PEEK你凭什么卖这么贵?
PEEK是特种工程塑料中发展慢的一个,且价格昂贵,1981年由英国ICI公司开发成功并实现商品化。PEEK是一种半结晶型聚合物,综合性能优异,在大部分场合可替代金属材料使用,主要应用于航空航天、装备、、、电子半导体等领域。
PEEK价格昂贵,一般国产PEEK每公斤几百元,进口PEEK每公斤超过千元。PEEK的昂贵与其突出的性能是分不开的,与其他树脂材料相比,PEEK在耐高温性、机械性能、稳定性、耐腐蚀性、抗老化性、加工性能等方面都表现十分出色,其主要性质如下:
PEEK是现有耐热性的热塑性材料之一,熔点343℃,美国UL认证长期使用温度为260℃,即使温度高达到300℃时,仍可保持的机械性能。PEEK热变形温度为135~160℃,20%玻纤增强PEEK热变形温度为286℃,30%玻纤增强为300℃。
PEEK具有突出的热老化性能,下图是VICTREX450G经过200℃及310℃热老化后的性能保持率,即使是在200℃蒸汽中热老化10000h,PEEK的拉伸强度、质量及外观都不会发生显著的变化。
PEEK板材料的发展及应用
PEEK是一种耐高温、的热塑性特种工程塑料。它有着良好的机械性能和耐化学品、耐磨损、耐水解等性能;它比重轻,自润滑性能好,由于具有非常好的加工性能,可以填充碳纤维、二硫化钼等进一步提高润滑性能和机械强度。PEEK工程塑料广阔的应用空间涉及到航空、机械、电子、化工、汽车等高科技工业领域,可制造高要求的机械零部件,如齿轮、轴承、活塞环、支撑环、密封环(函)、阀片、耐磨圈等。
国内PEEK材料研发的历程
我国从“七·五”计划开始,在国家科技攻关计划和“863”计划中分别设立专项进行独立自主的研究开发,吉林大学是承担这些研究计划的单位,终在“八·五”期间完成了10t/y的扩试。鉴定结果表明,材料主要性能指标达到国外同类产品水平。目前,国内开发的这一产品已取得了几项国家发明专利,拥有了独立自主的知识产权,形成了批量生产能力,不仅满足了发展我国的需要,也为民用高技术的发展提供了材料来源。在此基础上,“九·五”科技攻关计划立项50t/y的中试,完成后又被国家发改委在“十·五”期间列为建设500t/y规模产业化示范工程,并于2003年底建成投产,从而使我国成为目前继英国Victrex公司之后第二个能自主生产这种塑料的国家,打破了Victrex公司长达20多年的垄断地位。另外,由于此项技术不仅拥有独立自主的知识产权,而且实现了全部生产设备和原料的国产化,因此生产成本低,取得了显著的经济效益。
连续碳纤维增强PEEK复合材料的应用选型
碳纤维增强PEEK复合材料(5600CF/PEEK),指碳纤维以粉末、颗粒、连续纤维(长纤维)或者织物形式增强PEEK树脂基的复合材料。其中碳纤维以织物形式存在的简称为CFF/PEEK。复合材料中,树脂基体赋予了优良的力学性能、热性能、耐化学腐蚀性和易加工性能;增强纤维则主要决定了复合材料的机械性能。
CF是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。质轻高强是其显著的特点,密度仅有1.7g/cm3,不到钢的1/4,强度却是钢的数倍;纺织纤维的柔软可加工性;较低的电化学活性,的耐腐蚀能力,有效延长使用寿命。其复合材料具有耐高低温、热膨胀系数小、吸能抗振、一定的导电性和导热性、良好的透光性、生物相容性等优点。
在CF/PEEK中,CF选用聚基CF(PAN基CF)。PAN基CF生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程:首先通过聚合和纺纱等一系列工艺加工成被称为“母体“的PAN纤维或原丝,将原丝先放入氧化炉(200到300℃)氧化,再放入1000到2000℃碳化炉中进行碳化等工序制成CF。