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PEEK的性能及應(yīng)用
聚醚醚酮，英文名為Poly(ether etherketone)，簡稱PEEK，是一種線性半結(jié)晶熱塑性特種工程塑料。其主鏈?zhǔn)怯婶驶⒚焰I、苯環(huán)所組成的，屬于全芳香結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的綜合性能。
PEEK化學(xué)結(jié)構(gòu)
PEEK的基本性能指標(biāo)
性能決定用途，基于PEEK優(yōu)異的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性，一經(jīng)問世就受到了極大的關(guān)注。起初，PEEK作為一種特種工程材料應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域，后來才逐漸應(yīng)用于民用設(shè)施。
PEEK的性能及其應(yīng)用
優(yōu)異的機(jī)械性能和耐溶劑性能使PEEK可以代替金屬材料來制作飛機(jī)的外部零件。高強(qiáng)度和耐摩擦性能，使其被廣泛用于汽車制造業(yè)。優(yōu)異的電氣絕緣性能以及在高溫、高濕度等極端環(huán)境下的穩(wěn)定性使其在電子信息領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。因其穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)和優(yōu)良的的機(jī)械性能，PEEK樹脂應(yīng)用于制造給排水管道和閥門。PEEK可以在許多極端環(huán)境下仍然具有良好的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，可以經(jīng)受住數(shù)千次的高溫滅菌。此外，質(zhì)輕、無毒可以和人體組織結(jié)合的特性被用于制造人造骨骼。
近期有機(jī)構(gòu)研報(bào)指出，預(yù)計(jì)國內(nèi)PEEK材料需求將從2022年15億元增長到2027年167億元以上。
PEEK的發(fā)展概況
聚醚醚酮是聚芳醚酮特種工程塑料中最為重要、應(yīng)用最為廣泛的一種，其問世以來，就被視為一種重要的國防軍工材料。聚醚醚酮最早于1972年被英國ICI公司研發(fā)成功，并在八十年代初被Victrex公司投入生產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)商品化，其商品牌號為Victrex@PEEK的聚合物自研發(fā)以來，就被廣泛應(yīng)用。再之后杜邦、巴斯夫等公司也相繼推出了自己品牌的聚醚醚酮產(chǎn)品。現(xiàn)今國外最大的聚醚醚酮生產(chǎn)制造商仍是英國的Victrex公司，其年生產(chǎn)量可達(dá)4250噸。
由于聚醚醚酮的軍事工業(yè)價(jià)值，許多國家限制了聚醚醚酮的出口。為了滿足國防軍工的發(fā)展以及民用高新技術(shù)領(lǐng)域的急需，我國進(jìn)行了聚醚醚酮的自主研發(fā)，早在1970年左右，我國就已將其列入“七五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目以及國家“863”計(jì)劃。吉林大學(xué)作為唯一的承擔(dān)單位，經(jīng)過不斷的研發(fā)創(chuàng)新，于1990年發(fā)表了國內(nèi)首個(gè)關(guān)于聚醚醚酮制造的專利，并于2003年正式投產(chǎn)，從而使我國成為了繼Victrex公司之后第二個(gè)應(yīng)用本國技術(shù)自主生產(chǎn)聚醚醚酮的國家。
與國外的相比，我國所研發(fā)的聚醚醚酮具有競爭力強(qiáng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)品的綜合性能可達(dá)到國際先進(jìn)水平，既滿足了國防軍工的需求，也滿足了醫(yī)療器械、化工應(yīng)用等領(lǐng)域?qū)Σ牧系男枨蟆?br/>
此外，關(guān)于聚醚醚酮的加工工藝、樹脂改性以及聚醚醚酮復(fù)合材料的制備等領(lǐng)域也成為了國內(nèi)外科研人員研究的重點(diǎn)，其中玻璃纖維增強(qiáng)系列、碳纖維增強(qiáng)系列等聚醚醚酮復(fù)合材料已被成功研制出來，并且因其優(yōu)異的綜合性能而被廣泛地投入使用。
無機(jī)粉體填料改性PEEK復(fù)合材料
PEEK材料雖然本身具有著良好的性能，但在某些特殊的使用環(huán)境中仍存在一些局限性。為了提高PEEK材料的某一方面性能，國內(nèi)外的很多研究人員把一些無機(jī)微米、納米顆粒，如SiO2、ZrO2、MoS2、Al2O3、Cu粉等顆粒填充到PEEK材料中，從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能、摩擦學(xué)性能、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等，是一種比較常見并且相對簡單的改性方式。
劉后寶通過制備空心微珠/SCF/PEEK三元復(fù)合材料和SCF/PEEK二元復(fù)合材料，進(jìn)行對比這兩種材料的性能，研究結(jié)果表明，加入空心微珠后三元復(fù)合材料的力學(xué)性能有所降低，但相反的是摩擦學(xué)性能得到了很大的提升，并且熱穩(wěn)定性能也得到了提高。
王廣克等采用模壓-燒結(jié)成型工藝制備了納米氧化鎂/PEEK導(dǎo)熱復(fù)合材料，當(dāng)納米氧化鎂的量為50%時(shí)，復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)熱率和阻燃性，并且通過SEM電子顯微鏡可以觀察到納米氧化鎂均勻地分散在PEEK基體中。
Qiao等制備了納米氧化鋁/PEEK復(fù)合材料，并研究了復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能，研究結(jié)果表明，納米氧化鋁的添加量為5%時(shí)，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)變化較小，但復(fù)合材料的磨損率有了很大的降低。
Wang等采用模壓成型的方法制備了納米氧化鋯/PEEK復(fù)合材料，通過改變納米粒子的填充含量以及粒徑，對樣品的摩擦性能進(jìn)行了比較和分析，研究結(jié)果表明：納米粒子的加入能夠提高材料的摩擦性能，且小粒徑粒子的減磨效果優(yōu)于大粒徑粒子。
徐培琦等制備了PEEK/SiC-BN復(fù)合材料，并研究了復(fù)合材料的導(dǎo)熱性及熱穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合材料加入碳化硅和氮化硼后導(dǎo)熱性能以及熱穩(wěn)定性得到了顯著提高。
侯天武等以碳化硅、碳化硼和玄武巖纖維復(fù)配作為填料改性PEEK，顯著改善了PEEK的導(dǎo)熱性能，PEEK材料熱導(dǎo)率最高可達(dá)到0.89W/mK。玄武巖纖維可作為“搭橋”將孤立的碳化硅和碳化硼填料連接起來，有利于形成導(dǎo)熱通路。
在無機(jī)粒子填充改性PEEK的體系中，填料的尺寸大小對PEEK材料的導(dǎo)熱性能影響顯著。研究發(fā)現(xiàn)大顆粒相比小顆粒存在更少的晶格和表面缺陷，因此使用微米級的填料和納米級的填料復(fù)配填充可以大幅降低填料之間的接觸熱阻。
參考來源：
李夢竹：電路板用聚醚醚酮樹脂基復(fù)合材料制備與性能研究
孫友禮：基于聚醚醚酮纖維的高導(dǎo)熱復(fù)合材料構(gòu)筑及其性能研究，吉林大學(xué)
余振洋：SiO2/MoS2/SCF三元填料增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料的制備及性能研究，中國礦業(yè)大學(xué)
李啊強(qiáng)：基于AlN改性的導(dǎo)熱/電絕緣PEEK復(fù)合材料的制備與性能研究，南京航空航天大學(xué)
華爾街見聞
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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