聚醚醚酮(特種高分子材料)

聚醚醚酮（英文poly-ether-ether-ketone，簡稱PEEK）是在主鏈結構中含有一個酮鍵和兩個醚鍵的重複單元所構成的高聚物，屬特種高分子材料。具有耐高溫、耐化學藥品腐蝕等物理化學性能，是一類半結晶高分子材料，熔點334℃，軟化點168℃，拉伸強度132～148MPa，可用作耐高溫結構材料和電絕緣材料，可與玻璃纖維或碳纖維複合製備增強材料。一般採用與芳香族二元酚縮合而得的一類聚芳醚類高聚物。

基本介紹

• 中文名：聚醚醚酮
• 外文名：poly(ether-ether-ketone)
• 簡稱：PEEK
• CAS號：29658-26-2
• 長期使用溫度：260℃

屬性

英文同義詞:Poly(ether ether ketone);PEEK;polyetheretherketone

耐高溫性——聚醚醚酮PEEK具有較高的玻璃化轉變溫度(Tg=143℃)和熔點(Tm=334℃)，其負載熱變形溫度高達316℃，瞬時使用溫度可達300℃。

機械特性——聚醚醚酮PEEK具有剛性和柔性，特別是對交變應力下的抗疲勞性非常突出，可與合金材料相媲美。

聚醚醚酮

自潤滑性——聚醚醚酮PEEK具有優良的滑動特性，適合於嚴格要求低摩擦係數和耐磨耗用途的場合，特別是用碳纖維、石墨、PTFE改性的滑動牌號的PEEK耐磨性非常優越。

耐腐蝕性——濃硫酸外，PEEK不溶於任何溶劑和強酸、強鹼，而且耐水解，具有很高的化學穩定性。

阻燃性——聚醚醚酮PEEK具有自熄性，即使不加任何阻燃劑，可達到UL標準的94V-0級。

易加工性——由於PEEK具有高溫流動性好，而熱分解溫度又很高的特點，可採用多種加工方式：注射成型、擠出成型、模壓成型及熔融紡絲等。

聚醚醚酮（PEEK） 聚醚醚酮的加工方法：用硬合金刀進行加工，並加冷卻液，防止材料產生應力

特點

耐輻照性、絕緣性穩定、耐水解，抗壓，耐腐蝕，其符合材料製作成的機械零件具有自潤滑效果。
耐溫、熱穩定性佳、超高耐熱（較PPS優良）、HDT在315攝氏度以上，UL連續使用溫度為250攝氏度。
1：機械特性：PEEK是韌性和剛性兼備並取得平衡的塑膠。特別是它對交變應力的優良耐疲勞是所有塑膠中最出眾的，可與合金材料媲美。
2：自潤滑性：PEEK在所有塑膠中具有出眾的滑動特性，適合於嚴格要求低摩擦係數和耐摩耗用途使用。特別是碳纖、石墨各占一定比例混合改性的PEEK自潤滑性能更佳。
3：耐化學藥品性(耐腐蝕性)：PEEK具有優異的耐化學藥品性.在通常的化學藥品中，能溶解或者破壞它的只有濃硫酸，它的耐腐蝕性與鎳鋼相近。
4：阻燃性：PEEK是非常穩定的聚合物，1.45mm厚的樣品，不加任何阻燃劑就可達到最高阻燃標準。
5：耐剝離性：PEEK的耐剝離性很好，因此可製成包覆很薄的 或電磁線，並可在苛刻條件下使用。
6：耐疲勞性：PEEK在所有樹脂中具有最好的耐疲勞性。
7：耐輻照性：耐高輻照的能力很強，超過了通用樹脂中耐輻照性最好的聚苯乙烯。可以作成γ輻照劑量達1100Mrad時仍能保持良好的絕緣能力的高性能 。
8：耐水解性：PEEK及其複合材料不受水和高壓水蒸氣的化學影響，用這種材料作成的製品在高溫高壓水中連續使用仍可保持優異特性。

產品特性

PEEK（聚醚醚酮）塑膠原料是芳香族結晶型熱塑性高分子材料,其熔點為334℃,具有機械強度高、耐高溫、耐衝擊、阻燃、耐酸鹼、耐水解、耐磨、耐疲勞、耐輻照及良好的電性能。

耐高溫

PEEK樹脂具有較高的熔點（334℃）和玻璃化轉變溫度（143℃），連續使用溫度為260℃，其30%GF或CF增強牌號的負載熱變型溫度高達316℃。

機械特性

PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料樹脂具有良好的韌性和剛性，它具備與合金材料媲美的對交變應力的優良耐疲勞性。

阻燃性

材料的易燃性即從氧、氮混合劑獲得高能量點燃後維持燃燒的能力。測量易燃性的公認標準為UL94，方法是先點燃預定形狀的垂直樣品，然後測得該材料自動熄滅所用的時間。PEEK檢測結果為V-0，這是阻燃性的最優等級。

發煙性

測量由塑膠燃燒所產生煙塵的標準為ASTM E662，此標準是採用美國國家標準局（NBS）的煙塵實驗室，以比光學密度為單位，測量由標準形狀樣品燃燒生產的煙塵的可見光暗淡程度，該測試可以在持續燃燒（有火焰）或燃燒中斷（無火焰）的情況下進行，在塑膠中PEEK具有最低發煙性。

毒氣逸散性

PEEK與很多有機材料相同，在高溫分解時，PEEK主要產生二氧化碳和一氧化碳，使用英國航行器測試標準BSS 7239可以檢測到極低濃度的毒氣逸散，這種檢測過程需要在1立方米的空間內完全燃燒100克樣品，然後分析其中所產生的毒氣，毒性指數定義為在正常情況下產生的毒氣濃度綜合與30分鐘可以使人致命的劑量之比，PEEK450G的指數為0.22，且沒有檢測到酸性氣體。

穩定性

PEEK塑膠原料具有優越的尺寸穩定特性，這對某些套用來說有的很重要。溫度、濕度等環境條件的變化對PEEK零件的尺寸影響不大，可以滿足對尺寸精度要求比較高工況下的使用要求。
1.PEEK塑膠原料注塑成型收縮率小，這對控制PEEK注塑零件的尺寸公差範圍非常有好處，使PEEK零件的尺寸精度比通用塑膠高很多；
2. 熱膨脹係數小，隨著溫度的變化（可由環境溫度的變化或運轉過程中摩擦生熱引起），PEEK零件的尺寸變化很小；
3. 尺寸穩定性好，塑膠的尺寸穩定性是指工程塑膠製品在使用或存放過程中尺寸穩定的性能，這種尺寸的變化主要是因為聚合物分子的活化能提高后，使鏈段有某種程度的捲曲導致的；
4.PEEK耐熱水解特性突出，在高溫高濕環境下吸水性很低，不會出現類似尼龍等通用塑膠因吸水而使尺寸發生明顯變化的情況。

絕緣穩定性

PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料樹脂具有良好的電絕緣性能，並保持到很高的溫度範圍。其介電損耗在高頻情況下也很小。

耐輻照性和耐剝離性

PEEK(聚醚醚酮)塑膠原料樹脂有良好的耐輻照性和耐剝離性,因此可 以用來製成特殊用途的電磁線.
在消毒櫃和無線驗證系統上，有時會採用PEEK，相當於不鏽鋼的功效。

物理性質

密度1.265(非晶型)～

1.320(結晶型)g/cm3

衝擊強度(缺口) 60～80J/m

斷裂伸長率 ≥150%

吸水性 ≤0.1%

體積電阻率 1016Ω·cm

彎曲強度 ≥140MPa

介電常數 3.2～3.3

拉伸強度 ≥93MPa

阻燃性(UL94) V-0

英國Victrex公司和美國Amoco公司都有PEEK產品，還有德國Evonik公司的VESTAKEEP粉末產品。

結晶態的密度1.32。最大特點是耐熱性極好，在所有工程塑膠中具有最好的耐熱水性和耐蒸汽性，可在200~240℃蒸汽中長期使用，或在300℃高壓蒸汽中短期使用。耐化學藥品性優良，並有良好的絕緣性和耐輻射性。

化學性質

簡稱PEEK。一種新型工程塑膠，分子主鏈中含有如下鏈節的線性芳香高分子化合物。

製備

由4，4'-二氟苯酮、對苯二酚和碳酸鈉為原料，以二苯碸為溶劑合成製得。

聚醚醚酮(PEEK)釆用親核取代法製備。由4，4'-二氟二苯甲酮與對苯二酚在二苯碸溶劑中，在鹼金屬碳酸鹽作用下進行縮聚反應製得。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，並減少副反應。然後緩慢升溫，聚合物溶解在溶劑中，反應在320℃下進行完全。

聚合物分子量取決於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。

鹼金屬碳酸鹽通常為碳酸鉀和碳酸鈉的混合物，用量是lmol對苯二酚至少有2mol（鹼金屬碳酸鹽相應於一個輕基至少對應一個鹼金屬原子)。若鹼金屬碳酸鹽與對苯二酷的比值過低，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鏽鋼反應器中進行。將原料二氟二苯甲酮、對苯二酚及溶劑二苯碸（量約為二氟二苯甲酮的2到3倍）加入聚合反應器中，通氮氣並加熱升溫至180℃，加入無水碳酸鉀碳酸鈉的混合物，升溫至200℃保溫lh，爾後再升溫至250℃保溫15min，最終升溫至320℃ 保溫2.5h。反應物從反應器中放出，經冷卻後至滯留罐。聚合物與無機鹽、氟化鈉、氟化鉀、二苯碸一起結晶析出。反應中生成的二氧化碳與氮氣經冷凝後放空。

罐中的聚合物粉碎後，用500pm 孔徑的細篩篩選，然後送入萃取器，用丙酮萃取，懸浮液經第一及第二壓濾機壓濾，並用丙酮洗滌沉澱，以除去二苯碸。濾液送至結晶器，回收二苯碸與丙酮;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、第四壓濾機壓濾後，濾液送溶劑回收，壓濾後的濾餅送至乾燥器經乾燥後製得產品。

套用

由於聚醚醚酮PEEK具有優良的綜合性能，在許多特殊領域可以替代金屬、陶瓷等傳統材料。該塑膠的耐高溫、自潤滑、耐磨損和抗疲勞等特性，使之成為當今最熱門的高性能工程塑膠之一，它主要套用於航空航天、汽車工業、電子電氣和醫療器械等領域。

(1)航空航天領域：聚醚醚酮PEEK可加工成各種高精度的飛機零部件，由於其耐水解、耐腐蝕和阻燃性能好，可加工成飛機的內/外部件及火箭發動機的許多零部件。

(2)汽車製造：聚醚醚酮PEEK一直成功地用於汽車製造業，由於它具有良好耐摩擦性能，可以替代金屬(包括不鏽鋼、鈦)製造發動機內罩、汽車軸承、密封件和剎車片等。

(3)工業領域：聚醚醚酮PEEK由於具有良好機械性能、耐高溫、耐磨耗，並能耐高壓，常用來製造壓縮機閥片、活塞環、密封件等。

(4)醫療器械：聚醚醚酮PEEK可在134℃下經受3000次循環高壓滅菌，這一特性能滿足滅菌要求高、需反覆使用的手術和牙科設備的製造，加上它的抗蠕變和耐水解性，用它可製造需高溫蒸汽消毒的各種醫療器械。尤為重要的是PEEK無毒、質輕、耐腐蝕，是與人體骨骼最接近的材料，因此可採用PEEK代替金屬製造人體骨骼。

(5)絕緣材料：PEEK因具有優良的電氣性能，在高溫、高濕等惡劣條件下，聚醚醚酮的絕緣性能仍能保持，是理想的電絕緣材料，特別是在半導體工業中得到廣泛套用。

（6）是一種新型工程塑膠，可用作耐高溫結構材料和電絕緣材料，可與玻璃纖維或碳纖維複合製備增強材料。

（7）改性聚醚醚酮（PEEK），有黑色碳纖增強導電聚醚醚酮（PEEK），有紅色碳纖增強導電聚醚醚酮（PEEK），有礦物增強聚醚醚酮（PEEK），有玻纖增強聚醚醚酮（PEEK），及PEEK樹脂。雖然聚醚醚酮具有許多優良性能，但是價格昂貴，限制了其在一些領域的套用。另外，它的衝擊強度較差，為了進一步提高其性能，以滿足各個領域的綜合性能和多樣化需要，可採用填充、共混、交聯、接枝等方法對其進行改性，以得到性能更加優異的PEEK塑膠合金或PEEK複合材料。例如：PEEK與聚醚共混可得到更好的力學性能和阻燃性；PEEK與PTFE共混製成複合材料，具有突出的耐磨性，可用於製造滑動軸承、動密封環等零部件；PEEK用碳纖維等填充改性，製成增強的PEEK複合材料，可大大提高材料的硬度、剛性及尺寸的穩定性等。

聚醚醚酮

PEEK耐高溫熱性能十分突出，可在250℃下長期使用，瞬間使用溫度可達300℃；其剛性大，尺寸穩定性，線脹係數較小，接近於金屬鋁材科；PEEK化學穩定性好，對酸、鹼及幾乎所有的有機溶劑都有很強的抗腐蝕能力，同時具有阻燃、抗輻射等性能；PEEK耐滑動磨損和微動磨損的性能優異，尤其是能在250℃下保持高耐磨性和低摩擦因數；此外，PEEK易於擠出和注射成型。憑藉這些優異的綜合性能，、PEEK主要套用在汽車和航空發動機箱、頭燈反射器、熱交換製件，閥門襯套以及深海油田製件，機械、石油、化工、核電、軌道交通、電子和醫學等領域有廣泛的套用。