什么是PEEK(聚醚醚酮),PEEK的特性: PEEK(聚醚醚酮)是指大分子主链由芳基、酮键和醚键组成的线性芳香族半结晶高分子聚合物,聚醚醚酮兼具热固性塑料的耐热性、化学稳定性和热塑性塑料的成型加工性,英文名称为polyetherether ketone,简称PEEK,可与碳纤维和玻璃纤维复合制备增强材料。 PEEK(聚醚醚酮)塑胶原料是芳香族结晶型热塑性高分子材料,其熔点为343℃,具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的电性能。 1:耐高温性:PEEK具有较高的玻璃化转变温度(Tg=143℃)和熔点(Tm=343℃),其负载热变形温度高达316℃,瞬时使用温度可达300℃。 2:机械特性:PEEK是韧性和刚性兼备并取得平衡的塑料。特别是它对交变应力的优良耐疲劳是所有塑料中非常出众的,可与合金材料媲美。 3:自润滑性:PEEK在所有塑料中具有出众的滑动特性,适合于严格要求低摩擦系数和耐摩耗用途使用。特别是碳纤、石墨各占一定比例混合改性的PEEK自润滑性能更佳。 4:耐化学药品性:(耐腐蚀性)PEEK具有优异的耐化学药品性,在通常的化学药品中,能溶解或者破坏它的只有浓硫酸,它的耐腐蚀性与镍钢相近。 5:阻燃性:PEEK是非常稳定的聚合物,具有自熄性,1.45mm厚的样品,不加任何阻燃剂就可达到非常高阻燃标准。 6:耐剥离性:PEEK的耐剥离性很好,因此可制成包覆很薄的 或电磁线,并可在苛刻条件下使用。 7:耐疲劳性:PEEK在所有树脂中具有非常好的耐疲劳性。 8:耐辐照性:耐高辐照的能力很强,超过了通用树脂中耐辐照性非常好的聚苯乙烯。可以作成γ辐照剂量达1100Mrad时仍能保持良好的绝缘能力的高性能 。 9:耐水解性:PEEK及其复合材料不受水和高压水蒸气的化学影响,用这种材料作成的制品在高温高压水中连续使用仍可保持优异特性。 PEEK材料的价格: PEEK材料规格牌号多种多样,不同厂家、不同规格价格也不同,标准级PEEK材料零售价为几百元/公斤左右,超细粉价格稍贵。一般来说,做工越精细,性能越好,价格也越高。 一些小作坊式的工厂,PEEK价格会低很多,但这样的产品peek性能是不能保证的。 PEEK常用改性: 玻纤改性:10%玻纤改性、20%玻纤改性、30%玻纤改性 PEEK的应用领域: 型材领域 PEEK具有良好的机械加工性,优越的尺寸稳定性,耐高温性,耐蠕变性和耐水解性,可使用车、刨、铣、磨等方式进行加工,并能够准确的控制公差。 医疗领域 PEEK具有良好的生物相容性,无毒,密度低,耐辐射,兼具很好的机械性能,其弹性模量与人体骨骼十分接近,可以用常规的方式(包括乙醇、蒸汽热力、紫外线)循环消毒,X射线可穿透,是人造骨和医疗器械的优选材料。 电线电缆领域 PEEK具有涂层的热老化性能,阻燃性优良,有自熄性,耐水解性,耐腐蚀性,耐剥离性,耐疲劳性,耐辐照性,具有很好的电气绝缘性,在高频范围内仍具有较小的介电常数和介电损耗,适用于核电、船舶等特殊领域的特种电缆。 电子电气领域 PEEK是C级绝缘材料,在高温高压高湿等环境下也能保证优异的绝缘性能,同事兼具透波性,尺寸稳定性和自润滑性,在各种频率下都能保证很低的介电常数和损耗因子。 能源领域 PEEK具有良好的耐腐蚀性、耐辐射性、耐高温性、耐低温性、耐水解性和优异的电性能,适用于高温高压高辐射等严苛的工况条件下,提供稳定的性能,降低部件失效和停机的风险,在石油、核能、水电、火电、太阳能、风电领域都有广泛的应用。 汽车领域 为了适应汽车轻量化的行业趋势,提高燃油的经济性,耐受更高的使用温度,PEEK材料因其机械强度,耐动态疲劳性,耐高温,耐蠕变性,自润滑性和跟金属相当的热膨胀系数,未来将更多的替代汽车上的金属及其他工程塑料制件(发动机内罩、汽车轴承、密封件、刹车片等)。 家电领域 PEEK具有良好的耐磨性、自润滑性,无毒,耐高温、密度小,与金属部件相比可降低噪音,减少能耗,延长使用寿命。可使用一次注塑成型生产,生产效率高。 机械领域 PEEK是一种兼具刚性和韧性的材料,具有优异的机械性能,耐磨性,自润滑性,耐高温性,耐蠕变性和耐动态疲劳性,可以广泛的应用在润滑耐磨制件、密封件和纺织机械上,帮助设备减重,降低噪音指数,增加耐磨部件的使用寿命,减少甚至避免使用润滑剂。 往复式压缩机阀片材质选择的变革 往复式(活塞式)压缩机对工业的发展起到至关重要的作用,特别是在制冷领域的设备中。其中压缩机核心的零件是气阀,阀片作为气阀的重要组成部分,由于承担着反复的载荷、腐蚀性环境、高压和高温等因素的影响,它的寿命决定压缩机的故障维修时间。所以,阀片材质的选择是影响到气阀可靠性的关键因素之一。 往复式压缩机阀片材质选择的变革 压缩机阀片对材料的要求 n 高韧性:阀片需要具有较高的韧性,当承受到冲击力量时,能够吸收一定的热量,或者当有裂纹产生,能够阻止裂纹继续拓展。 n 抗疲劳:阀片需要承受高频率的往复冲击,所以阀片需要具有优异的抗疲劳性能。 n 耐磨:阀片需要具有较好的耐磨性能,在运动过程中,坚守阀片与升程限制器导向凸台接触的摩擦损耗。 n 耐腐蚀:能够承受多种腐蚀环境,避免因为腐蚀导致材料强度减弱,进而发生脆断。 n 耐高温:在高温下仍能够保持优良性能。 n 尺寸稳定性:在高温下依然能够保持尺寸稳定性,保证气阀的密闭性。 压缩机阀片的材质变革 早期,压缩机阀片的材质为金属,金属价格低廉,能够承受高温、高压,但是在强 腐蚀环境里,性能降低,或者因为腐蚀产生 凹坑,影响到气密性。氢脆是金属阀片的有一个缺点,会大幅度降低阀片的寿命。在压缩易燃、易爆气体时如果使用金属阀片,阀片在工作时容易产生火花,引发事故。此外,腐蚀后断裂的阀片的碎屑也会对设备内部其他部件产生不可恢复的损坏。 在上个世纪60年代,有聚合物被尝试替代金属材料应用于阀片材料。其中尝试的聚合物材料有尼龙、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺酰亚胺。他们都有各自的优点和缺点,具体如下: 由于聚醚醚酮具有优异的机械性能、耐磨性能、耐高温、耐腐蚀性能,被认为是很好的阀片材料。在20世纪90年代,中国每年需要进口阀片材料需要花费5000万元。近年来,随着聚醚醚酮生产量的逐步提升,销售价格的降低,使用量和需求量也逐步增长。 为什么聚醚醚酮是适合的阀片材料呢? 两种物体相撞,撞击能量全部由撞击物体吸收,接触的应力公式如下: σ=v(3Eρ)1/2 其中v为撞击速度,E为弹性模量,ρ为撞击物密度。 从公式可以看出,撞击应力与撞击物的模量以及密度呈现正比关系。 PEEK的密度小,弹性模量比金属小,在撞击速度相同时,接触应力要比金属阀片小得多。 此外,聚醚醚酮的机械性能优异,抗冲击性能优良。缺口不敏感,即使产生裂纹,裂纹发展的速度也较慢。 聚醚醚酮的抗疲劳性能是金属的2倍以上。 聚醚醚酮表面较难粘附微小异物,所以不会因为微小异物产生断裂,进而影响到系统内的其他部件磨损加快。 聚醚醚酮的耐磨性能优良。 聚醚醚酮的耐腐蚀性能优异,在高温环境下依然能够保持较强的耐腐蚀性能。 适用聚醚醚酮能耗较低,因为聚醚醚酮的密度仅为1.3g/cm3,可以减少因为撞击产生的功率消耗。同时也因为密度低,噪音更小。 不能使用聚醚醚酮的工作环境 当气阀的压差超过22.5MPa,排气温度同时高于250℃环境时,不能使用聚醚醚酮。 不能使用含有氧气或氯气的压缩机。 聚醚醚酮的热膨胀系数较大,对尺寸精度要求非常高的环境不能适用聚醚醚酮。 阀片材质的型号选择 由于阀片的应用环境,应选择高强度的复合材料,一般增加聚醚醚酮的强度,可选择玻璃纤维和碳纤维复合的聚醚醚酮材料。 在威格斯高性能材料贸易(上海)有限公司和上海环天压缩机有限公司参加起草,台州环天机械有限公司起草的《JB/T 12952-2016往复活塞压缩机用聚醚醚酮(PEEK)阀片》标准中阀片采用的原材料为威格斯的450GL30和450GL30black(对应中研股份770GL30和770GL30H),具体性能如下: 1材料的密度范围为1.49-1.53 2 拉伸强度应大于等于165MPa 3 弯曲强度应大于等于245MPa 4弯曲模量应大于等于7.6GPa 5 悬臂梁冲击强度应大于7.5kJ/m2 6 结晶度应不低于30%。 最初应用到阀片材料的聚醚醚酮为30%玻璃纤维添加的聚醚醚酮,该材料的使用寿命是金属阀片的12倍。 中研股份的30%添加玻璃纤维(770GL30)和30%碳纤维(770CA30)的性能数据对比如下: 吉林省中研高分子材料股份有限公司从性能上看,两种型号各有利弊,但是对于阀片,耐冲击性能是很关键的性能,因为阀片的寿命主要取决于冲击断裂的时间。所以770GL30应比770CA30更适合于阀片专用料。 栉风沐雨 砥砺前行 PEEK精品 吉林省中研高分子材料股份有限公司(简称“中研股份”)一直致力于跻身全球PEEK(聚醚醚酮)领军行列。公司是一家集PEEK研发、生产、销售于一体的高新技术创新型企业。 中研股份的成长历程,亦是中国聚醚醚酮行业不断超越、不断发展的缩影! 聚醚醚酮,英文名称为polyetheretherketone(简称PEEK),是一种性能优异的特种工程塑料,与其他特种工程塑料相比具有更多显著优势,耐高温260度、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性、不耐强硝酸、抗辐射、很强的机械性能可用于高科技。 中研股份自成立以来始终坚持以“过程严格控制,产品精工细作”为服务宗旨,一直秉承“以人为本,追求品质,求实创新,造福人类”的经营理念,在企业内部积极宣扬和倡导“诚信、创新、务实”的价值观,并以“技术创新、产业报国”为己任,目标发展成为PEEK材料及相关的研发、生产及销售推广为一体的现代化高科技企业,成为一个在世界上获得员工、客户、竞争对手、投资者和公众广泛认可的企业,用自己卓尔不凡的产品和服务打造PEEK不朽神话。 多年来,公司已培育并拥有一支长期从事PEEK研究的精英科研队伍,不断进行自主创新,成功研发出聚醚醚酮系列产品——FD-PEEK(封端聚醚醚酮)并在国内率先实现产业化,打破国际上三十多年PEEK行业垄断的局面。 ZYPEEK作为原料的研发成果发表在多篇刊物上 近日,美国化学会<> (SCI一区top刊物, 影响因子8.456)以《Mussel-Inspired Polydopamine Coating: A General Strategy To Enhance Osteogenic Difffferentiation and Osseointegration for Diverse Implants》为题报道了同济大学使用ZYPEEK物料进行PDA表面修饰,通过表面修饰后的PEEK的表面活性更高,促进骨生长。 ZYPEEK作为原料的研发成果发表在多篇刊物上 同时,同济大学采用ZYPEEK材料开展了新型骨修复材料的深入研究,《Amorphous carbon modification on implant surface: a general strategy to enhance osteogenic difffferentiation for diverse biomaterials via FAK/ERK1/2 signaling pathways》被 Journal of Materials Chemistry B(为中科院一区期刊,目前其影响因子为 4.776) 顺利接收。 该论文主要利用ZYPEEK的良好生物相容性,在ZYPEEK表面采用无定型碳涂层修饰,结果证明,该涂层可显著增强骨髓间充质干细胞(BMSCs)在各种生物材料表面的成骨作用。此外, 证明FAK / ERK1 / 2信号传导途径参与该无定形碳涂层的成骨作用。使用大鼠颅骨缺损模型的骨再生能力证实,无定形碳涂层诱导更快的骨形成和矿化,这表明无定形碳涂层对体内刺激成骨的影响。 ZYPEEK的生物相容性数据 ISO 10993-5和USP87(体外细胞毒性测试): 无细胞毒性 ISO 10993-10(致敏和刺激性): 样品对兔皮无刺激性,对豚鼠的致敏性为0%。 亚慢性毒性测试: ZYPEEK浸提液对大鼠无亚慢性毒性。 USP 88:ZYPEEK对大鼠没有产生显著的生物学反应,符合USP VI级别。 USP 40(重金属残存):<0.4%。