Полное руководство по PEEK: свойства, обработка и применение

К: HDCMFG
18 октября 2024 г.

ПЭЭК (полиэфирэфиркетон) — это тип высокопроизводительного пластика, который пользуется популярностью в таких отраслях, как аэрокосмическая, медицинская и автомобильная.

Цель этого блога — глубже разобраться в том, что делает PEEK таким особенным. Мы разберем его основные свойства, рассмотрим преимущества, которые он предлагает, и выделим его широкий спектр применения.

Независимо от того, являетесь ли вы инженером, производителем или просто интересуетесь материалами, которые расширяют границы инноваций, здесь вы найдете ценную информацию.

Что такое пластик PEEK?

Полиэфирэфиркетон, или сокращенно ПЭЭК, является полукристаллическим конструкционным термопластиком. Он относится к семейству полимеров полиарилэфиркетон (ПАЭК) с химической формулой (C19H12O3)n. Его химическая структура, включающая ароматические кольца и эфирные и кетоновые связи, обеспечивает ему высокую устойчивость к химикатам, износу и гидролизу.

В сыром виде гранулы ПЭЭК обычно имеют естественный цвет от бежевого до светло-коричневого.

Этот пластик выдерживает температуру до 250°C и устойчив к воздействию агрессивных химикатов, что делает его идеальным для применения в экстремальных условиях.

Он также обладает превосходной механической прочностью и износостойкостью, что делает его предпочтительным в таких отраслях, как аэрокосмическая, медицинская и автомобильная.

Будучи термопластиком, ПЭЭК можно нагревать и формовать, не теряя своих основных свойств, что делает его весьма универсальным и надежным.

Свойства пластикового материала PEEK

Вот лист данных о свойствах PEEK, который мы собрали, который включает ключевые параметры производительности PEEK. Для получения более подробной информации посетите Матвеб.

Физические свойства ПЭЭК
Плотность ПЭЭК	1,26 – 1,72 г/см3
Поглощение воды	0.0200 – 0.500 %
Размер частиц	10,0 – 550 мкм
Вязкость	1120 – 1120 сП @Температура 380 – 380 °C
Линейная усадка формы	0,00100 – 0,0200 см/см
Поток расплава	0,260 – 182 г/10 мин
Спиральный поток	11,0 – 70,0 см

Механические свойства ПЭЭК
Твердость, Роквелл М	85.0 – 109
Предел прочности на разрыв PEEK, максимальный	90,0 – 250 МПа
Прочность на растяжение, предел текучести	11,0 – 125 МПа
Относительное удлинение при разрыве	1.70 – 110 %
Удлинение при пределе текучести	3.60 – 45.0 %
Прочность на сдвиг	55,0 – 90,0 МПа

Тепловые свойства ПЭЭК
КТР, линейный	4,70 – 216 мкм/м-°C
Удельная теплоемкость	1,10 – 2,20 Дж/г-°С
Теплопроводность	0,173 – 0,950 Вт/мК
Температура плавления ПЭЭК	178 – 386 °С
Максимальная рабочая температура воздуха	150 – 310 °С
Температура прогиба при 1,8 МПа (264 фунта на кв. дюйм)	140 – 336 °С
Температура размягчения по Вика	280 – 335 °С
Температура размягчения	168 °С
Температура стеклования, Tg	143 – 180 °С

Свойства обработки ПЭЭК
Температура обработки	100 – 410 °С
Температура сопла	360 – 440 °С
Температура плавления	174 – 470 °С
Температура пресс-формы	149 – 250 °С
Скорость впрыска	200 мм/сек
Температура сушки	120 – 180 °С
Содержание влаги	0.0200 – 0.290 %
Давление впрыска	82,7 – 124 МПа
Температура рекристаллизации	285 °С

Как обрабатывается ПЭЭК?

Существует несколько технологий производства пластика PEEK, каждая из которых выбирается в зависимости от конкретных потребностей применения:

Литье под давлением

Это наиболее распространенный способ производства деталей из ПЭЭК. Литье под давлением позволяет эффективно производить сложные формы с жесткими допусками, что делает его идеальным для крупномасштабного производства.

Экструзия

Экструзия часто используется для создания листов или профилей из пластика PEEK, которые можно резать и обрабатывать позже. Этот процесс необходим для приложений, требующих непрерывных форм.

Обработка с ЧПУ

Обработка материала PEEK идеально подходит для создания высокоточных компонентов. Станки с ЧПУ используются для резки и формовки PEEK в детализированные детали с точными характеристиками. Этот метод особенно популярен в таких отраслях, как медицина и аэрокосмическая промышленность.

3D-печать

Появление 3D-печати с PEEK произвело революцию в быстром прототипировании и производстве. Благодаря своей стойкости к высоким температурам PEEK теперь можно использовать для печати сложных, индивидуальных деталей в критических приложениях.

Применение материала PEEK

Медицинские приложения

PEEK биосовместим и устойчив к стерилизации, что делает его идеальным для медицинских устройств, таких как имплантаты и протезы. Он прочный, легкий и инертный к жидкостям организма, что снижает риск побочных реакций.

Аэрокосмические приложения

В аэрокосмической промышленности PEEK используется для структурных компонентов и изоляции. Его способность выдерживать высокие температуры и радиацию делает его надежным для экстремальных условий, а его легкость помогает повысить топливную экономичность.

Автомобильная промышленность

PEEK обычно используется в высокопроизводительных автомобильных деталях, таких как подшипники и шестерни, благодаря своей термостойкости и долговечности. Эти свойства увеличивают срок службы критических компонентов.

Электронная промышленность

Превосходные изоляционные свойства ПЭЭК делают его ключевым материалом в электронике, где он используется в кабелях, разъемах и печатных платах для защиты от тепла и коррозии.

ПЭЭК против других высокопроизводительных пластиков

По сравнению с другими конструкционными пластиками ПЭЭК обладает рядом преимуществ:

Температурная устойчивость: ПЭЭК может выдерживать температуры до 260°C, что намного выше, чем у таких материалов, как ПТФЭ или нейлон.
Химическая стойкость: Его устойчивость к агрессивным химикатам превосходит устойчивость многих других пластиков, что делает его лучшим выбором для сложных условий.
Прочность: Механическая прочность PEEK позволяет ему превосходить альтернативные материалы, такие как PEI или PPS, особенно в условиях высоких нагрузок.

По сравнению с ПТФЭ или ПЭИ, ПЭЭК обеспечивает непревзойденное сочетание термостойкости, прочности и химической стабильности, что позиционирует его как первоклассный материал для критически важных применений.

Ограничения ПЭЭК

Несмотря на многочисленные преимущества, PEEK имеет некоторые ограничения. Одним из самых существенных препятствий является его стоимость. Пластик PEEK может стоить от $50 до $150 за килограмм в зависимости от сорта и поставщика, что делает его намного дороже других конструкционных пластиков, таких как нейлон, который обычно стоит около $3 до $5 за килограмм, или PTFE, цена которого колеблется от $10 до $20 за килограмм. Такая высокая стоимость ограничивает его использование высокопроизводительными или специализированными приложениями, где его превосходные свойства оправдывают инвестиции.

Кроме того, PEEK может быть сложным в обработке, особенно для приложений, требующих очень жестких допусков. Его высокая температура плавления требует специализированного оборудования для обработки, что может увеличить сложность и стоимость производства. Например, литье под давлением PEEK требует температуры пресс-формы от 160°C до 200°C и температуры цилиндра от 370°C до 420°C, что намного выше, чем у большинства стандартных пластиков. Эти факторы могут усложнить производство, особенно для проектов меньшего масштаба, где точность имеет решающее значение.

Вывод

Подводя итог, можно сказать, что PEEK выделяется своей превосходной прочностью, химической стойкостью и способностью выдерживать экстремальные температуры. От медицинских приборов до аэрокосмических компонентов, пластик PEEK продолжает доказывать свою ценность в различных отраслях. HDC предлагает услуги точной обработки на станках с ЧПУ для производства компонентов PEEK, соответствующих вашим потребностям.