聚醚醚酮PEEK

PEEK 的标准注射成型条件如表 4 所示。
表 4 PEEK 的标准注射成型条件
项目
纯树脂
30%玻璃 纤维增强
30% 碳 纤维增强
料筒温度 （℃）
根部 中间 喷嘴
330～360 350～380 350～380
350～380 370～400 370～400
350～380 370～400 370～400
发挥其能耐 300℃的加压水或蒸汽而且在 200℃以上可长期使用的特点，用于制造热水、 化学泵的泵体和叶轮及其它零件，蒸气阀门，O 型圈，采油用接插件，锅炉及 PH 计的 护套等。 5.3.4 其它 PEEK 还可以用于制造原子能发电站用接插件和阀门零件、滑轮叶片、显微镜灯的罩、 马达周围导线支架、火箭用电池槽、螺栓、螺母、实验室用镊子等。 5.4 粉末喷涂制品 PEEK 可用静电喷涂或流化床法喷涂制成金属等表面的耐热、耐腐蚀涂层。 5.5 其它加工成型制品 可用旋转成型制造大型成品，用吹塑成型法可做成核废料的容器，还可以把 PEEK 薄膜 与金属热压粘接制成高温粘结力很好的复合材料。 PEEK 材料具有以下特性： 1：耐高温性能：玻璃化温度高达 143C，熔点为 343C，经 GF 或 CF 填充后，热变形温度 高达 315C 以上，美国 UL 认可的长期使用温度为 260C 2：优异的机械性能：是所有的树脂中韧性和刚性结合最完美的材料，其强度和耐疲劳 性甚至优于一些金属和合金材料。 3：阻燃性和低发烟性：不需要添加其他的阻燃成分即具有阻燃的特性，1.45mm 厚度的 试样即可以达到 UL-94 V0 的标准,而且发烟量明显低于其他品种的树脂。 4：耐化学药品性：除了高浓度浓硫酸等强氧化性酸的侵蚀，具有近似于 PTFE 树脂的耐 化学品性，而且在各种化学试剂中能够完整地保留其机械性能，是极为优异的抗腐蚀材 料。 5：自润滑性和耐磨性：PEEK 树脂本身即具有优异的自润滑性和耐磨性，填充后的树脂 摩擦系数可以低到 0.15,而且磨耗量极低，是优异的轴承用材料。 6：耐水解性：在高温蒸汽和热水中长期浸泡仍能够保持良好的机械性能，是所有树脂 中抗水解性能最好的品种。
时，就可以充分结晶，即使不热处理也能得到很好的成型品，如果因为模具结果所限模
温无法提高时，可在 200℃以上热处理一小时，也能使结晶完全，从而使机械强度和耐
药品性等提高。
4.1.3 预备干燥
虽然 PEEK 的吸水率很低，饱和吸水率只有 0.5%，但是要在高温下成型，所以加工成型
之前有必要在 150℃干燥 3 小时以上。
机头
380
模具温度（℃）
380
定型辊温度（℃）
30
螺杆转数（rmp）
30
线速度（m/min）
10
吐出量（Kg/cm2）
5
PEEK 的标准物性数据（数据中心） 五．用途 5.1 复合材料 近些年来引人注目的是热塑性树脂基复合材料，其中发展最快的是由 ICI 公司推出的 PEEK 复合材料（商品名 APC－2）。 5.1.1 制造方法
标准宽度
140mm
216mm
标准厚度
0.125mm
标准重量
213g/㎡
标准长
50m
2．薄板 （＋45°/90°/－45°/0°）
标准尺寸
405mm×405mm
700mm×700mm
标准厚度
1mm（预浸物 8 层）
2mm（预浸物 16 层）
3mm（预浸物 24 层）
4mm（预浸物 32 层）
5mm（预浸物 40 层）
有优良的抗蠕变性和耐疲劳性
有良好的耐热性
有优良的耐热湿循环性
损伤处易修补
5.1.3 制品的规格
ICI 上市的最通常单向预浸物（CF 含量 68%±2）和由这种预浸的按各种角度（＋
45°/90°/－45°/0°）铺层后压制成的薄板的规格如表 7 所示。
表 7 典型的 APC－2 制品的规格
1．单向预浸物（CF 含量 68%±2）
聚醚醚酮（Poly ether ether Ketone ，PEEK）树脂是一种新型特种工程塑料。具有可 与聚酰亚胺相匹敌的特性，被称为超耐热性热塑性树脂。 A、分解温度：560℃； B、能很好流动的温度：350℃～400℃； 一．化学结构
二．特长 PEEK 是芳香族结晶型热塑性高分子材料。其熔点为 334℃，具有下述很具魅力的特性； （1）短期耐热性：玻璃纤维或碳纤维增强后其热变形温度可以达到 300℃以上。 （2）长期耐热性：UL 温度指数（RTI）为 250℃。 （3）韧性：是一种非常柔韧的树脂。 （4）阻燃性：达到 UL94V－0 级（1.5mm），有自熄性，燃烧时发烟量是所有树脂中最 少的。 （5）耐腐蚀性/耐药品性：除浓硫酸外无溶剂能侵蚀它。 （6）耐热水性(可在 200～300℃蒸汽中使用)。 （7）耐疲劳及耐蠕变性(是热塑性塑料中最高的； （8）加工成型性：除可注射成型外，还可适用各种成型方法； 三．主要特性 3.1 耐热性 虽然未增强的纯树脂的热变形温度只有 160℃，但用玻璃纤维、碳纤维增强后，热变形 温度可达 300℃以上。按长期连续使用温度的评价方法 UL 温度指数测定（RTI）为 250℃。 3．2 机械特性 PEEK 在室温时的抗蠕变性能，不论有无缺口都比其它耐热性树脂高得多。
3．11 耐剥离性
PEEK 的耐剥离性很好，因此可制成包覆很薄的电线或电磁线，并可在苛刻条件下使用。
剥离试验的结果如表 3 所示。
表 3 机械剥离
温度（℃）
负荷（Kg）
20
41
105
34
150
29
3．12 电性能
PEEK 具有良好的电绝缘性能，并可保持到很高的温度范围。其介电损耗在高频情况下
也很小。其介电损耗的频率依赖性和温度依赖性及体积电阻的温度依赖性分别如图 8，
2.7×10 - 4
纯 PEEK 树脂
S17 wheel
9.7×10 - 4
3．9 耐疲劳性
在所有树脂中具有最好的耐疲劳性，图 7 是与其它树脂的对比。
图 7 耐疲劳性比较（无缺口 23℃）
3．10 耐辐照性
耐 γ 辐照的能力很强，超过了通用树脂中耐辐照性最好的聚苯乙烯。可以做成 γ 辐照
剂量达 1100Mrad 时仍能保持良好的绝缘能力的高性能电线。
另外其在 250℃的老化试验结果如图 3 所示。它表明不仅一般树脂无法比，就是比公认
的长期耐热性好的 PPS 也要稳定。
图 3 老化过程中弯曲程度的变化
3．4 耐冲击性 它是耐热树脂中韧性最好的一种与其它树脂的比较如图 4。
图 4 几种耐热树脂的冲击强度（无缺口）
3．5 阻燃性 PEEK 有自熄性，不加任何阻燃剂用 UL 标准测定分别达到 94V－1（厚度为 0.3mm），94V －0（厚度为 1.5mm）94V－5（厚度为 3.2mm）。另外燃烧时的发烟量也非常少。 3．6 耐药品性 PEEK 只溶解于浓硫酸，有良好的耐化学药品性，特别是在高温下耐酸碱性方面比聚酰 亚胺好得多。部分化学药品对 PEEK 的影响情况如表 1 所示。
5.1.4 用途
利用上述特点虽然可有多种多样应用领域，但目前主要用在航空和军工产业领域。
5.2 挤出成型制品
5.2.1 电磁线 利用 PEEK 具有包覆加工性好（可熔融挤出，而不用溶剂）；燃烧时发烟量低且产生腐 蚀性气体少；耐剥离性好；耐磨耗性好；耐辐照性强；可自由着色等特点，已经用作电 缆、电线的绝缘或保护层。广泛应用于原子能、飞机、船舶、油、气井，电磁线、光导 纤维等领域。 5.2.2 薄膜 利用其比聚酰亚胺吸湿性小，高温时耐碱、耐酸和耐高频性好、耐焊锡、耐辐照等特点， 用作 H 级以及 C 级绝缘材料，广泛用于电机、发电机、变压器、电容器等的绝缘薄膜， 可绕性印刷线路板，载波带（carrier tape），复合材料（用 PEEK 与碳纤维、玻璃纤 维层覆），耐热耐药品的环型带等。 5.2.3 纤维 利用 PEEK 单丝比聚酯和尼龙纤维有更好的耐蒸气、耐药品、耐磨耗、抗蠕变、韧性好 等特点，应用于制纸机械的干燥帆布、耐热沪布、球拍的网线、复合材料（与碳纤维、 玻璃纤维等混织或混编）、耐热耐药品纺织带等。 5.3 注射成型制品 5.3.1 耐磨材料 发挥其耐磨性、耐药品性、韧性好和可在 250℃使用等特点用于制造轴承保持架、金属 轴承的护衬、离合器零件、动力闸的真空零件、汽油发动机的零件、滑轮加载器 （turbochanger）叶片、复印机零件、悬置轴瓦、活塞裙、发动机推杆等。 5.3.2 电器、电子制品 发挥其耐焊锡性（热变形温度 300℃以上）、阻燃、UL 温度指数 250℃、韧性好等特点， 用于制造镶嵌插头，高可靠性接插件，电缆插头，接线盒，配线的引出头，极板的笼型 线圈（Waferbasket），电池外壳，IC 的封装等。 5.3.3 热水设备
50
50
50
循环周期（秒）
30
30
30
4．2 挤出成型
PEEK 可以采用挤出成型工艺加工成薄膜、电线包皮、单丝、棒材、薄板等。表 5 列出
了 PEEK 薄膜的挤出成型条件。
表 5 PEEK 的标准挤出成型条件
项
目
条件
挤出机螺杆
Φ30， L/D=24， C.R.=3
喂料
350
料筒温度（℃）
压缩部
百度文库
370
3．3 各种物性随温度的变化 其弯曲模量随温度的变化如图 1 所示。虽然在其玻璃化转变温度（143℃）附近有所下 降，但直至其熔点附近（300℃）仍保持有足够的弹性模量。 其抗拉强度随增强情况不同有所变化，从图 2 中可知，直到高温领域都还保持一定强度。
图 1 弯曲摸量与温度的关系
图 2 拉伸强度与温度的关系
表 1 PEEK 的耐药品性（500Kg/cm2 应力下）
药品名 影响程度 药品名 影响程度
盐酸
A
丙酮
B
硝酸
A
甲乙酮
A
浓硫酸
C
环己烷
A
88%磷酸
A
甲苯
A
50NaOH
A
三氯乙烯
A
50KOH
A
三氯乙烷
A
氨
A
氯仿
A
二氯乙烷
A
醋酸乙酯
A
甲醇
A
汽油
A
注：
A 无影响；B 多少有影响； C 溶解
3．7 耐水解性
1.45
弯曲强度
Mpa 1880
弯曲模量
Gpa
121
（铺层方向 90°）
拉伸强度
Mpa
80
拉伸模量
Gpa
8.9
断裂伸长
%
1.0
弯曲强度
Mpa
137
弯曲模量铺层方向 Gpa
8.9
（铺层方向±45°）
拉伸强度
Mpa
300
拉伸模量
Gpa 19.2
断裂伸长
%
17.2
比环氧树脂复合材料易加工
成型后不需养生
有良好的耐冲击性，损伤容限大
PEEK 树脂的保持率在 90%以上，远高于其他树脂。
图 5 100℃热水浸泡后拉伸强度的变化
图 6 130℃热水浸泡 11 天后弯曲强度保持率
3．8 耐磨性
具有相当于聚酰亚胺的良好耐磨性，其具体数值如表 2 所示。
表 2 PEEK 的耐磨性（Taber 磨擦）
样品
对磨材质
磨耗量
纯 PEEK 树脂
H10 wheel
模具温度（℃）
130～170
140～180
140～180
注射压力（Kg/cm2） 螺杆背压（Kg/cm2）
1000～1400 50～100
1200～1600 50～100
1200～1600 50～100
保持压
500～700
600～800
600～800
注射速度
中速～高速
中速～高速
中速～高速
螺杆转数（rpm）
APC－2 是将碳纤维的长纤维用 PEEK 熔融预浸制得，由于碳纤维与基体 PEEK 的相容性
好，可以制得粘结性很好的复合材料，孔隙率只有 0.1%。表 6 是其材料的机械性能。
表 6 APC－2 的标准机械性能
项目
单位 数值
（铺层方向 0°）
拉伸强度
Mpa 2130
拉伸模量
Gpa
134
断裂伸长
%
PEEK 的吸水率很小，23℃的饱和吸水率只有 0.5%。而且耐热水性好，可以在 300℃的
加压热水或蒸气中使用。在 200℃以上的热水中可以连续使用。图 5 为在 100℃的热水
中浸泡后的抗拉强度试验，结果表明即使连续浸泡 200 天其强度也几乎没有明显变化。
图 6 是在 130℃热水中浸泡 11 天后其弯曲模量保持率与其它树脂的比较，结果表明纯
PEEK 可用通常的螺杆式或柱塞式注射成型机加工成型，注射成型机应满足下述基本条
件：料筒温度可升到 400℃；料筒内应该没有形成熔融料死角的地方；由于熔融粘度不
会自动流淌，所以喷嘴不需要加断流阀（shut off valve）。
4.1.2 模具温度
由于 PEEK 是结晶性树脂，因此使其充分结晶可以提高其性能。一般模温在 160℃以上
9，10 所示。
图 8 介电损耗与频率的关系
图 9 介电耗损与温度的关系
图 10 体积电阻与温度的关系 四．加工工艺 PEEK 虽然是超耐热性树脂，但由于它具有高温（350～400℃）流动性好和热分解温度 很高的（560℃）的特点，因此可以采用注射成型，挤出成型、模压成型、吹塑成型、 熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂等多种方法成型加工。作为二次加工可以采用真空成型、 压延、拉伸、超声波焊接、粘接、复合、机械加工等加工手段。 下面简单介绍一下，常用的 PEEK 注射成型和挤出成型的一般加工工艺条件。 4．1 注射成型 4.1.1 设备