PEEK（聚醚醚酮）的開發(fā)及應(yīng)用

聚醚醚酮樹脂（ Polyether Ether Ketone，簡稱 PEEK樹脂 ）是由4，4‘-二氟二苯甲酮與對苯二酚在堿金屬碳酸鹽存在下，以二苯砜作溶劑進行縮合反應(yīng)制得的一種新型半晶態(tài)芳香族熱塑性工程塑料。它屬耐高溫熱塑性塑料，具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（ 143℃ ）和熔點（ 334℃ ），負載熱變型溫度高達316℃（ 30%玻璃纖維或碳纖維增強牌號 ），可在250℃下長期使用，與其他耐高溫塑料如PI、PPS、PTFE、PPO等相比，使用溫度上限高出近50℃；PEEK樹脂不僅耐熱性比其他耐高溫塑料優(yōu)異，而且具有高強度、高模量、高斷裂韌性以及優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性；PEEK樹脂在高溫下能保持較高的強度，它在200℃時的彎曲強度達24MPa左右，在250℃下彎曲強度和壓縮強度仍有12～13MPa；PEEK樹脂的剛性較大，尺寸穩(wěn)定性較好，線脹系數(shù)較小，非常接近于金屬鋁材料；具有優(yōu)異的耐化學藥品性，在通常的化學藥品中，只有濃硫酸能溶解或者破壞它，它的耐腐蝕性與鎳鋼相近，同時其自身具有阻燃性，在火焰條件下釋放煙和有毒氣體少，抗輻射能力強；PEEK樹脂的韌性好，對交變應(yīng)力的優(yōu)良耐疲勞性是所有塑料中最出眾的，可與合金材料媲美；PEEK樹脂具有突出的摩擦學特性，耐滑動磨損和微動磨損性能優(yōu)異，尤其是能在250℃下保持高的耐磨性和低的摩擦系數(shù)；PEEK樹脂易于擠出和注射成型，加工性能優(yōu)異，成型效率較高。此外，PEEK還具有自潤滑性好、易加工、絕緣性穩(wěn)定、耐水解等優(yōu)異性能，使得其在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫(yī)療和食品加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，開發(fā)利用前景十分廣闊。
1、聚醚醚酮的用途［１－２ ］
   在航空航天方面，PEEK樹脂可以替代鋁和其它金屬材料制造各種飛機零部件，利用其優(yōu)異的阻燃性能，可用來制造飛機內(nèi)部部件，以降低飛機發(fā)生火災(zāi)時的危害程度。
   在電子電器方面，PEEK樹脂具有優(yōu)良的電氣性能，是理想的電絕緣體，在高溫、高壓和高濕度等惡劣的工作環(huán)境條件下，仍能保持良好的電絕緣性。因此電子電器領(lǐng)域逐漸成為PEEK樹脂的第二大應(yīng)用領(lǐng)域。由于PEEK樹脂本身純度很高，機械和化學性能穩(wěn)定，這使得硅片加工過程中的污染得到降低。PEEK樹脂在很大的溫度范圍內(nèi)不變形，用其制作的零部件可經(jīng)受熱焊處理的高溫環(huán)境。根據(jù)這一特性，在半導(dǎo)體工業(yè)中，PEEK樹脂常用來制造晶圓承載器、電子絕緣膜片以及各種連接器件，此外還可用于晶片承載片（ Wafer Carriers ）絕緣膜、連接器、印刷電路板、高溫接插件等。另外，PEEK樹脂還可應(yīng)用于μg/L級超純水的輸送、貯存設(shè)備，如管道、閥門、泵和容積器等?，F(xiàn)在日本等國的超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)已經(jīng)在使用PEEK樹脂材料。
   在醫(yī)療方面，PEEK樹脂除用于生產(chǎn)滅菌要求高、需反復(fù)使用的手術(shù)和牙科設(shè)備和制作一些精密醫(yī)療儀器外，最重要的應(yīng)用是可以替代金屬制作的人造骨。用PEEK樹脂制作的人造骨除具有質(zhì)輕、無毒、耐腐蝕性強等優(yōu)點外，還是塑料材料中與人體骨骼最接近的材料，可與肌體有機結(jié)合，所以用PEEK樹脂代替金屬制造人體骨骼是其在醫(yī)療領(lǐng)域方面一個非常重要的應(yīng)用，具有深遠的意義和價值，其潛在的應(yīng)用前景將是非常喜人的。
   在燃源電力方面，PEEK樹脂具有耐高溫性，又不容易水解，并且還耐輻射，所以用其制作的電線電纜線圈骨架等已成功應(yīng)用于核電站。
   在石油勘探與開采工業(yè)中，可用于制造開采機械涉及的特殊幾何尺寸的探頭。
   在機械工業(yè)方面，PEEK樹脂常用來制作壓縮機閥片、活塞環(huán)、密封件和各種化工用泵體、閥門部件。用該樹脂代替不銹鋼制作渦流泵的葉輪，可明顯降低磨損程度和噪音級別，延長其使用壽命。除此之外，由于PEEK樹脂符合管組工件材料的規(guī)格要求，在高溫下仍可使用各種粘合劑進行粘接，所以現(xiàn)代連接器將是其另一個潛在的應(yīng)用市場。
   在汽車和其他工業(yè)方面，利用PEEK樹脂良好的耐摩擦性能和機械性能，可以作為金屬不銹鋼和鈦的替代品用于制造發(fā)動機內(nèi)罩、汽車軸承、墊片、密封件、離合器齒環(huán)等各種零部件，另外也可用在汽車的傳動、剎車和空調(diào)系統(tǒng)中。目前波音飛機、AMD、尼桑、NEC、夏普、克萊斯勒、通用、奧迪、空中客車公司已開始大量使用這種材料；在涂料方面，將PEEK樹脂的精細粉末涂料覆蓋在金屬表面，可以得到具有絕緣性好、耐腐蝕性強、耐熱、耐水的金屬PEEK粉體涂裝制品，廣泛應(yīng)用于化工防腐蝕、家用電器、電子、機械等領(lǐng)域。此外，PEEK樹脂還可用于制造液體色譜分析儀用填充柱和連接用的超細管。
   為了滿足制造高精度、耐熱、耐磨損、抗疲勞和抗沖擊零部件的要求，對PEEK樹脂進行共混、填充、纖維復(fù)合等增強改性處理，可以得到性能更加優(yōu)異的PEEK塑料合金或PEEK復(fù)合材料。如PEEK與聚醚酮共混可以得到具有特定熔點和特定玻璃化溫度的復(fù)合材料，該材料的加工成型性能得到改善；PEEK與聚醚砜共混后的復(fù)合材料在具有良好力學性能的同時，又使阻燃性能得到了提高；在PEEK中加入專用酚醛樹脂制成的材料具有特殊的抗摩擦性能；PEEK與聚四氟乙烯共混制成的復(fù)合材料，在保持PEEK的高強度、高硬度的同時，還具有突出的耐磨性，可用于制造滑動軸承、密封環(huán)等機械零部件；PEEK可與碳纖維和玻璃纖維等多種纖維進行改性增強，制成高性能的復(fù)合材料，纖維增強的PEEK復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗蠕變、耐濕熱、耐老化和抗沖擊性能。在PEEK中加入碳纖維或玻璃纖維，還可大幅度提高材料的拉伸和彎曲強度；在PEEK中加入晶須材料，可提高材料的硬度、剛性及尺寸穩(wěn)定性，用于制造大型石化生產(chǎn)線上的氫氣壓縮機和石油氣壓縮機的環(huán)狀、網(wǎng)狀閥片等。用無機納米材料增強改性的PEEK復(fù)合材料，是集有機樹脂和高性能無機納米粒子的諸多特性于一身的新型復(fù)合材料，它可顯著改善PEEK樹脂的抗沖擊和耐摩擦性能，同時提高PEEK的剛性和尺寸穩(wěn)定性，進一步拓寬PEEK樹脂的應(yīng)用范圍。