extrémně vysoký | Mírný | Mírný | Extrémně vysoký |
Doporučený výběr:
Pro vysokou - teplota a vysokou - Plakové aplikace: PEEK (teplo a hydrolýza je preferována.
Pro ultra - Požadavky na nízké tření: PTFE je preferováno, ale síla je ohrožena.
Pro vysokou - frekvenční izolace: PEI nabízí efektivní možnost -, ale její teplotní odpor je omezený.
FAQ
Otázka: Lze PEEK recyklovat?
Odpověď: V současné době je rychlost recyklace menší než 10%, především kvůli vysoké spotřebě energie s vysokou - zpracování teploty a 30% degradace vlastností recyklovaného materiálu. Společnost VictRex se vyvíjí uzavřená - Technologie recyklace smyčky, která používá superkritickou depolymeraci tekutin ke zvýšení rychlosti recyklace na 85%.
Otázka: Jak je Peek napojen na kov?
Odpověď: Lze použít chemické kotvy (jako je epoxidové lepidlo 3M DP460) nebo fyzikální vložky (formované kovové vložky). Výrobce automobilů používá peek pístovou jednotku s rušením zapadajícím do válce z hliníkové slitiny, který provozoval 200 stupňů po dobu 10 000 hodin bez uvolnění.
Otázka: Jaká jsou omezení Peek v polovodičovém průmyslu?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0,1 um) musí být kontrolováno<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.
Otázka: Je peek vhodný pro dlouhé - termín venkovní použití?
Odpověď: Čistý peek má průměrnou UVS odolnost a může trpět povrchovým křížením (přibližně 10% degradace za 5 let) po dlouhodobém vystavení slunečnímu světlu. Přidání absorbérů uhlíku nebo UV UV však může zlepšit odolnost proti povětrnostním povětrnostním odolností 3 - 5krát, takže je vhodné pro vysokoedolta teplotní konektory ve fotovoltaických elektrárnách a venkovní vysokopěťové spínač.
Otázka: Lze nahlédnout? Jaké jsou některé běžné metody svařování?
Odpověď: Ano, může to být svařováno. Mezi běžné metody patří: ① svařování horkých desek (vhodné pro ploché komponenty, přičemž síla svaru dosahuje 80% rodičovského materiálu); ② Laserové svařování (s přesností do 0,1 mm, vhodné pro sterilní švy ve zdravotnických prostředcích); a ultrazvukové svařování (vysoce efektivní, používané pro elektronické balení komponent). Svařovací teplota musí být řízena mezi 343-380 stupni (nad bodem tání, ale pod teplotou rozkladu).
Otázka: Jaký je rozdíl mezi jídlem - Grade Peek a Standard Peek?
Odpověď: PEEK PEEK PEEK PEEK musí projít přísnými migračními testy (jako je směrnice EU 10/2011, která stanoví úplný migrační limit <10 mg/dm²). Katalyzátory těžkých kovů jsou během výroby zakázány a čistota je vyšší (obsah popela <0,01%). Obyčejný PEEK nemusí být vhodný pro aplikace pro kontakt s potravinami kvůli zbytkovým přísadům.
Otázka: Zničí výkon recyklovaného materiálu PEEK?
Odpověď: Pevnost v tahu recyklovaného Peek se sníží o 15 - 20%a jeho krystalinita o 5 - 8%, především kvůli zlomení molekulárního řetězce způsobenému těžkým zpracováním při vysokých teplotách. V současné době se recyklovaný materiál používá pouze v nekritických strukturálních částech (jako jsou ochranné kryty a držáky). High-end aplikace (jako je lékařské a letectví) stále vyžadují panenský materiál.