Fost il-materjali tal-plastik, il-polyetheretereone (PEEK) huwa plastik ta 'inġinerija speċjali ħafna. Ir-reżistenza tat-temperatura għolja -, reżistenza għall-korrużjoni, reżistenza għall-ilbies, u reżistenza għall-idroliżi jagħmluha mfittxija ħafna fl-ajruspazju, il-karozzi, il-mediċi, l-enerġija, u l-qawwa, kif ukoll fil-makkinarju. Hawn taħt, nispjegaw fid-dettall dak li hu l-plastik.
Definizzjoni ta 'Materjal PolyetherKetone
Polyetheretetone, jew Peek, huwa polimeru termoplastiku li huwa parzjalment kristallin biss. Għandu ċrieki aromatiċi, konnessjonijiet ta 'eter, u gruppi ta' ketone. Huwa l-iktar membru ta 'suċċess kummerċjali tal-familja PolyaryleTherketone (PAEK). Il-bonds tal-ether (- o -) u l-gruppi ketone (- c (o) {-) li jgħaqqdu l-katini molekulari tagħha jiffurmaw struttura kristallina organizzata ħafna li tagħtiha stabbiltà mekkanika u termali kbira. Victrex xtara l-kumpanija relatata mill-ICI fl-1981, u għamilha l-aktar popolari għolja - inġinerija tal-prestazzjoni tal-plastik fid-dinja. L-ICI l-ewwel għamilha fir-Renju Unit fl-1978.
Benefiċċji ta 'struttura molekulari
Il-link Ether jagħmel il-molekula aktar flessibbli, filwaqt li ċ-ċirku tal-benżina jagħmilha aktar iebsa. Il-grupp ketone jagħmel il-forzi intermolekulari aktar b'saħħithom. Dawn it-tliet affarijiet jaħdmu flimkien biex iżommu l-istruttura ta 'Peek stabbli f'punt ta' tidwib ta '343 grad u temperatura operattiva twila - sa 260 grad. Din l-istruttura mhux tas-soltu tħalliha żżomm aktar minn 90% tal-qawwa oriġinali tagħha, anke f'postijiet sħan ħafna bħall-nacelles tal-magni tal-inġenji tal-ajru.
Regoli għall-Ismijiet ta 'Kimiċi
L-isem sħiħ "polyetherketone" jiddeskrivi l-istruttura tal-katina molekulari: poly (polimeru) + ether (ether bond) × 2 + ketone (ketone group).
Din l-iskema ta 'tismija tagħmilha ċara x'inhi l-għamla kimika, u huwa mod komuni biex insemmu l-affarijiet fix-xjenza tal-materjali.
Parametri tal-Prestazzjoni tal-Qofol tal-Materjal PolyetherEtone
Propjetajiet fiżiċi u mekkaniċi
| Proprjetà | Firxa tal-valur | Sinifikat tekniku |
|---|---|---|
| Densità | 1.3-1.35 g / cm³ | Nofs biss id-densità tal-aluminju, tnaqqas b'mod sinifikanti l-piż tat-tagħmir |
| Qawwa tat-tensjoni | 90-100 MPa (reżina mhux mimlija) | Komparabbli mal-liga tal-aluminju (6061-T6 għandu saħħa tat-tensjoni ta '290 MPa) |
| Modulu tal-Flexural | 3.6 GPA (reżina mhux mimlija) | Jista 'jilħaq 20 GPa bit-tisħiħ tal-fibra tal-karbonju, li jegħleb ħafna mill-plastik tal-inġinerija |
| It-titwil fil-waqfa | 30%-150% | Tgħaqqad riġidità u ebusija, kapaċi tiflaħ tensjonijiet kumplessi |
Prestazzjoni termali
Temperatura ta 'transizzjoni tal-ħġieġ (TG): 143 grad, ogħla mill-plastik ta' inġinerija komuni (eż., POM, li huwa -60 grad).
Temperatura tad-Diflessjoni tas-Sħana (HDT): 157 grad (taħt tagħbija ta '1.8 MPa). Kristallinità mtejba wara l-iffurmar tal-injezzjoni tista 'timbotta l-HDT' il fuq minn 200 grad.
Reżistenza għat-Temperatura: Jirringrazzja - temperaturi fit-tul ta '300 grad u jistgħu joperaw kontinwament f'250 grad għal 10,000 siegħa mingħajr degradazzjoni sinifikanti.
Reżistenza kimika u ambjentali
Reżistenza għall-korrużjoni: Kompletament inert sa 98% tas-solventi organiċi (eż., Aċetun, toluene) u soluzzjonijiet aċidużi u alkalini (pH 1-14), ħlief aċidu sulfuriku kkonċentrat. L-ebda nefħa wara l-immersjoni f'soluzzjoni ta '30% KOH għal tliet snin.
Reżistenza għall-idroliżi: Issolva 3,000 ċiklu ta 'sterilizzazzjoni fi 134 grad bi fwar tal-awtoklavi, b'telf ta' piż ta '<0.1%, li jaqbeż sew l-istandard għall-mediċina - Grad ta' l-istainless steel.
Propjetajiet ta 'ritardant tal-fjammi: Jista' jikseb klassifikazzjoni UL 94 V-0 mingħajr ma jżid ritardanti tal-fjammi, u l-ammont ta 'duħħan rilaxxat meta jinħaraq huwa biss 1/5 ta' dak tal-plastik tradizzjonali.
Teknoloġija tal-Manifattura u l-Ipproċessar tal-Materjal PolyetheretOneone
Mekkaniżmu ta 'reazzjoni ta' polimerizzazzjoni
Jintuża metodu ta 'polikondensazzjoni ta' sostituzzjoni nukleofilika, bl-użu ta '4,4' - difluorobenzophenone u sodju bisfenol A bħala materja prima. Il-polimerizzazzjoni tat-temperatura għolja {}}} titwettaq fis-solvent tas-sulfone diphenyl taħt il-katalisi tal-karbonat tal-potassju anidru. Innota li din ir-reazzjoni teħtieġ ambjent anidru kkontrollat strettament (kontenut ta 'umdità <50 ppm). Microwave - Polimerizzazzjoni assistita tista 'tqassar il-ħin ta' reazzjoni minn 24 siegħa fil-metodu ta 'rifluss tradizzjonali għal 3 sigħat.
Parametri tal-proċess tal-iffurmar ewlieni
Molding tal-injezzjoni:
Temperatura tal-moffa: 160-190 grad (biex tippromwovi l-kristallizzazzjoni)
Temperatura ta 'tidwib: 370-420 grad (biex tevita d-dekompożizzjoni termali)
Pressjoni ta 'injezzjoni: 70-140 MPa (biex tiżgura mili ta' strutturi kumplessi)
Nota: It-tnaqqis tal-gradi mhux mimlija huwa 1.2 - 2.4%, filwaqt li dak tal-gradi rinforzati bil-fibra tal-karbonju jista 'jitnaqqas għal 0.1-1.1%.
Teknoloġija tal-istampar 3D:
Meta tuża FDM, it-temperatura taż-żennuna għandha tkun ikkontrollata bejn 360-400 grad, u s-sodda msaħħna miżmuma f'120 grad biex titnaqqas it-warping.
L-użu ta 'materjal polyetherketone
Aerospazjali
Is-sistema ta 'drenaġġ tal-merkanzija Airbus A350 Hold tuża materjal kompost Victrex Peek minflok liga tal-aluminju, u tnaqqas il-piż b'50%. Jirringrazzja wkoll varjazzjonijiet fit-temperatura estrema minn - 50 grad sa 120 grad u għadda 100,000 ittestjar ta 'għeja taċ-ċiklu. Id-duħħan baxx u t-tossiċità baxxa tagħha (SDR inqas minn jew daqs 15) jilħqu l-istandards ta 'protezzjoni tan-nar' il bogħod 25.853, u dan jagħmilha l-materjal preferut għall-interjuri tal-ajruplani tal-passiġġieri tal-ġenerazzjoni li jmiss.
Mediku
Ortopedija:
Il-modulu elastiku tal-fibra tal-karbonju - rinforzat fil-gaġeġ tal-fużjoni interbody (8-12 GPa) jaqbel mill-qrib ma 'dak ta' l-għadam kortikali uman (10-30 GPa), li jnaqqas b'mod effettiv il-lqugħ tal-istress. L-AID tal-Istati Uniti approvatha għall-użu f'aktar minn 20 tip ta 'impjanti, inklużi dawk fl-ispina ċervikali u lumbari.
Strumenti elettrosurġiċi:
It-trab tal-peek Ketaspire® ta 'Solvay huwa mbexxa fuq il-wiċċ tal-kannuli tal-metall, u jikseb ħxuna tal-kisi ta' 0.0645mm biss. Jirringrazzja vultaġġi li jaqbżu 10kV u 1,000 ċiklu ta 'sterilizzazzjoni ta' ossidu ta 'l-etilene. Diġà jintuża fil-komponenti ewlenin tar-robot kirurġiku da Vinci.
Komponenti tal-makkinarju għall-ipproċessar tal-ikel
Il-polyetheretetone (PEEK) huwa materjal li huwa reżistenti għat-tindif u d-diżinfezzjoni (li jirrilaxxa l-ebda sustanzi ta 'ħsara), juri migrazzjoni baxxa tal-wiċċ u reżistenza għall-brix, u jikkonforma mal-istandards ta' kuntatt tal-ikel. Applikazzjonijiet tipiċi jinkludu qlub tal-valv fil-linji tal-produzzjoni tal-ħalib, links taċ-ċinturin tal-conveyor f'tagħmir tal-forn, u frejms ta 'appoġġ tal-filtru fl-istampa tal-meraq.
Boxxli, bearings, siġilli, u ċrieki ta 'appoġġ
Polyethereteone (PEEK) qed tissostitwixxi l-metall u l-plastik tradizzjonali f'partijiet li jiċċaqalqu grazzi għall-vantaġġi kkombinati tagħha ta 'frizzjoni baxxa, kapaċità ta' tagħbija għolja, u reżistenza għall-korrużjoni.
Bushings and bearings: Fiber tal-karbonju - Peek rinforzat jiftaħar b'koeffiċjent ta 'frizzjoni baxx daqs 0.15 (kundizzjonijiet ta' frizzjoni niexfa), 40% inqas mill-bearings tal-bronż. B'tagħbija ta '10 MPa u ambjent ta '150 grad, ir-rata ta' xedd tagħha hija biss 0.001 mm³ / (n · m), li tagħmilha xierqa għal boxxli tal-pompa kimika u bearings ta 'trasmissjoni tal-karozzi.
Siġilli u Ċrieki ta 'Appoġġ: Fl-ambjent aċiduż ta' estrazzjoni taż-żejt mhux raffinat (li fih H₂s u Co₂), Peek V - ċrieki joffru ħajja tas-siġillar 10 darbiet dik tal-gomma nitrile. Manifattur ta 'tagħmir idrawliku impjegat ċrieki ta' appoġġ għall-peek biex jegħleb il-problema ta 'falliment ta' l-imġiba ta 'ċrieki tradizzjonali PTFE bi pressjoni ta '30 MPa, li jestendi l-ħajja tas-servizz tagħhom minn 3,000 siegħa sa 15,000 siegħa.
Tqabbil bejn materjal polyetherketone u materjali simili
| Indikatur tal-Prestazzjoni | Peek | Ptfe | PEI | Pi |
|---|---|---|---|---|
| Long - Temperatura tat-Terminu tas-Servizz | 260 grad | 250 grad | 210 grad | 300 grad |
| Qawwa tat-tensjoni | 90-100 MPa | 25-35 MPa | 100-110 MPa | 80-100 MPa |
| Koeffiċjent tal-frizzjoni | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Qawwa dielettrika | 50 kV / mm | 50-150 kV / mm | 30-40 kV / mm | 20-30 kV / mm |
| Spiża tal-ipproċessar | Għoli ħafna | Moderat | Moderat | Għoli ħafna |
Għażla Rakkomandata:
Għal temperatura għolja - u applikazzjonijiet ta 'pressjoni għolja -: Peek (Reżistenza tas-sħana u l-idroliżi) hija preferuta.
Għal ultra - Rekwiżiti ta 'frizzjoni baxxa: PTFE huwa preferut, iżda s-saħħa hija kompromessa.
Għal insulazzjoni tal-frekwenza għolja -: PEI joffri aktar spiża - għażla effettiva, iżda r-reżistenza għat-temperatura tagħha hija limitata.
FAQ
Q: Tista 'tiġi riċiklata Peek?
A: Bħalissa, ir-rata ta 'riċiklaġġ hija inqas minn 10%, primarjament minħabba l-konsum għoli ta' enerġija ta 'l-ipproċessar tat-temperatura - u degradazzjoni ta' 30% fil-proprjetajiet tal-materjal riċiklat. Victrex qed jiżviluppa teknoloġija ta 'riċiklaġġ tal-linja magħluqa magħluqa - li tuża depolimerizzazzjoni ta' fluwidu superkritiku biex iżżid ir-rata ta 'riċiklaġġ għal 85%.
M: Kif inhu marbut mal-metall?
A: L-ankri kimiċi (bħalma huma l-kolla epossidika 3M DP460) jew inserzjonijiet fiżiċi (inserzjonijiet tal-metall iffurmati) jistgħu jintużaw. Manifattur tal-karozzi juża unità ta 'pistuni peek b'interferenza tajba f'ċilindru tal-liga tal-aluminju, li ħadem f'200 grad għal 10,000 siegħa mingħajr ma jinħallu.
M: X'inhuma l-limitazzjonijiet ta 'Peek fl-industrija tas-semikondutturi?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0.1μm) għandhom jiġu kkontrollati għal<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.
Q: Peek huwa adattat għal żmien twil - fit-terminu ta 'barra?
A: Pur Peek għandu reżistenza għall-UV medja u jista 'jsofri minn ġibs tal-wiċċ (madwar 10% degradazzjoni fuq 5 snin) wara esponiment fit-tul għax-xemx. Madankollu, iż-żieda ta 'assorbituri tal-karbonju iswed jew UV tista' ttejjeb ir-reżistenza tat-temp bi 3 - 5 darbiet, u tagħmilha adattata għal konnetturi tat-temperatura għolja - fl-impjanti tal-enerġija fotovoltajka u switchgear ta 'vultaġġ għoli.
Q: Jista 'jkun iwweldjat? X'inhuma xi metodi komuni ta 'wweldjar?
A: Iva, jista 'jkun iwweldjat. Metodi komuni jinkludu: ① Iwweldjar tal-pjanċa sħuna (adattat għal komponenti ċatti, bis-saħħa tal-weldjatura tilħaq 80% tal-materjal ġenitur); ② Iwweldjar bil-lejżer (bi preċiżjoni sa 0.1mm, adattat għal ħjatat sterili f'apparat mediku); u l-iwweldjar ultrasoniku ③ (effiċjenti ħafna, użat għall-imballaġġ ta 'komponenti elettroniċi). It-temperatura tal-iwweldjar għandha tkun ikkontrollata bejn 343-380 grad ('il fuq mill-punt tat-tidwib iżda taħt it-temperatura tad-dekompożizzjoni).
M: X'inhi d-differenza bejn l-ikel - Grad Peek u Standard Peek?
A: Ikel - Grad Peek għandu jgħaddi testijiet ta 'migrazzjoni stretti (bħalma huma d-Direttiva tal-UE 10/2011, li tistipula limitu ta' migrazzjoni sħiħa ta '<10mg / dm²). Katalizzaturi tal-metall tqil huma pprojbiti waqt il-produzzjoni, u l-purità hija ogħla (kontenut ta 'rmied <0.01%). Ħarsa ordinarja tista 'ma tkunx adattata għal applikazzjonijiet ta' kuntatt tal-ikel minħabba addittivi residwi.
M: Il-prestazzjoni tal-materjal tar-riċiklat se tiddegrada?
A: Is-saħħa tat-tensjoni ta 'Peek riċiklat tonqos bi 15 - 20%, u l-kristallinità tagħha b'5 - 8%, primarjament minħabba ksur tal-katina molekulari kkawżata minn proċessar tqil f'temperaturi għoljin. Bħalissa, materjal riċiklat jintuża biss f'partijiet strutturali mhux kritiċi (bħal għata protettiva u parentesi). Applikazzjonijiet high-end (bħal mediku u avjazzjoni) għadhom jeħtieġu materjal verġni.