Серед пластикових матеріалів політеретеркетон (Peek) - це дуже спеціальний інженерний пластик. Його висока - Температурна стійкість, резистентність до корозій, стійкість до зносу та стійкість до гідролізу роблять його дуже затребуваним в аерокосмічній, автомобільній, медичній, енергетиці та потужності, а також техніці. Нижче ми детально пояснюємо, що таке пластик Peek.
Визначення матеріалу політеретеркетону
Полієретертон, або загляд, - це термопластичний полімер, який є лише частково кристалічним. Він має ароматичні кільця, ефірні зв'язки та кетонові групи. Це найбільш комерційно успішний член сім'ї поліарелетеркетону (PAEK). Ефірні зв'язки (- o -) та кетонові групи (- C (o) -), які з'єднують його молекулярні ланцюги, утворюють дуже організовану кристалічну структуру, яка надає їй велику механічну та термостабільність. VICTREX купив пов’язану компанію у ICI в 1981 році, що робить її найпопулярнішою високою - Пластизорні пластики в світі. ICI вперше зробив це у Великобританії у 1978 році.
Переваги молекулярної структури
Ефірна ланка робить молекулу більш гнучкою, тоді як бензольне кільце робить його більш жорстким. Кетонова група робить міжмолекулярні сили сильнішими. Ці три речі працюють разом, щоб підтримувати структуру PEEK стабільною в точці плавлення 343 градусів і тривалої робочої температури до 260 градусів -. Ця незвичайна структура дозволяє йому зберегти більше 90% своєї первісної сили, навіть у дуже гарячих місцях, таких як «Накелі літальних двигунів».
Правила іменування хімічних речовин
Повна назва "Полієтеркетон" описує структуру молекулярного ланцюга: полі (полімер) + ефір (ефірна зв'язок) × 2 + кетон (група кетону).
Ця схема іменування дає зрозуміти, що таке хімічний склад, і це звичайний спосіб назвати речі в матеріалознавстві.
Основні параметри продуктивності поліетеретонного матеріалу
Фізичні та механічні властивості
| Майно | Діапазон значень | Технічне значення |
|---|---|---|
| Щільність | 1,3-1,35 г/см³ | Лише половина щільності алюмінію, значно зменшуючи вагу обладнання |
| Сила на розрив | 90-100 МПа (незаповнена смола) | Порівняно з алюмінієвим сплавом (6061-T6 має міцність на розрив 290 МПа) |
| Модуль згинання | 3,6 ГПД (незабруднена смола) | Може досягти 20 ГПа за допомогою армування вуглецевого волокна, перевершуючи більшість інженерних пластмас |
| Подовження на перерві | 30%-150% | Поєднує жорсткість і міцність, здатні витримувати складні напруги |
Термічна продуктивність
Температура скла (TG): 143 градус, вища за звичайну інженерну пластмасу (наприклад, POM, яка становить -60 градусів).
Температура відхилення тепла (HDT): 157 градусів (під навантаженням 1,8 МПа). Покращена кристалічність після лиття ін'єкції може підштовхнути HDT вище 200 градусів.
Температурна стійкість: витримує короткі - Термінові температури 300 градусів і можуть постійно працювати при 250 градусах протягом 10 000 годин без значної деградації.
Хімічна та екологічна стійкість
Корозійна резистентність: повністю інертна до 98% органічних розчинників (наприклад, ацетон, толуол) та кислих та лужних розчинів (рН 1-14), крім концентрованої сірчаної кислоти. Немає набряку після занурення в 30% розчину КОГ протягом трьох років.
Резистентність до гідролізу: Візьміть 3000 циклів стерилізації на 134 градусах з автоклавною парою, із втратою ваги <0,1%, значно перевищує стандарт для медичної нержавіючої сталі -.
Властивості полум'я: він може досягти рейтингу UL 94 V-0 без додавання полум'я, а кількість диму, що виділяється при спалюванні, становить лише 1/5 від традиційної пластмаси.
Технологія виробництва та обробки політетеркетону матеріалу
Механізм реакції полімеризації
Використовується метод поліконденсації нуклеофільної заміщення, використовуючи 4,4 '- difluorobenzophenone та бісфенол натрію A як сировину. Висока - Полімеризація температури проводиться в дифенілсульфонному розчиннику під каталізом безводного карбонату калію. Зауважте, що ця реакція вимагає суворо контрольованого безводного середовища (вміст вологи <50 проміле). Мікрохвильова піч - Полімеризація, що допомагає, може скоротити час реакції з 24 годин у традиційному методі рефлюксу до 3 годин.
Ключові параметри процесу формування
Мовдання ін'єкцій:
Температура цвілі: 160-190 градусів (для сприяння кристалізації)
Температура розплаву: 370-420 градусів (щоб уникнути термічного розкладання)
Тиск ін'єкції: 70-140 МПа (для забезпечення заповнення складних структур)
ПРИМІТКА: усадка неофіційних класів становить 1,2 - 2,4%, тоді як оцінки, відведені вуглецевим волокном, можна зменшити до 0,1-1,1%.
3D -технологія друку:
Використовуючи FDM, температуру насадки слід контролювати між 360-400 градусами, а нагрітим руслом, що підтримується на 120 градусах, щоб мінімізувати викривлення.
Використання поліетеретонного матеріалу
Аерокосмічний
Система для водовідведення вантажних вантажів Airbus A350 використовує композитний матеріал Victrex Peek замість алюмінієвого сплаву, зменшуючи вагу на 50%. Він також витримує екстремальні коливання температури від - 50 градусів до 120 градусів і пройшов 100 000 тестування втому циклу. Його низький дим і низька токсичність (SDR менше або дорівнює 15) відповідають далеко 25,853 стандартів пожежної охорони, що робить його кращим матеріалом для інтер'єрів пасажирів наступного покоління.
Медичний
Ортопедія:
Модуль пружності вуглецевого волокна - посилений клітини Fusion Interbody Interbody (8-12 ГПа) тісно відповідає модулях коркової кістки людини (10-30 ГПа), ефективно зменшуючи екранування напруги. США FDA затвердила його для використання в понад 20 типах імплантатів, у тому числі в шийному та поперековому хребті.
Електрохірургічні інструменти:
Порошок Solvay Ketaspire® Peek розпорошується на поверхню металевих канюл, досягаючи товщини покриття лише 0,0645 мм. Він витримує напруги, що перевищують 10 кВ та 1000 циклів стерилізації етиленоксиду. Він уже використовується в основних компонентах хірургічного робота DA Vinci.
Компоненти обладнання харчових продуктів
Полієретертон (Peek) - це матеріал, стійкий до очищення та дезінфекції (звільняючи шкідливі речовини), виявляє низьку стійкість до міграції та стирання поверхні та відповідає стандартам контакту з їжею. Типові додатки включають клапанні ядра в молочних виробничих лініях, конвеєрні пояси в пекарні та рамки підтримки фільтрів у пресах соку.
Втулки, підшипники, печатки та підтримуючі кільця
Полієтеркетон (PEEK) замінює метал та традиційні пластмаси в рухомі частинами завдяки його комбінованим перевагам низького тертя, високої навантаження та стійкості до корозії.
Втулки та підшипники: вуглецеве волокно - посилений погляд може похвалитися коефіцієнтом тертя до 0,15 (умови сухого тертя), на 40% нижчий, ніж бронзові підшипники. При навантаженні 10 МПа та середовищем 150 градусів швидкість зносу становить лише 0,001 мм³/(n · м), що робить його придатним для втулків хімічного насоса та підшипників автомобільної коробки передач.
Печатки та підтримуючі кільця: У кислому середовищі екстракції сирої нафти (що містить H₂s та Co₂), Peek V - Кільця пропонують ущільнювальне життя в 10 разів більше нітрильної гуми. Виробник гідравлічного обладнання використовував підтримуючі кільця Peek для подолання проблеми відмови від повзучості традиційних кільця PTFE при тиску 30 МПа, продовжуючи термін служби з 3000 годин до 15 000 годин.
Порівняння між поліетеретонним матеріалом та подібними матеріалами
| Індикатор продуктивності | Заглянути | PTFE | Пейс | Піа |
|---|---|---|---|---|
| Довга - Терміна обслуговування терміну | 260 градусів | 250 градусів | 210 градусів | 300 градусів |
| Сила на розрив | 90-100 МПа | 25-35 МПа | 100-110 МПа | 80-100 МПа |
| Коефіцієнт тертя | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Діелектрична сила | 50 кВ/мм | 50-150 кВ/мм | 30-40 кВ/мм | 20-30 кВ/мм |
| Вартість обробки | Надзвичайно високий | Помірний | Помірний | Надзвичайно високий |
Рекомендований вибір:
Для високої температури - та високої - Застосування тиску: Peek (стійкість до тепла та гідролізу).
Для Ultra - Вимоги до низького тертя: PTFE є кращим, але міцність порушена.
Для високої - ізоляції частоти: PEI пропонує більш вартість - ефективна опція, але його температурний опір обмежений.
Поширення
З: Чи можна переробити заглянути?
Відповідь: В даний час швидкість переробки становить менше 10%, в першу чергу завдяки високому споживанню енергії високої обробки температури - та 30% деградації властивостей переробленого матеріалу. Victrex розробляє закриту - технологію переробки циклу, яка використовує деполімеризацію надкритичної рідини для збільшення швидкості переробки до 85%.
З: Як заглядається до металу?
A: Можна використовувати хімічні якорі (наприклад, 3M епоксидного клею DP460) або фізичні вставки (вставки для ліпних металів). Автомобільний виробник використовує поршневий пристрій Peek з інтерференцією в алюмінієвому циліндрі з алюмінієвого сплаву, який працював на 200 градусів протягом 10 000 годин без розпушування.
З: Які обмеження Peek у напівпровідниковій галузі?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0,1 мкм) повинен контролюватися<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.
Q: Чи підходить Peek для довгого - Термін на відкритому повітрі?
Відповідь: Pure Peek має середню резистентність до УФ і може страждати від поверхню (приблизно 10% деградації протягом 5 років) після тривалого впливу сонячного світла. Однак додавання вуглецевих чорних або ультрафіолетових поглиначів може покращити стійкість до погоди на 3 - 5 разів, що робить його придатним для високих роз'ємів температури - у фотоелектричних електростанціях та на вулиці високопостачання.
З: Чи можна привернутись до зварювання? Які загальні методи зварювання?
Відповідь: Так, його можна зварювати. Поширені методи включають: ① зварювання гарячої пластини (підходить для плоских компонентів, при цьому міцність зварювання досягає 80% батьківського матеріалу); ② Лазерне зварювання (з точністю до 0,1 мм, що підходить для стерильних швів на медичних пристроях); та ③ Ультразвукове зварювання (високоефективне, використовується для електронної упаковки компонентів). Температуру зварювання повинна контролюватися між 343-380 градусами (вище температури плавлення, але нижче температури розкладання).
Q: Яка різниця між їжею - Grade Peek та Standard Peek?
A: Їжа - Клас Peek повинен пройти суворі міграційні тести (наприклад, Директива ЄС 10/2011, яка передбачає повну межу міграції <10 мг/дм²). Каталізатори важких металів заборонені під час виробництва, а чистота вища (вміст золи <0,01%). Звичайний погляд може бути не підходящим для контактів з продуктами харчування через залишкові добавки.
З: Чи погіршиться продуктивність переробленого матеріалу Peek?
A: Міцність на розрив переробленого Peek зменшиться на 15 - 20%, а його кристалічність на 5 - 8%, в першу чергу через поломку молекулярного ланцюга, викликане великою обробкою при високій температурі. В даний час перероблений матеріал використовується лише в некритичних структурних частинах (таких як захисні обкладинки та дужки). Застосування високого класу (наприклад, медична та авіація) все ще потребують дівового матеріалу.