高性能半结晶型 PEEK 复合材料
增强体系:30% 重量比的碳纤维(CF)+ 二硫化钼(MoS₂)协同填充,形成 “刚柔并济” 耐磨结构,拉伸强度达145 MPa(比纯 PEEK 提升 45%),弯曲模量10.5 GPa(接近铝合金),适合高负载耐磨场景。
半结晶度:约 35-40%(DSC 测试),兼具刚性(熔点 340℃)与抗冲击性(缺口冲击强度 9 kJ/m²),比全结晶牌号(如 150GL30)更易加工,成型周期缩短 20%。
食品接触合规性与卫生特性
认证资质:通过FDA 21 CFR 177.1570(美国)、EU 10/2011(欧盟)及GB 4806.6-2016(中国)认证,可接触食品(如肉类、乳制品、酒类),重金属迁移量<0.1ppm,无塑化剂析出风险。
表面特性:粗糙度 Ra≤0.8μm(注塑成型态),通过镜面抛光可降至 Ra≤0.2μm,减少食品残留,易于 CIP(原位清洗)和 SIP(蒸汽灭菌),耐受 134℃/30 分钟高压蒸汽灭菌(ISO 17665 标准)。
摩擦学性能与化学抗性
强酸:耐 37% (23℃,1000 小时强度保持率 95%)、65% 硝酸(23℃,500 小时外观无变化);
溶剂:耐乙醇(95%)、正己烷、(23℃,长期浸泡无溶胀);
限制:避免接触浓(>98%)、(>40%)及强氧化剂(如王水)。
低摩擦系数:干摩擦条件下 μ=0.12(对磨材质 SS304,载荷 10MPa,速度 0.5m/s),比纯 PEEK 降低 40%;添加 MoS₂形成自润滑转移膜,磨损率仅2.3×10⁻⁷ mm³/N·m(ASTM G99 标准),适合无油润滑场景。
耐化学介质:
加工工艺优势
高流动性:熔体流动速率(MFR)12 g/10min(380℃/2.16kg),优于同类碳纤维增强 PEEK(如 Victrex 450CA30 的 MFR=8g/10min),可成型 ** 复杂薄壁件(最小壁厚 0.6mm)** 及长流程制品(如管径 200mm 的食品级管道)。
成型温度窗口:料筒温度 360-390℃,模具温度 120-150℃,推荐使用氮化硅陶瓷喷嘴(耐碳纤维磨损,寿命比碳化钨喷嘴延长 3 倍)。
典型应用场景食品与饮料加工 | 灌装线凸轮、阀门密封件、轴承保持架 | 符合 FDA 认证、耐磨(寿命比 POM 提升 8 倍)、耐清洗剂(如 NaOH 10%) |
医疗器械 | 手术器械手柄、内窥镜活检钳导向环 | 可灭菌(134℃蒸汽 /γ 射线灭菌)、低摩擦(操作顺滑度提升 30%)、X 射线可显影(通过碳纤维实现) |
化工设备 | 耐腐蚀泵叶轮、反应釜搅拌轴套 | 耐酸碱(pH 0-14)、耐溶剂(如 DMF、THF)、无金属离子污染风险 |
航空航天轻量化 | 燃油系统耐磨衬套、舱门导轨滑块 | 密度 1.48g/cm³(比铝合金轻 50%)、耐航空煤油(如 JP-8)、抗疲劳(10⁶次循环载荷下裂纹扩展率<0.1mm/10⁴次) |
拉伸强度 | 145 MPa | 70 MPa | 520 MPa |
摩擦系数(干) | 0.12 | 0.20 | 0.35(无润滑) |
耐蒸汽灭菌 | 可行(134℃/30 次循环) | 不可(熔点 175℃) | 可行 |
食品接触合规性 | 是 | 部分牌号(需确认) | 是 |
密度 | 1.48g/cm³ | 1.41g/cm³ | 7.9g/cm³ |
成本 | ★★★★☆(高) | ★★☆☆☆ | ★★★☆☆ |
注塑成型注意事项
流道建议采用梯形截面(上底 3mm,下底 5mm,高 4mm),减少碳纤维剪切损伤;
浇口推荐扇形浇口(宽度 15-20mm,厚度 0.8mm),避免熔接痕导致的强度下降(熔接痕强度可达本体强度的 85%)。
原料干燥:需在120℃干燥 8 小时(露点≤-40℃),避免碳纤维表面吸附的水分引发制品气孔(含水率>0.05% 时缺陷率激增)。
模具设计:
表面处理与装配
耐磨涂层叠加:若需提升表面硬度,可进行 ** 类金刚石涂层(DLC)** 处理,表面硬度达 2000HV,摩擦系数降至 0.05,适合高负载滑动场景(如活塞环)。
热膨胀系数匹配:与金属配合时需考虑 CTE 差异(150FW30 的 CTE=3.5×10⁻⁵/℃,钢 = 1.2×10⁻⁵/℃),建议预留 0.1-0.3mm 热膨胀间隙(如轴孔配合)。
食品行业应用规范
清洁验证:首次使用前需进行TOC(总有机碳)清洗验证,清洗后残留<50ppm;
标识管理:制品需yongjiu性标记 “Food Contact Compliant” 及材料牌号,符合 FSMA(美国食品安全现代化法案)追溯要求。
延伸信息与选型建议改性拓展:
若需抗静电功能,可选威格斯150FW30 AS(表面电阻率 10⁶-10⁹Ω),用于食品包装机械的静电敏感部件;
若需更高耐温性,可升级至150FW30 HT(长期使用温度 280℃,通过 NASA 太空材料认证),用于航空食品加热系统部件。
回收与可持续性:
废料需通过色选机分拣(避免混入其他塑料),再生料可用于非食品接触的工业部件(如设备护罩),再生 3 次后拉伸强度保留约 80%;
威格斯提供闭环回收服务(Victrex ReNew™),再生料成本比新料低 30%,碳足迹减少 45%。
在食品加工领域,150FW30 替代不锈钢部件可实现减重 60%,降低设备维护频率(耐磨寿命从 6 个月延长至 5 年),尤其适合乳制品行业的无菌灌装线改造,符合 FDA 对 “无金属碎屑污染” 的严苛要求