A műanyag anyagok közül a polietereton (PEEK) egy nagyon speciális műanyag. Magas - hőmérsékleti ellenállása, korrózióállóság, kopásállóság és hidrolízis -rezisztencia miatt nagymértékben keresett az űrben, az autóiparban, az orvosi, az energiában és az energiában, valamint a gépekben. Az alábbiakban részletesen elmagyarázzuk, mi a Peek Plastic.
A polieteretereton anyag meghatározása
A poliétereton vagy a peek egy hőre lágyuló polimer, amely csak részlegesen kristályos. Aromás gyűrűkkel, éterrel és ketoncsoportokkal rendelkezik. Ez a poliarileton (PAEK) család legsikeresebb tagja. Az éterkötések (- o -) és a ketoncsoportok (- c (o) -), amelyek összekötik a molekuláris láncokat, nagyon szervezett kristályos szerkezetet alkotnak, amely nagy mechanikai és termikus stabilitást eredményez. A Victrex 1981 -ben vásárolta meg a kapcsolódó társaságot az ICI -től, így a legnépszerűbb - Performance Engineering műanyag a világon. Az ICI először az Egyesült Királyságban 1978 -ban tette meg.
A molekuláris szerkezet előnyei
Az éter összekapcsolása a molekulát rugalmasabbá teszi, míg a benzolgyűrű merevebbé teszi. A ketoncsoport erősebbé teszi az intermolekuláris erőket. Ez a három dolog együtt működik, hogy a Peek szerkezetét stabilan tartsa 343 fokos olvadási ponton és hosszú- üzemi hőmérsékleten akár 260 fokig tart. Ez a szokatlan struktúra lehetővé teszi, hogy eredeti erejének több mint 90% -át megtartsa, még olyan nagyon forró helyeken is, mint a repülőgépmotorok Nacelles.
A vegyi anyagok elnevezésének szabályai
A "polietereteretone" teljes név leírja a molekuláris lánc szerkezetét: poli (polimer) + éter (éterkötés) × 2 + keton (ketoncsoport).
Ez az elnevezési séma világossá teszi, hogy mi a kémiai smink, és ez egy általános módja annak, hogy megnevezzük a dolgokat az anyagtudományban.
A polietereton anyag alapvető teljesítmény -paraméterei
Fizikai és mechanikai tulajdonságok
| Ingatlan | Értéktartomány | Technikai jelentőség |
|---|---|---|
| Sűrűség | 1,3-1,35 g/cm³ | Csak az alumínium sűrűségének fele, jelentősen csökkentve a berendezés súlyát |
| Szakítószilárdság | 90-100 MPa (nem töltött gyanta) | Összehasonlítható az alumíniumötvözettel (a 6061-T6 szakítószilárdsága 290 MPa) |
| Hajlító modulus | 3.6 GPA (nem töltött gyanta) | Elérheti a 20 GPA -t szénszál -megerősítéssel, felülmúlva a legtöbb mérnöki műanyagot |
| Meghosszabbítás a szünetben | 30%-150% | Egyesíti a merevséget és a keménységet, amely képes ellenállni a komplex feszültségeknek |
Termikus teljesítmény
Üvegátmeneti hőmérséklet (TG): 143 fok, magasabb, mint a közönséges műszaki műanyagok (pl. POM, amely -60 fok).
A hő elhajlás hőmérséklete (HDT): 157 fok (1,8 MPa terhelés mellett). A javított kristályosság a fröccsöntés után a HDT -t 200 fok fölé tolja.
Hőmérséklet -ellenállás: A rövid - 300 fokos hőmérsékletek ellenállása, és 10 000 órán keresztül folyamatosan működhet, jelentős lebomlás nélkül.
Kémiai és környezeti ellenállás
Korróziós rezisztencia: A szerves oldószerek (pl. Aceton, toluol) és savas és lúgos oldatok (pH 1-14) 98% -ának teljesen inertje, kivéve a koncentrált kénsavat. Nincs duzzanat a 30% KOH -oldatba merítés után három évig.
Hidrolízis -rezisztencia: A 3000 sterilizációs ciklus ellenállt 134 fokos autokláv gőzzel, súlycsökkenéssel <0,1%, messze meghaladja az orvosi - fokozatú rozsdamentes acél standardját.
Lángrés-tulajdonságok: Az UL 94 V-0 besorolást elérheti anélkül, hogy hozzáadna a lángrésítő anyagokat, és az égéskor felszabadult füst mennyisége csak a hagyományos műanyagoké.
A polietereton anyagok gyártási és feldolgozási technológiája
Polimerizációs reakciómechanizmus
Nukleofil szubsztitúciós polikondenzációs módszert alkalmazunk, 4,4 '{2}} difluorobenzofenont és nátrium -biszfenolt AS nyersanyagokkal. A magas - hőmérsékleti polimerizációt difenil -szulfon oldószerben végezzük vízmentes kálium -karbonát katalízise alatt. Vegye figyelembe, hogy ez a reakció szigorúan ellenőrzött vízmentes környezetet igényel (nedvességtartalom <50 ppm). Mikrohullámú - A segített polimerizáció lerövidítheti a reakcióidőt a hagyományos reflux módszer 24 órájáról 3 órára.
Kulcsfontosságú formázási folyamat paraméterek
Fröcsködés:
Penészhőmérséklet: 160-190 fok (a kristályosodás elősegítésére)
Olvadási hőmérséklet: 370-420 fok (a termikus bomlás elkerülése érdekében)
Befecskendezési nyomás: 70-140 MPa (a komplex szerkezetek kitöltése érdekében)
Megjegyzés: A nem feltöltött osztályok zsugorodása 1,2 - 2,4%, míg a szénszálon megerősített osztályok értéke 0,1-1,1%-ra csökkenthető.
3D nyomtatási technológia:
Az FDM használatakor a fúvóka hőmérsékletét 360-400 fok között kell szabályozni, és a fűtött ágyat 120 fokon kell tartani, hogy minimalizálják a lehajlást.
A polietereton -anyag anyag felhasználása
Űrrepülés
Az Airbus A350 Cargo Hold vízelvezető rendszere az alumíniumötvözet helyett a Victrex Peek kompozit anyagot használja, 50%-kal csökkentve a súlyt. Ezenkívül ellenáll a szélsőséges hőmérsékleti ingadozásoknak a {{10} 50 fokról 120 fokra, és 100 000 ciklusfáradtsági vizsgálatot végez. Alacsony füstje és alacsony toxicitása (SDR kevesebb vagy 15-nél) megfelel a 25,853-as tűzvédelmi előírásoknak, így ez a következő generációs utasszállító repülőgépek belső tere számára előnyben részesített anyag.
Orvosi
Ortopédia:
A - szénszál rugalmas modulusa a megerősített Peek Interbody fúziós ketrecek (8-12 GPa) szorosan megegyezik az emberi kortikális csont (10-30 GPa )é, ami hatékonyan csökkenti a stresszvédőt. Az Egyesült Államok FDA jóváhagyta azt több mint 20 típusú implantátumban, beleértve a méhnyak- és lumbális gerincben.
Elektrosebészeti műszerek:
A Solvay Ketaspire® Peek port a fém kanülek felületére permetezik, és csak 0,0645 mm bevonat vastagságát érik el. Ellenáll a 10 kV -t meghaladó feszültségeknek és 1000 ciklus etilén -oxid -sterilizálásnak. Ezt már használják a Da Vinci Surgical Robot alapkomponensein.
Élelmiszer -feldolgozó gépek alkatrészei
A poliétereton (PEEK) egy olyan anyag, amely ellenáll a tisztításnak és a fertőtlenítésnek (nem szabadít ki káros anyagokat), alacsony felszíni vándorlási és kopásállóságot mutat, és megfelel az élelmiszer -érintkezési szabványoknak. A tipikus alkalmazások közé tartoznak a tejtermelővezetékek szelepmagjai, a szállítószalag -összeköttetések a pékség berendezéseiben, és a szűrő tartókereteket a juice présekben.
Perselyek, csapágyak, pecsétek és tartógyűrűk
A poliethereton (PEEK) a fém- és a hagyományos műanyagokat mozgó alkatrészekben cseréli az alacsony súrlódás, a nagy terhelési képesség és a korrózióállóság együttes előnyeinek köszönhetően.
Bushings és csapágyak: A szénszál - A megerősített peek súrlódási együtthatóval büszkélkedhet, akár 0,15 -nél (száraz súrlódási körülmények), 40% -kal alacsonyabb, mint a bronzcsapágyak. 10 MPa terhelésnél és 150 fokos környezetben, kopási sebessége csak 0,001 mm3/(N · m), így alkalmas a vegyi szivattyú perselyekre és az autóipari sebességváltó csapágyakra.
Pecsétek és tartógyűrűk: A nyersolaj -extrahálás savas környezetében (H₂ -t és CO₂ -t tartalmazó), a Peek V - gyűrűk 10 -szeres élettartamot kínálnak a nitrilgumihoz. A hidraulikus berendezések gyártója peek -tartó gyűrűket alkalmazott a hagyományos PTFE gyűrűk kúszási meghibásodási problémájának leküzdésére 30 MPa nyomáson, meghosszabbítva szolgálati élettartamát 3000 óráról 15 000 órára.
A polietereton -anyag és a hasonló anyagok összehasonlítása
| Teljesítményjelző | KANDIKÁL | PTFE | PEI | Pi |
|---|---|---|---|---|
| Hosszú - kifejezés szolgáltatás hőmérséklete | 260 fok | 250 fok | 210 fok | 300 fok |
| Szakítószilárdság | 90-100 MPA | 25-35 MPA | 100-110 MPa | 80-100 MPa |
| Súrlódási tényező | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Dielektromos erősség | 50 kV/mm | 50-150 kV/mm | 30-40 kV/mm | 20-30 kV/mm |
| Feldolgozási költség | Rendkívül magas | Mérsékelt | Mérsékelt | Rendkívül magas |
Ajánlott kiválasztás:
A magas - hőmérsékleten és a magas - nyomáson történő alkalmazáshoz: Peek (hő- és hidrolízis ellenállás) előnyös.
Az Ultra - alacsony súrlódási követelmények esetében: a PTFE előnyös, de az erő veszélybe kerül.
Magas - frekvenciaszigetelés esetén: A PEI költségeket kínál - hatékony opció, de a hőmérsékleti ellenállása korlátozott.
GYIK
K: Újrahasznosítható -e a peek?
V: Jelenleg az újrahasznosítási arány kevesebb, mint 10%, elsősorban a magas - hőmérsékleti feldolgozás nagy energiafogyasztása és az újrahasznosított anyag tulajdonságainak 30% -os lebomlása miatt. A VICTREX zárt - hurok -újrahasznosítási technológiát fejleszt, amely szuperkritikus folyadék depolimerizációját használja az újrahasznosítási arány 85%-ra történő növelésére.
K: Hogyan kötődik a peek a fémhez?
V: Kémiai horgonyok (például 3M DP460 epoxi -ragasztó) vagy fizikai betétek (öntött fémbetétek) használhatók. Az autóipari gyártó egy peek dugattyús egységet használ, amelynek interferencia illesztése van egy alumínium ötvözet hengerbe, amely 10 000 órán keresztül 200 fokos üzemeltetés nélkül működött.
K: Milyen korlátozások vannak a félvezető iparban?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0,1 μm) ellenőrizni kell<100 particles/g. Currently, it is only used in non-critical processes such as wafer carriers. Toray Industries' newly developed ultra-clean grade PEEK, with a particle content of less than 10 particles/g, has entered testing on 14nm chip production lines.
K: Megfelelő -e a Peek hosszú - szabadtéri használatra?
V: A tiszta peek átlagos UV -ellenállása van, és felszíni krétálástól (körülbelül 10% -os lebomlás 5 év alatt) szenvedhet a napfény hosszabb expozíciója után. A szénfekete vagy UV-abszorbens hozzáadása azonban az időjárási ellenállás javítását 3 - ötször javíthatja, így a magas - hőmérsékleti csatlakozók számára alkalmas a fotovoltaikus erőművekben és a kültéri nagyfeszültségű kapcsolókészülékekhez.
K: Hegeszthető -e a peek? Milyen általános hegesztési módszerek vannak?
V: Igen, hegeszthető. Általános módszerek a következők: ① Horgólemez -hegesztés (lapos alkatrészekhez alkalmas, a hegesztési szilárdság elérve a szülő anyag 80% -át); ② lézerhegesztés (pontossággal, akár 0,1 mm -ig is, steril varratokhoz alkalmazható az orvostechnikai eszközökben); és ③ ultrahangos hegesztés (nagyon hatékony, elektronikus alkatrészek csomagolásához használják). A hegesztési hőmérsékletet 343-380 fok között kell szabályozni (az olvadáspont felett, de a bomlási hőmérséklet alatt).
K: Mi a különbség a - fokozatú peek és a standard peek között?
V: Az élelmiszer - fokozatú peek -nek szigorú migrációs teszteket kell végeznie (például az EU irányelv 10/2011, amely teljes migrációs határértéket határoz meg <10 mg/dm²). A nehézfémek katalizátorai tilos a termelés során, és a tisztaság magasabb (hamutartalom <0,01%). Lehet, hogy a szokásos peek nem alkalmas élelmiszer -érintkezési alkalmazásokra a maradék adalékanyagok miatt.
K: Az újrahasznosított peek anyag teljesítménye lebomlik?
V: Az újrahasznosított peek szakítószilárdsága 15 - 20%-kal csökken, és kristályossága 5 - 8%-kal, elsősorban a molekuláris lánc törése miatt, amelyet a magas hőmérsékleten történő nehéz feldolgozás okoz. Jelenleg az újrahasznosított anyagot csak nem kritikus szerkezeti részekben használják (például védőfedelek és zárójelek). A csúcskategóriás alkalmazások (például az orvosi és repülés) továbbra is szűz anyagot igényelnek.