Među plastičnim materijalima polieteriteterkon (PEEK) je vrlo posebna inženjerska plastika. Njegov visoki - temperaturni otpor, otpornost na koroziju, otpornost na habanje i otpornost na hidrolizu čine ga vrlo traženim u zrakoplovnim, automobilskim, medicinskim, energetskim i energetskim, kao i strojevima. U nastavku detaljno objašnjavamo što je PEEK plastika.
Definicija materijala polieteriteterkona
Polieterterton, ili zavirivanje, je termoplastični polimer koji je samo djelomično kristalni. Ima aromatske prstenove, eterske veze i ketonske skupine. To je komercijalno uspješniji član obitelji Polyaryletherketone (PAEK). Eterske veze (- o -) i ketonske skupine ({- c (o) -) koje povezuju njegove molekularne lance čine vrlo organiziranu kristalnu strukturu koja mu daje veliku mehaničku i termičku stabilnost. Victrex je srodnu tvrtku kupio od ICI -ja 1981. godine, što ga čini najpopularnijim visokim - inženjerskom plastikom na svijetu. ICI je prvi put u Velikoj Britaniji stigao 1978. godine.
Prednosti molekularne strukture
Povezanost etera čini molekulu fleksibilnijom, dok ga benzenski prsten čini krutijim. Ketonska skupina čini intermolekularne sile jačim. Ove tri stvari djeluju zajedno kako bi PEEK -ova struktura bila stabilna na talištu od 343 stupnja i dugom - Poznata operativna temperatura do 260 stupnjeva. Ova neobična struktura omogućuje joj da zadrži više od 90% svoje izvorne snage, čak i na vrlo vrućim mjestima poput Nacelles of Aircraft motore.
Pravila za imenovanje kemikalija
Puno ime "PolyetherThertketon" opisuje strukturu molekularnog lanca: poli (polimer) + eter (eterska veza) × 2 + keton (ketonska skupina).
Ova shema imenovanja jasno daje do znanja koja je kemijska šminka, a to je uobičajen način da se stvari imenuju u znanosti o materijalima.
Parametri jezgre performansi polieterterkonovog materijala
Fizička i mehanička svojstva
| Imovina | Raspon vrijednosti | Tehnički značaj |
|---|---|---|
| Gustoća | 1.3-1.35 g/cm³ | Samo polovica gustoće aluminija, značajno smanjujući težinu opreme |
| Zatečna čvrstoća | 90-100 MPa (nepopunjena smola) | Usporedivo s aluminijskom legurom (6061-T6 ima vlačnu čvrstoću od 290 MPa) |
| Modul savijanja | 3.6 GPA (Nepunjena smola) | Može doseći 20 GPA s pojačanjem ugljičnih vlakana, nadmašujući većinu inženjerske plastike |
| Izduženje na pauzi | 30%-150% | Kombinira krutost i žilavost, sposobna izdržati složena stresa |
Toplinski izvedba
Temperatura prijelaza stakla (TG): 143 stupnjeva, veća od uobičajene inženjerske plastike (npr. PoM, koja je -60 stupnjeva).
Temperatura topline (HDT): 157 stupnjeva (pod opterećenjem od 1,8 MPa). Poboljšana kristalnost nakon injekcijskog oblikovanja može gurnuti HDT iznad 200 stupnjeva.
Otpornost na temperaturu: Izdržava kratke - Pozinske temperature od 300 stupnjeva i mogu kontinuirano raditi na 250 stupnjeva 10 000 sati bez značajne degradacije.
Kemijska i okolišna otpornost
Otpornost na koroziju: Potpuno inertna na 98% organskih otapala (npr. Aceton, toluen) i kisele i alkalne otopine (pH 1-14), osim koncentrirane sumporne kiseline. Nema oteklina nakon uranjanja u otopinu od 30% KOH tri godine.
Otpornost na hidrolizu: izdržala je 3000 ciklusa sterilizacije na 134 stupnjeva parom autoklava, s gubitkom težine od <0,1%, što je daleko premašilo standard za medicinski - nehrđajući čelik.
Svojstva usporavanja plamena: može postići ocjenu UL 94 V-0 bez dodavanja usporivača plamena, a količina dima koji se oslobađa prilikom spaljivanja je samo 1/5 od tradicionalne plastike.
Tehnologija proizvodnje i prerade polieterterkonovog materijala
Mehanizam reakcije polimerizacije
Koristi se nukleofilna metoda supstitucije polikndenzacije, koristeći 4,4 '- difluorobenzofenon i natrijev bisfenol A kao sirovine. Visoka - Temperatura polimerizacija provodi se u otapalu difenil sulfona pod katalizom bezvodnog kalijevog karbonata. Imajte na umu da ova reakcija zahtijeva strogo kontrolirano bezvodno okruženje (sadržaj vlage <50 ppm). Mikrovalna pećnica - Pomoćna polimerizacija može skratiti vrijeme reakcije s 24 sata u tradicionalnoj metodi refluksa na 3 sata.
Parametri postupka liječenja ključa
Injekcijsko oblikovanje:
Temperatura kalupa: 160-190 stupnjeva (za promicanje kristalizacije)
Temperatura taline: 370-420 stupnjeva (kako bi se izbjeglo toplinsko raspadanje)
Tlak ubrizgavanja: 70-140 MPa (kako bi se osiguralo punjenje složenih struktura)
NAPOMENA: Skupljanje neispunjenih stupnjeva je 1,2 - 2,4%, dok se stupnjevi ojačanih od ugljičnih vlakana mogu smanjiti na 0,1-1,1%.
Tehnologija 3D ispisa:
Kada koristite FDM, temperaturu mlaznice treba kontrolirati između 360-400 stupnjeva, a grijani krevet održavan na 120 stupnjeva kako bi se umanjila izvijanje.
Upotreba materijala od polieteritherketona
Zrakoplovstvo
Sustav za odvodnju tereta Airbus A350 koristi Victrex Peek kompozitni materijal umjesto aluminijske legure, smanjujući težinu za 50%. Također izdržava ekstremne temperaturne fluktuacije od {- 50 stupnjeva do 120 stupnjeva i prošlo je 100.000 ispitivanja umora. Njegov nizak dim i niska toksičnost (SDR manja ili jednaka 15) zadovoljavaju standarde za zaštitu od požara FAR 25,853, što ga čini preferiranim materijalom za interijere putničkih zrakoplova nove generacije.
Medicinski
Ortopedija:
Elastični modul ugljičnih vlakana - ojačani peek interbody fuzijski kavezi (8-12 GPA) usko se podudaraju s onim ljudske kortikalne kosti (10-30 GPA), učinkovito smanjujući zaštitu stresa. Američka FDA odobrila ga je za upotrebu u više od 20 vrsta implantata, uključujući one u cervikalnoj i lumbalnoj kralježnici.
Elektrokirurški instrumenti:
Solvayev Ketaspire® PEEK prah raspršuje se na površinu metalnih kanula, postižući debljinu premaza od samo 0,0645 mm. Izdržava napone veće od 10kV i 1.000 ciklusa sterilizacije etilen oksida. Već se koristi u jezgrama komponenti kirurškog robota Da Vinci.
Komponente strojeva za preradu hrane
Polyetherterketon (PEEK) je materijal koji je otporan na čišćenje i dezinfekciju (oslobađajući štetne tvari), pokazuje nisku površinsku migraciju i otpornost na abraziju i u skladu s standardima kontakta s hranom. Tipične aplikacije uključuju jezgre ventila u linije mliječnih proizvoda, veze transportnih pojasa u pekarskoj opremi i okvire za podršku filtra u prešama soka.
Čahure, ležajevi, pečat i prstenovi za podršku
Polyetherterketon (PEEK) zamjenjuje metalnu i tradicionalnu plastiku u pokretnim dijelovima zahvaljujući kombiniranim prednostima niskog trenja, visokih kapaciteta opterećenja i otpornosti na koroziju.
Busi i ležajevi: ugljična vlakna - Ojačana PEEK ima koeficijent trenja čak 0,15 (uvjeti suhog trenja), 40% niži od brončanih ležajeva. Pri opterećenju od 10 MPa i okoliša od 150 stupnjeva, njegova brzina trošenja je samo 0,001 mm³/(n · m), što ga čini prikladnim za kemijske pumpe i ležajeve automobila.
Zapisnici i podrška: U kiselom okruženju ekstrakcije sirove nafte (koji sadrže h₂s i co₂), peek v - prstenovi nude brtveni život 10 puta više od gume nitrila. Proizvođač hidrauličke opreme koristio je PEEK -ove podrške za podršku kako bi prevladao problem s neuspjehom puzanja tradicionalnih PTFE prstenova pod 30 MPa pritiska, produžujući njihov radni vijek s 3000 sati na 15.000 sati.
Usporedba materijala polieteriteterkona i sličnih materijala
| Indikator performansi | Zaviriti | PTFE | Pei | Pi |
|---|---|---|---|---|
| Duga - Termična temperatura usluge | 260 stupnjeva | 250 stupnjeva | 210 stupnjeva | 300 stupnjeva |
| Zatečna čvrstoća | 90-100 MPa | 25-35 MPa | 100-110 MPa | 80-100 MPa |
| Koeficijent trenja | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Dielektrična čvrstoća | 50 kV/mm | 50-150 kV/mm | 30-40 kV/mm | 20-30 kV/mm |
| Trošak obrade | Izuzetno visok | Umjeren | Umjeren | Izuzetno visok |
Preporučeni odabir:
Za visoku temperaturu - i visoku - preferira se tlaka: PEEK (otpornost na toplinu i hidrolizu).
Za ultra - Zahtjevi za nisko trenje: PTFE je preferirana, ali snaga je ugrožena.
Za visoku - frekvencijska izolacija: PEI nudi više troškova - efektivnu opciju, ali njegov temperaturni otpor je ograničen.
FAQ
P: Može li se Peek reciklirati?
O: Trenutno je stopa recikliranja manja od 10%, prvenstveno zbog velike potrošnje energije visoke - temperaturne obrade i 30% degradacije u svojstvima recikliranog materijala. Victrex razvija zatvoreno - tehnologiju recikliranja petlje koja koristi superkritičnu depolimerizaciju fluida kako bi povećala stopu recikliranja na 85%.
P: Kako se zaviri u metal?
O: mogu se koristiti kemijska sidra (poput 3M DP460 epoksidno ljepilo) ili fizikalni umeci (oblikovani metalni umeci). Proizvođač automobila koristi klipnu jedinicu PEEK s smetnjima u cilindru aluminijske legure, koji je radio na 200 stupnjeva 10 000 sati bez otpuštanja.
P: Koja su ograničenja zavišavanja u industriji poluvodiča?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0,1 μm) mora se kontrolirati do<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.
P: Je li PEEK prikladan za dugu - izraz vanjska upotreba?
O: Čisti PEEK ima prosječnu otpornost na UV i može patiti od površinskog kretanja (otprilike 10% degradacije tijekom 5 godina) nakon dužeg izlaganja sunčevoj svjetlosti. Međutim, dodavanje ugljičnih crnih ili UV apsorbera može poboljšati otpornost na vremenske uvjete za 3 - 5 puta, što ga čini prikladnim za visoke - Temperaturne konektore u fotonaponskim elektranama i vanjskim visokonaponskim prekidačem.
P: Može li Peek biti zavaren? Koje su neke uobičajene metode zavarivanja?
O: Da, može se zavariti. Uobičajene metode uključuju: ① zavarivanje vruće ploče (pogodno za ravne komponente, s čvrstoćom zavarivanja doseže 80% matičnog materijala); ② Lasersko zavarivanje (s točnošću do 0,1 mm, pogodno za sterilne šavove u medicinskim uređajima); i ③ ultrazvučno zavarivanje (visoko učinkovito, koristi se za pakiranje elektroničke komponente). Temperatura zavarivanja mora se kontrolirati između 343-380 stupnjeva (iznad tališta, ali ispod temperature raspadanja).
P: Koja je razlika između hrane - stupnja PEEK i STANDARD PEEK?
O: Hrana - Stupanj Peek mora proći stroge migracijske testove (poput EU Direktive 10/2011, koji određuje potpunu granicu migracije od <10 mg/dm²). Katalizatori teških metala zabranjeni su tijekom proizvodnje, a čistoća je veća (sadržaj pepela <0,01%). Obični PEEK možda nije prikladan za aplikacije za kontakt s hranom zbog zaostalih aditiva.
P: Hoće li se izvedba recikliranog zavilnog materijala degradirati?
O: Vučna čvrstoća recikliranog PEEK -a smanjit će se za 15 - 20%, a njegova kristalnost za 5 - 8%, prvenstveno zbog loma molekularnog lanca uzrokovanog velikom preradom na visokim temperaturama. Trenutno se reciklirani materijal koristi samo u nekritičnim strukturnim dijelovima (poput zaštitnih poklopca i nosača). Vrhunske aplikacije (poput medicinskog i zrakoplovstva) i dalje zahtijevaju djevičanski materijal.