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聚醚醚酮( PEEK) 作為一種典型的特種工程塑料，具有卓越的物理力學(xué)性能。與其它耐高溫塑料相比，PEEK 是目前特種工程塑料中耐熱等級(jí)最高、綜合性能最好的品種，長(zhǎng)期耐熱溫度超過(guò) 250℃。此外，PEEK 還具有出色的自潤(rùn)滑性、阻燃性和耐化學(xué)藥品性等。PEEK 優(yōu)異的綜合性能使其廣泛用于汽車(chē)、航空、電子信息、輸送管道等領(lǐng)域。

但PEEK 在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程存在如下問(wèn)題：

(1) 表面粘結(jié)性差，與填料的界面結(jié)合力不強(qiáng)，導(dǎo)熱性較差，容易造成熱膨脹、熱變形和熱疲勞; 

(2) 耐磨性能仍然不能滿足工程的需要，如支架材料、密封圈、閥門(mén)等;

(3) 成型加工比較困難，PEEK 熔融溫度為 334℃，熔融黏度大，加工溫度高，加工工藝不穩(wěn)定。

隨著各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料的性能提出越來(lái)越高的要求，對(duì) PEEK 進(jìn)行改性研究，拓展其應(yīng)用范圍成為業(yè)界研究的熱點(diǎn)。

PEEK 的主要改性方法

目前，PEEK 的主要改性方法包括聚合物共混改性、纖維增強(qiáng)改性、晶須改性、無(wú)機(jī)粒子填充改性及協(xié)同改性等。

聚合物共混改性

PEEK與其它工程塑料或者某些特種工程塑料共混，所得的共混復(fù)合材料雖然可以達(dá)到降低成本及優(yōu)化某些性能如耐磨性的作用，但均會(huì)造成PEEK 的其它性能大幅降低。

纖維增強(qiáng)改性

常用于纖維增強(qiáng)改性 PEEK 的纖維材料是碳纖維( CF) 和玻璃纖維( GF) ，但隨著材料科技的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的其它纖維材料，如 PTFE 纖維、鋼纖維等。

在聚合物中添加纖維增強(qiáng)材料，可以有效改善 PEEK 復(fù)合材料的耐磨性能，降低生產(chǎn)成本。但是纖維增強(qiáng) PEEK 復(fù)合材料在生產(chǎn)工藝上有一定的限制，如在熱壓工藝中，纖維與 PEEK 混合過(guò)程容易出現(xiàn)纖維團(tuán)結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo)致混合料的均勻性差。

晶須增強(qiáng)改性

晶須是具有一定長(zhǎng)徑比的鹽類(lèi)或金屬氧化物，價(jià)格較低，宏觀呈粉末狀，而其微觀結(jié)構(gòu)為纖維狀，填充聚合物時(shí)，與一般的粉末填料不同，具有顯著的增強(qiáng)效果。

但是，晶須的表面處理技術(shù)尚不成熟，仍需繼續(xù)改進(jìn)，因此工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)性較低。除此之外，晶須增強(qiáng) PEEK 材料雖然能改善復(fù)合材料的耐磨性，但會(huì)降低其它性能，如沖擊性能等。

無(wú)機(jī)粒子填充改性

顆粒尺寸減小到納米尺寸后，材料的各種性能表現(xiàn)行為將發(fā)生質(zhì)的變化，耐磨性能顯著提高。當(dāng)前較多研究采用 Al2O3粒子填充增強(qiáng) PEEK材料。

此外，還有其它如 Si3N4、SiO2、MoS2、Cu 等粒子填充提高復(fù)合材料的加工性能和制造工藝性能。

PEEK的應(yīng)用

油田領(lǐng)域

由于經(jīng)過(guò)增強(qiáng)改性后的PEEK在力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐輻射性和耐高溫性能等方面得到進(jìn)一步的改善，因此被廣泛應(yīng)用于一些特殊領(lǐng)域。例如，經(jīng)30% 玻璃纖維增強(qiáng) 的PEEK 能耐 200℃ 溫度和140MPa 壓力，對(duì)嚴(yán)酷環(huán)境具有優(yōu)良的耐化學(xué)性、電氣和輻射性能，被應(yīng)用于石油勘探中的鉆探材料。

電子電器領(lǐng)域

PEEK 在高溫、高壓和高濕度等惡劣的環(huán)境下，仍能保持良好的電絕緣性，并在很寬的溫度范圍內(nèi)具有不易變形等特性，因此被作為理想的電絕緣材料而被逐漸應(yīng)用在電子電器領(lǐng)域。

PEEK 材料用于制作鋁電解容器的外殼，可滿足電子行業(yè)對(duì)無(wú)鉛焊接技術(shù)的要求；采用 PEEK 材料制作的晶圓卡匣能夠控制靜電荷的耗散，保護(hù)晶圓免受損害，并通過(guò)減少和防止靜電積聚保護(hù)晶圓免受由于靜電吸引而造成的污染。

汽車(chē)領(lǐng)域

德國(guó) Karcoma-Armaturen UmbH 公司用牌號(hào)為450 GL 30 的 30% GF增強(qiáng) PEEK 復(fù)合材料生產(chǎn)載貨車(chē)濾油網(wǎng)，在奔馳公司載貨車(chē)上成功使用，而且因其在很寬的溫度范圍能保持突出的機(jī)械和疲勞性能，而被選做一級(jí)方程式賽車(chē)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)端蓋，用其生產(chǎn)的賽車(chē)分配器齒輪，比青銅合金齒輪的質(zhì)量減輕 81% 。 

 另外，Robert Bosch UmbH 公司用PEEK/CF代替金屬作為 ABS 的功能部件，較輕的復(fù)合材料零件降低了轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，從而使反應(yīng)時(shí)間最小化，極大地增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的反應(yīng)性能，且與以前使用的金屬零件相比成本降低。

此外，經(jīng)無(wú)機(jī)和有機(jī)等增強(qiáng)改性有的 PEEK 由于其摩擦性能優(yōu)越而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)齒輪、軸承、活塞環(huán)、離合器齒環(huán)等汽車(chē)摩擦零部件。

醫(yī)療領(lǐng)域

PEEK 樹(shù)脂具有無(wú)毒、質(zhì)量輕、耐磨蝕等優(yōu)點(diǎn)，是與人體骨骼最接近的材料，可與肌體有機(jī)結(jié)合，因此PEEK樹(shù)脂及其復(fù)合材料近年作為骨科植入物被深入研究并應(yīng)用于脊柱、關(guān)節(jié)等方面。

索爾維推出一種名為 Solviva 的適用于植入式醫(yī)療器械的生物材料系列，提供與人體中的體液和組織長(zhǎng)期接觸及永久接觸的產(chǎn)品，包括四類(lèi)聚合物，其中 Zeniva PEEK 是生物穩(wěn)定性最強(qiáng)的塑料之一，具有高的強(qiáng)度和剛度及優(yōu)異的韌度和耐疲勞性，滿足 ASTM F2026 -07 標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)用于外科植入物 PEEK 的要求。

 航空航天領(lǐng)域

由于 PEEK 材料的特殊優(yōu)異性能，使得其在航空航天領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。采用輕質(zhì) PEEK 熱塑性塑料，不僅能提高燃油效率，滿足環(huán)保要求，還可使組裝更快捷、可靠性更高，并降低運(yùn)營(yíng)商和制造成本，代表著未來(lái)性能發(fā)展趨勢(shì)。

目前，PEEK 材料已在雷達(dá)天線罩、燃料箱、蓋板、管道以及緊固系統(tǒng)等部位廣泛應(yīng)用。2017年，歐空局已經(jīng)推出了一項(xiàng)PEEK 材料的 3D 打印 CubeSat 立體小衛(wèi)星項(xiàng)目，正逐步推動(dòng)微型衛(wèi)星投入商業(yè)應(yīng)用。