聚醚醚酮材料介紹和應(yīng)用、發(fā)展(精編)

聚醚醚酮（PEEK）材料介紹和應(yīng)用、發(fā)展聚醚醚酮英文名是POLYETHERETHERKETONE（縮寫PEEK）,作為一種線性芳族半結(jié)品的熱塑性塑料，是公認(rèn)的全世界性能最高的熱塑性材料之一。聚醚醚酮（PEEK）是一種線性芳香高分子化合物。其大分子主鏈上含有大量的芳環(huán)和極性酮基，賦予聚合物以耐熱性和力學(xué)強(qiáng)度；另外，大分子中含有大量的醚鍵，又賦予聚合物以韌性，醚鍵越多，其韌性越好。它具有以下性能特征：耐高溫，其負(fù)載熱變型溫度高達(dá)316°C（30%GF或CF增強(qiáng)牌號），連續(xù)使用溫度為260C；優(yōu)良的耐疲勞性，可與合金材料媲美；耐化學(xué)藥品性，它的耐腐蝕性與竦鋼相近；自潤滑性；阻燃性，不加任何阻燃劑就可達(dá)到最高阻燃標(biāo)準(zhǔn)；易加工性，由于它具有高溫流動性好和熱分解溫度很高等特點(diǎn)，可采用注射、擠出、模壓和吹塑成型，及熔融紡絲、旋轉(zhuǎn)成型、粉末噴涂；耐水解性；耐磨性；耐疲勞性；耐輻照性；耐剝離性；良好的電絕緣性能。1977年英國ICI公司首先成功合成聚醚醚酮PEEK，1978年開始在市場上銷售，1982年以VICTREX?（威格斯）牌號銷售至今。經(jīng)過近30年的發(fā)展，VICTREX?已成為牌號最齊全的聚醚醚酮品牌，包括VICTREX?PEEK聚合物、VICOTE?涂料和APTIV?薄膜。其主要合成方法有：英國Victrex公司以4,4'-二氯二苯酮和對苯二酚為原料的合成工藝；日本三菱化成以二苯醚和光氣為原料的合成工藝；印度Gharda?Chemicals開發(fā)了只使用一種單體原料的生產(chǎn)工藝，且生產(chǎn)成本要比Victrex公司低。我國吉林大學(xué)特種工程塑料研究中心開發(fā)出了PEEK合成專利技術(shù)，并在長春建成了產(chǎn)業(yè)化工業(yè)裝置。威格斯公司與復(fù)合應(yīng)用領(lǐng)域的多個領(lǐng)先專業(yè)伙伴合作，提供由碳、玻璃或聚芳族酰胺連續(xù)纖維組成的VICTREXPEEK熱塑性塑料復(fù)合材料。這些不同形式的復(fù)合材料設(shè)計，可以提供最佳的增強(qiáng)纖維浸漬與纖維基材界面，包括干織物、多向織物（無卷曲纖維）（Non-CrimpFiber,NCF）、編織物、纜索、單取向帶、單取向板材及加固織物或UD板等。VICTREX的PEEK具有四種不同的粘度：標(biāo)準(zhǔn)粘度（VICTREX450）、中等粘度(VICTREX380)、低粘度(VICTREX150)及極低粘度(VICTREX90)。所有品級都有顆粒狀與粉末狀產(chǎn)品(從10-50µm粒徑分布d50)，以及半成品如細(xì)絲(0.03mm-2mm)或膜(25-500pm)oVICTREXPEEK的性能如下：半結(jié)品熱塑性塑料基材—VICTREXPEEK是半結(jié)品性聚合物，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為143°C(289°F)；而熔融溫度為343°C(649°F)。耐高溫與熱濕性能一VICTREXPEEK是市場上熱穩(wěn)定性最強(qiáng)的熱塑性塑料。VICTREXPEEK碳纖復(fù)合材料在低應(yīng)力應(yīng)用中能夠耐受高達(dá)260°C(500°F)的連續(xù)工作溫度；而用于航天結(jié)構(gòu)應(yīng)用時，則可以耐受120°C(248°F)濕氣。熱穩(wěn)定性與較低的熱膨脹系數(shù)一VICTREXPEEK碳纖復(fù)合材料能夠耐受熱沖擊，其熱膨脹系數(shù)比鋼材低，可以替代鋼材產(chǎn)品而不必改變尺寸，而且還通過縮小間隙以優(yōu)化設(shè)備效率。耐磨性與較低的摩擦系數(shù)—VICTREXPEEK碳纖復(fù)合材料具有固有的潤滑性及耐磨性。其摩擦系數(shù)較低(0.15-0.30)，而且還具有不磨損和不纏繞的特點(diǎn)。寬泛的耐化學(xué)品性能一VICTREXPEEK碳纖復(fù)合材料不溶于所有一般溶劑中，具有優(yōu)異的耐酸、堿、氧化劑、烴、鹽、蒸汽、油與液體等性能。耐化學(xué)品性優(yōu)于許多特種金屬。低煙塵及有毒氣體釋放性—VICTREXPEEK碳纖復(fù)合材料具有固有的阻燃性，在燃燒狀況下釋放的煙塵與有毒氣體含量極低。高硬度—硬度高，密度是鋁的1/3；不銹鋼的1/7；連續(xù)碳纖增強(qiáng)型PEEK是鋁等傳統(tǒng)材料的理想替代品。高韌性—高沖擊韌性與損傷容限均較典型熱固性復(fù)合材料系統(tǒng)高20%以上。高耐疲勞與蠕變性—耐循環(huán)疲勞性高于其它的熱塑性塑料。VICTREXPEEK復(fù)合材料的性能優(yōu)于傳統(tǒng)的熱固性復(fù)合材料。耐水解性與耐腐蝕性—VICTREXPEEK對水及加壓蒸汽呈化學(xué)惰性，在溫度392°F(200°C)、壓力200psi(1.4MPa)的蒸汽條件下經(jīng)過2,500多個小時，其拉伸或彎曲性能仍基本不變。此外，還可以耐受高壓蒸汽消毒與蒸汽消毒。耐輻射—可以耐受超過109拉德(rad)的照射量而不變脆，并可透過X射線(可透過射線性)。除了具有優(yōu)異的物理與化學(xué)性能外，用于復(fù)合應(yīng)用的VICTREXPEEK材料的儲存期限無限制，并可在環(huán)境條件下儲存。它可以在無溶劑的工作環(huán)境中進(jìn)行混合，同時能夠提供非常穩(wěn)定的熔融及寬廣的加工范圍［360°C(680°F)至400°C(752°F)之間］。VICTREXPEEK復(fù)合材料能夠采用各種快速、經(jīng)濟(jì)的自動化加工方法，如壓縮成型、輥軋成型、熱成型及沖壓成型、拉擠成型、單絲纏繞成型、真空與真空袋成型、隔膜成型，以及膠囊膨脹成型。PEEK?聚合物及其復(fù)合材料是半結(jié)品熱塑性塑料，多用于注射成型或擠出成型工藝。其關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇疹I(lǐng)域，包括機(jī)身壁板、地板橫梁、緊固系統(tǒng)、雷達(dá)罩、機(jī)翼加油蓋板、機(jī)門進(jìn)入蓋板、梁、翼肋、加強(qiáng)桿及防火墻；海洋領(lǐng)域的關(guān)鍵應(yīng)用包括隔水管、電纜絕緣與保護(hù)、通信電纜；醫(yī)療應(yīng)用包括：整形外科工具、外固定器、目標(biāo)導(dǎo)向、頸環(huán)；而工業(yè)應(yīng)用包括泵的襯套、軸承與墊圈；織機(jī)部件、耐磨環(huán)、管件、轉(zhuǎn)子葉片及密封環(huán)。PEEK由英國Victrex公司開發(fā)成功并商品化以來，由于有軍用背景，PEEK市場長期被該公司壟斷。目前生產(chǎn)廠家除英國Victrex公司外，還有日本三菱化成公司、住友化學(xué)公司、美國杜邦公司和印度Gharda化學(xué)公司等。Victrex公司經(jīng)過多次擴(kuò)建，目前生產(chǎn)能力為4250t/a，并計劃新建一座規(guī)模相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)廠。PEEK自研制出來，一直被有關(guān)生產(chǎn)廠家作為一種重要的戰(zhàn)略性國防軍工材料，對許多國家限制出口。為了滿足我國國防事業(yè)的發(fā)展和民用的急需，聚醚醚酮樹脂的研制被列入“七五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目和“863”計劃，項(xiàng)目由吉林大學(xué)承擔(dān)。以吳忠文老師為核心的吉林大學(xué)特種工程塑料研究中心開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PEEK樹脂合成工藝技術(shù)，并成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。吉大PEEK投產(chǎn)后，培養(yǎng)了大批專業(yè)人才，帶動了國內(nèi)PEEK樹脂行業(yè)的發(fā)展，取得了客觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。聚醚醚酮(PEEK)是一種新型的半晶態(tài)芳香族熱塑性工程塑料。英國于20世紀(jì)70年代末開發(fā)成功并投入工業(yè)化生產(chǎn)。80年代中期，PEEK在英、美等國的航空航天工程上得到應(yīng)用，90年代以來開始被應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域，成為當(dāng)今最熱門的高性能工程塑料之一。PEEK是一種高性能、高附加價值的材料。通過20多年的應(yīng)用實(shí)踐表明，這是一種大有發(fā)展?jié)摿Φ臉渲贩N。在PEEK樹脂的制備方面，國內(nèi)的科學(xué)家和企業(yè)已經(jīng)創(chuàng)造一條獨(dú)立自主的工業(yè)化路線