PEEK树脂是什么？介绍其种类、特征和用途

 

PEEK树脂是指一种被称为“Poly Ether EtherKetone（聚醚醚酮）”的超级工程塑料。PEEK树脂是被称为芳香族聚芳醚酮（PAEK：Polyaryl Ether Ketone）树脂（多个苯环通过醚基（-O-）和酮基（-C(=O)-）连接成一列的结构性树脂）的热塑性树脂集群中的一种。PEEK树脂的连续使用温度为260℃,其耐热性、耐化学性、耐热水性、阻燃性、力学特性、电气特性都比较出色，被称为超级工程塑料中性能最好的树脂之一。PEEK树脂由英国的ICI公司（现威格斯公司）于1978年首次研发成功。到目前为止，市场上还开发出了多种其他PAEK 树脂，但由于 PEEK 树脂具有优异的加工性和物理性能，许多其他种类的PAEK树脂已经停止开发。目前，PEEK树脂基本上已经垄断了PAEK市场。PEEK树脂的生产和销售形式多种多样，主要包括粉末和颗粒等。PEEK树脂的价格也比其他树脂高出许多。但因其综合性能非常优异，在许多应用中，它都被用作支持先进领域的材料。

PEEK树脂具有各种等级，对应配方各不相同。各等级的特征如下。
基本级：通常被简称为“PEEK”的产品，都属于基本级。如上述所记，这是一种耐热性、耐化学性等性能优异的超级工程塑料。
强化级：强化级是指在基本级PEEK中添加纤维等提升其机械强度的产品。例如，添加了玻璃纤维的“玻璃纤维强化级”、添加了碳纤维的“碳纤维强化级”等。强化级的优点在于强度和模量（在弹性物体上施加应力时恢复原状的力）远高于基本级，而且其热变形温度（短期间耐热性的评估标准）极高。另一方面，添加的纤维对于切削加工性能有负面影响。
滑动级：这里是指在基本级中，按10%左右的比例分别添加碳纤维、石墨、聚四氟乙烯（PTFE），提升材料滑动性和耐磨性的产品。在汽车和工业等领域，常用于齿轮和轴承的原材料。
导电级：导电级是指在基本级中添加碳纤维提升导电性的材料产品。常用于对静电和灰尘比较敏感的小型电子元件等。需要注意的是，与强化级一样，受碳纤维的影响，切削加工性会变差。

PEEK树脂具有怎样的特征呢？下面，从优缺点两个方面进行介绍。

PEEK树脂有许多优点。最具代表性的优点如下。
优异的耐热性和高温特性：PEEK树脂的连续使用温度为260℃左右，比普通的超级工程塑料（连续使用温度：150℃或以上）高出很多。其熔点极高，达到 334°C，在成型过程中熔化温度接近 400°C。此外，PEEK树脂还耐热水和蒸汽，还可通过高压蒸汽灭菌器进行灭菌。能在高温环境中保持稳定的物理性能是 PEEK 树脂的一大优势。
机械性能高：即使在高温环境下，PEEK树脂也能够表现出优异的机械特性（如拉伸强度、抗冲击性、抗蠕变性、耐磨损性等）。如前面所述，如果添加玻璃纤维或者碳纤维，可以进一步提升强度。
耐化学性优异：PEEK树脂的主要优点之一是耐化学性强。PEEK树脂虽然在浓硫酸中会溶解，但它对大多数其他酸、碱和有机溶剂都有耐受性，即使在高温环境下亦是如此。可放心地用于接触化学品的医疗设备，这也是它的优点。
公认的食品安全性：PEEK树脂符合日本的食品卫生法和美国FDA（食品药品监督管理局）等标准，可安全地用于食品行业。因此，在食品和饮料加工设备中经常可以看到 PEEK 部件的身影。。
比其它PAEK树脂更易成型：一般来说，如果成型温度接近树脂的分解温度，则很难成型。PEEK树脂与其它的PAEK树脂相比，成型温度比较低（380～400℃左右），因此比其他 PAEK 树脂更容易熔融成型。

尽管 PEEK 树脂具有上述优异特性，但它也存在一些缺点。
成本较高：PEEK树脂是最昂贵的超级工程塑料之一。虽然树脂价格会因原材料费用变动等因素而变化，但其价格也已经约是通用树脂的50倍、约是普通工程塑料的30倍。如果能够削减原料成本，则PEEK 树脂的需求和生产规模有望大幅度扩展。
强度较高、切削加工和切断加工困难：如上所述，PEEK树脂的主要优点是强度高。但正因如此，它在切削加工和切断加工时，会产生裂纹和缺口等问题，这也是其缺点。甚至有时刀具也会发生崩刃或者断裂的现象。使用刀具对PEEK树脂进行加工时需要小心谨慎。

PEEK树脂作为可靠性较高的树脂，被广泛应用于各行各业。例如，航空航天、汽车、医疗设备、3D打印机、食品、半导体等领域。在汽车领域，PEEK 树脂正在取代金属零件，以减轻重量、提高性能、降低成本。用 PEEK 替代金属齿轮还可以防止不必要的噪声和振动。在医学领域，PEEK树脂可以应用于注射针、植入物、假牙等。PEEK 树脂对人体无毒、惰性且具有生物相容性，因此适用于医疗应用。世界各地的材料制造商可提供各种医用 PEEK 树脂。PEEK树脂还被用作3D打印机用的纤维材料，备受关注。德国的Indmatec公司（现Apium公司）于2015年，首次研发成功了PEEK树脂专用的3D打印机。该公司已将医疗领域作为其目标之一，现在还在销售专门用于医疗领域的 3D 打印机。