Polyetheretherketon (PEEK) wurde erstmals 1977 von Imperial Chemical (ICI) entwickelt und 1982 offiziell als VICTREX®PEEK verkauft. 1993 erwarb VICTREX die ICI-Produktionsanlage und wurde ein unabhängiges Unternehmen. Weigas verfügt mit einer aktuellen Kapazität von 4.250 Tonnen pro Jahr über die größte Auswahl an Poly(etherketon)-Produkten auf dem Markt. Darüber hinaus wird Anfang 2015 die dritte VICTREX®-Poly(etherketon)-Anlage mit einer Jahreskapazität von 2900 Tonnen in Betrieb genommen, die eine Kapazität von über 7000 Tonnen pro Jahr haben wird.
Ⅰ. Einführung in die Performance
PEEK ist das wichtigste Produkt von Polyaryletherketon. Seine spezielle Molekülstruktur verleiht dem Polymer hohe Temperaturbeständigkeit, gute mechanische Leistung, Selbstschmierung, einfache Verarbeitung, chemische Korrosionsbeständigkeit, Flammschutzmittel, Abisolierbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Isolationsstabilität. Hydrolysebeständigkeit und einfache Verarbeitung sowie hervorragende Leistung gelten heute als die besten thermoplastischen technischen Kunststoffe.
1 Hohe Temperaturbeständigkeit
VICTREX PEEK-Polymere und -Mischungen haben typischerweise eine Glasübergangstemperatur von 143 °C, einen Schmelzpunkt von 343 °C, eine thermische Denaturierungstemperatur von bis zu 335 °C (ISO75Af, mit Kohlefaser gefüllt) und eine Dauergebrauchstemperatur von 260 °C C (UL746B, keine Füllung).
2. Verschleißfestigkeit
VICTREX PEEK-Polymermaterialien bieten eine hervorragende Reibungs- und Verschleißfestigkeit, insbesondere in den verschleißfesten modifizierten Reibungsklassen, über einen weiten Bereich von Drücken, Geschwindigkeiten, Temperaturen und Kontaktflächenrauheiten.
3. Chemische Beständigkeit
VICTREX PEEK ähnelt Nickelstahl und bietet in den meisten chemischen Umgebungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, selbst bei hohen Temperaturen.
4. Feuer, leichter Rauch und ungiftig
VICTREX PEEK-Polymermaterial ist sehr stabil, 1,5-mm-Probe, UL94-V0-Qualität ohne Flammschutzmittel. Aufgrund der Zusammensetzung und der inhärenten Reinheit dieses Materials entsteht im Brandfall nur sehr wenig Rauch und Gas.
5. Hydrolysebeständigkeit
VICTREX PEEK-Polymere und -Mischungen sind beständig gegen chemische Angriffe durch Wasser oder Hochdruckdampf. Teile aus diesem Material können bei kontinuierlichem Einsatz in Wasser bei hohen Temperaturen und Drücken hohe mechanische Eigenschaften beibehalten.
6. Hervorragende elektrische Eigenschaften
VICTREX PEEK bietet hervorragende elektrische Leistung über einen weiten Frequenz- und Temperaturbereich.
Darüber hinaus zeichnet sich das VICTREX PEEK-Polymermaterial durch hohe Reinheit, Umweltschutz, einfache Verarbeitung und andere Eigenschaften aus.
Ⅱ. Recherche zum Produktionsstand
Seit der erfolgreichen Entwicklung von PEEK mit seiner eigenen hervorragenden Leistung erfreut es sich bei der Bevölkerung großer Beliebtheit und ist schnell zu einem neuen Forschungsschwerpunkt geworden. Eine Reihe chemischer und physikalischer Modifikationen und Verbesserungen von PEEK haben das Anwendungsgebiet von PEEK weiter erweitert.
1. Chemische Modifikation
Bei der chemischen Modifikation geht es darum, die Molekülstruktur und Regelmäßigkeit des Polymers durch Einführung spezieller funktioneller Gruppen oder kleiner Moleküle zu verändern, wie zum Beispiel: Änderung des Anteils von Etherketongruppen an der Hauptkette oder Einführung anderer Gruppen, verzweigte Vernetzung, Seitenkettengruppen, Blockcopolymerisation und statistische Copolymerisation an der Hauptkette, um ihre thermischen Eigenschaften zu verändern.
VICTREX®HT™ und VICTREX®ST™ sind PEK bzw. PEKEKK. Das E/K-Verhältnis von VICTREX®HT™ und VICTREX®ST™ wird verwendet, um die Hochtemperaturbeständigkeit des Polymers zu verbessern.
2. Physische Modifikation
Im Vergleich zur chemischen Modifikation wird die physikalische Modifikation in der Praxis häufiger eingesetzt, einschließlich Füllverbesserung, Mischungsmodifikation und Oberflächenmodifikation.
1) Polsterungsverbesserung
Die gebräuchlichste Füllverstärkung ist die Faserverstärkung, einschließlich Glasfaser-, Kohlefaserverstärkung und Arlene-Faserverstärkung. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass Glasfasern, Kohlefasern und Aramidfasern eine gute Affinität zu PEEK haben. Daher werden sie häufig als Füllstoffe ausgewählt, um PEEK zu verbessern, Hochleistungsverbundmaterialien herzustellen und die Festigkeit und Betriebstemperatur von PEEK-Harz zu verbessern. Hmf-grades ist ein neuer kohlenstofffasergefüllter Verbundwerkstoff von VICTREX, der im Vergleich zur aktuellen hochfesten kohlenstofffasergefüllten VICTREX PEEK-Serie eine überlegene Ermüdungsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit und hervorragende mechanische Eigenschaften bietet.
Um Reibung und Verschleiß zu reduzieren, werden häufig PTFE, Graphit und andere kleine Partikel zur Verbesserung der Verstärkung zugesetzt. Verschleißgrade werden von VICTREX speziell für den Einsatz in stark beanspruchten Umgebungen wie Lagern modifiziert und verstärkt.
2) Mischmodifikation
PEEK mischt sich mit organischen Polymermaterialien mit hoher Glasübergangstemperatur, was nicht nur die thermischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen verbessern und die Produktionskosten senken kann, sondern auch einen großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften hat.
VICTREX®MAX-Series™ ist eine Mischung aus VICTREX PEEK-Polymermaterial und authentischem thermoplastischem Polyimidharz (TPI) EXTEM®UH auf Basis von SABIC Innovative Plastics. Hochleistungs-Polymermaterialien der MAX Series™ mit hervorragender Hitzebeständigkeit sind darauf ausgelegt, die wachsende Nachfrage nach hochtemperaturbeständigeren PEEK-Polymermaterialien zu erfüllen.
Die VICTREX® T-Serie ist eine patentierte Mischung auf Basis des VICTREX PEEK-Polymermaterials und Celazole® Polybenzimidazol (PBI). Es ist schmelzbar und kann unter den anspruchsvollsten Hochtemperaturbedingungen die erforderliche hervorragende Festigkeit, Verschleißfestigkeit, Härte, Kriechfestigkeit und thermische Eigenschaften erreichen.
3) Oberflächenmodifikation
Die in Zusammenarbeit mit Wacker, einem führenden Hersteller von Flüssigsilikon, durchgeführten Untersuchungen von VICTREX haben gezeigt, dass das VICTREX PEEK-Polymer die Stärken von starrem und flexiblem Silikon mit den Klebeeigenschaften anderer technischer Kunststoffe kombiniert. Eine PEEK-Komponente als Einlage, beschichtet mit flüssigem Silikonkautschuk, oder die Zweikomponenten-Spritzgusstechnologie können eine hervorragende Haftung erzielen. Die Temperatur der VICTREX PEEK-Spritzgussform beträgt 180 °C. Die latente Wärme ermöglicht eine schnelle Aushärtung des Silikonkautschuks und verkürzt so den gesamten Einspritzzyklus. Dies ist der Vorteil der Zweikomponenten-Spritzgusstechnologie.
3. Der andere
1) VICOTE™-Beschichtungen
VICTREX hat eine PEEK-basierte Beschichtung, VICOTE™, eingeführt, um die Leistungslücken in vielen heutigen Beschichtungstechnologien zu schließen. VICOTE™-Beschichtungen bieten hohe Temperatur, Verschleißfestigkeit, Festigkeit, Haltbarkeit und Kratzfestigkeit sowie eine Vielzahl leistungsstarker Vorteile für Anwendungen, die extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen, chemischer Korrosion und Verschleiß ausgesetzt sind, sei es in der Industrie, im Automobilbereich oder in der Automobilindustrie. Lebensmittelverarbeitung, Halbleiter-, Elektronik- oder Pharmateile. VICOTE™-Beschichtungen bieten eine längere Lebensdauer, verbesserte Leistung und Funktionalität, geringere Gesamtsystemkosten und mehr Designfreiheit zur Erzielung einer Produktdifferenzierung.
2) APTIV™-Filme
APTIV™-Folien bieten eine einzigartige Kombination von Eigenschaften und Merkmalen, die den VICTREX PEEK-Polymeren innewohnen, was sie zu einem der vielseitigsten Hochleistungsfolienprodukte auf dem Markt macht. Die neuen APTIV-Folien sind vielseitig und für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet, darunter Vibrationsfolien für Mobiltelefonlautsprecher und Consumer-Lautsprecher, Draht- und Kabelisolierungen und Wickelmäntel, Druckwandler und Sensormembranen, verschleißfeste Oberflächen für Industrie- und Elektronikprodukte sowie elektrische Substrate und Isolierfilz für die Luftfahrt.
Ⅲ, Anwendungsbereich
PEEK wird seit seiner Einführung häufig in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobil, Elektronik, Energie, Industrie, Halbleiter und Medizin eingesetzt.
1. Luft- und Raumfahrt
Die Luft- und Raumfahrt ist das früheste Anwendungsgebiet von PEEK. Die Besonderheit der Luft- und Raumfahrt erfordert eine flexible Verarbeitung, niedrige Verarbeitungskosten und leichte Materialien, die rauen Umgebungsbedingungen standhalten. PEEK könnte Aluminium und andere Metalle in Flugzeugteilen ersetzen, da es außergewöhnlich fest, chemisch inert und flammhemmend ist und sich leicht mit sehr geringen Toleranzen zu Teilen formen lässt.
Im Inneren des Flugzeugs gab es erfolgreiche Fälle von Kabelbaumklemmen und Rohrklemmen, Laufradschaufeln, Motorraumtürgriffen, Isolierfolien, Verbundbefestigungen, Kabelbindern, Kabelbäumen, Wellhülsen usw. Externes Radom, Fahrwerksnabe Abdeckung, Schachtdeckel, Verkleidungshalterung und so weiter.
PEEK-Harz kann auch zur Herstellung von Batterien für Raketen, Schrauben, Muttern und Teilen für Raketentriebwerke verwendet werden.
2. Intelligente Matratze
Gegenwärtig erfordert die Automobilindustrie zunehmend die doppelte Leistung von Fahrzeuggewicht, Kostenminimierung und Produktleistungsmaximierung, insbesondere das Streben der Menschen nach Fahrzeugkomfort und -stabilität sowie das Gewicht der entsprechenden Klimaanlage, elektrischen Fensterheber, Airbags und ABS-Bremssystemausrüstung zunehmend. Die Vorteile von PEEK-Harz, wie gute thermodynamische Leistung, Reibungsbeständigkeit, geringe Dichte und einfache Verarbeitung, werden zur Herstellung von Autoteilen genutzt. Während der Verarbeitungsaufwand stark reduziert wird, kann nicht nur das Gewicht um bis zu 90 % reduziert werden, sondern auch die Lebensdauer kann über einen langen Zeitraum gewährleistet werden. Daher wird PEEK als Ersatz für Edelstahl und Titan zur Herstellung des Materials der Motorinnenabdeckung verwendet. Neben der Herstellung von Automobillagern, Dichtungen, Dichtungen, Kupplungsringen und anderen Komponenten gibt es neben Getriebe-, Brems- und Klimaanlagen auch zahlreiche Anwendungen.
3. Elektronik
VICTREX PEEK zeichnet sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, geringe Flüchtigkeit, geringe Extraktion, geringe Feuchtigkeitsaufnahme, Umweltschutz und Flammschutz, Größenstabilität, flexible Verarbeitung usw. aus. Es wird häufig in Computern, Mobiltelefonen usw. verwendet. Leiterplatten, Drucker, Leuchtdioden, Batterien, Schalter, Anschlüsse, Festplatten und andere elektronische Geräte.
4. Die Energiewirtschaft
Die Wahl der richtigen Materialien wird oft als einer der Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche Entwicklung in der Energiebranche angesehen. In den letzten Jahren erfreut sich VICTREX PEEK in der Energiebranche immer größerer Beliebtheit, da es die Betriebsleistung verbessert und das Risiko von Ausfallzeiten im Zusammenhang mit Komponentenausfällen verringert.
VICTREX PEEK wird aufgrund seiner hohen Hitzebeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit, Selbstschmierung, chemischen Korrosionsbeständigkeit und hervorragenden elektrischen Leistung zunehmend von der Energieindustrie verwendet, z. B. für unter Wasser integrierte Kabelbaumleitungen, Drähte und Kabel, elektrische Steckverbinder und Bohrlochsensoren , Lager, Buchsen, Zahnräder, Stützringe und andere Produkte. In der Öl- und Gasindustrie kommen Wasserkraft, Geothermie, Windkraft, Kernenergie und Solarenergie zum Einsatz.
Auch APTIV™-Folien und VICOTE™-Beschichtungen werden in der Industrie häufig eingesetzt.
5. Sonstiges
In der mechanischen Industrie wird PEEK-Harz häufig zur Herstellung von Kompressorventilen, Kolbenringen, Dichtungen und verschiedenen chemischen Pumpengehäusen und Ventilteilen verwendet. Die Verwendung dieses Harzes anstelle von Edelstahl zur Herstellung des Laufrads einer Wirbelpumpe kann offensichtlich den Verschleißgrad und den Geräuschpegel reduzieren und die Lebensdauer verlängern. Darüber hinaus sind moderne Steckverbinder ein weiterer potenzieller Markt, da PEEK die Spezifikationen von Rohrmontagematerialien erfüllt und mit verschiedenen Klebstoffen bei hohen Temperaturen verklebt werden kann.
Die Halbleiterindustrie entwickelt sich in Richtung größerer Wafer, kleinerer Chips, schmalerer Linien und Linienbreiten usw. Das VI CTREx PEEK-Polymermaterial bietet offensichtliche Vorteile bei der Waferherstellung, Front-End-Verarbeitung, Verarbeitung und Inspektion sowie Back-End-Verarbeitung.
In der medizinischen Industrie hält PEEK-Harz bis zu 3000 Autoklavierungszyklen bei 134 °C stand und eignet sich daher für die Herstellung von chirurgischen und zahnmedizinischen Geräten mit hohen Sterilisationsanforderungen, die eine wiederholte Verwendung erfordern. PEEK-Harz kann eine hohe mechanische Festigkeit, gute Spannungsbeständigkeit und Hydrolysestabilität in heißem Wasser, Dampf, Lösungsmitteln und chemischen Reagenzien usw. aufweisen. Es kann zur Herstellung einer Vielzahl medizinischer Geräte verwendet werden, die eine Hochtemperatur-Dampdesinfektion erfordern. PEEK bietet nicht nur die Vorteile von geringem Gewicht, Ungiftigkeit und Korrosionsbeständigkeit, sondern ist auch das Material, das dem menschlichen Skelett am nächsten kommt und sich organisch mit dem Körper verbinden kann. Daher ist die Verwendung von PEK-Harz zur Herstellung menschlicher Skelette anstelle von Metall eine weitere wichtige Anwendung von PEEK im medizinischen Bereich.
Ⅳ, Aussichten
Zusammen mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie werden die Anforderungen der Menschen an Materialien immer höher, insbesondere angesichts der aktuellen Energieknappheit. Die Gewichtsabnahme-Autoren müssen sich jedes Unternehmen mit der Frage befassen, dass Kunststoff anstelle von Stahl der unvermeidliche Trend ist Bei der Entwicklung von Materialien für spezielle technische Kunststoffe PEEK wird die „universelle“ Nachfrage immer größer und auch das Anwendungsgebiet wird immer breiter.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22.02.06