Tarp plastikinių medžiagų „Polethereterketone“ (PEEK) yra labai ypatingas inžinerinis plastikas. Aukštas - atsparumas temperatūrai, atsparumas korozijai, atsparumui nusidėvėjimui ir atsparumas hidrolizei daro jį labai geidžiamą aviacijos, automobilių, medicinos, energijos ir galios, taip pat mašinų. Žemiau išsamiai paaiškiname, kas yra žvilgsnio plastikas.
Polietheterketono medžiagos apibrėžimas
PolietheTheterketonas arba žvilgsnis yra termoplastinis polimeras, kuris yra tik iš dalies kristalinis. Jis turi aromatinius žiedus, eterio ryšius ir ketonų grupes. Tai yra pats komerciškai sėkmingiausias Plinarietherketone (Paek) šeimos narys. Eterio jungtys (- o -) ir ketonų grupės ({- c (o) -), jungiančios jo molekulines grandines, sudaro labai organizuotą kristalinę struktūrą, suteikiančią jam puikų mechaninį ir šiluminį stabilumą. 1981 m. „Victrex“ nusipirko susijusią bendrovę iš ICI, todėl ji tapo populiariausia aukšta - našumo inžineriniu plastiku pasaulyje. ICI pirmą kartą tai padarė JK 1978 m.
Molekulinės struktūros pranašumai
Eterio jungtis daro molekulę lankstesnę, o benzeno žiedas daro jį standesnį. Ketonų grupė daro tarpmolekulines jėgas stipresnes. Šie trys dalykai veikia kartu, kad PEEK struktūra būtų stabili, ties 343 laipsnio lydymosi taške ir ilgą - terminą iki 260 laipsnių. Ši neįprasta konstrukcija leidžia išlaikyti daugiau nei 90% savo pradinio stiprumo, net ir labai karštose vietose, tokiose kaip orlaivių variklių nacelės.
Cheminių medžiagų įvardijimo taisyklės
Visas pavadinimas „PoletheretheTketone“ apibūdina molekulinės grandinės struktūrą: poli (polimeras) + eteris (eterio jungtis) × 2 +} ketonas (ketonų grupė).
Ši pavadinimo schema leidžia suprasti, kas yra cheminis makiažas, ir tai yra įprastas būdas pavadinti dalykus medžiagų moksle.
Pagrindiniai polietheterketono medžiagos veikimo parametrai
Fizinės ir mechaninės savybės
| Nuosavybė | Vertės diapazonas | Techninė reikšmė |
|---|---|---|
| Tankis | 1,3–1,35 g/cm³ | Tik pusė aliuminio tankio, žymiai sumažinantis įrangos svorį |
| Tempimo stiprumas | 90–100 MPa (neužpildyta dervos) | Palyginamas su aliuminio lydiniu (6061-T6 tempimo stipris yra 290 MPa) |
| FLEXURE MODULUS | 3.6 GPA (neužpildyta dervos) | Gali pasiekti 20 GPa su anglies pluošto armatūra, pralenkdama daugumą inžinerinių plastikų |
| Pailgėjimas per pertrauką | 30%-150% | Sujungia nelankstumą ir tvirtumą, galintį atlaikyti sudėtingus stresus |
Šiluminis našumas
Stiklo perėjimo temperatūra (TG): 143 laipsnis, aukštesnis nei įprasta inžinerinė plastika (pvz., POM, tai yra –60 laipsnių).
Šilumos įlinkio temperatūra (HDT): 157 laipsnis (esant 1,8 MPa apkrovai). Patobulintas kristališkumas po liejimo injekcijos gali padidinti HDT virš 200 laipsnių.
Atsparumas temperatūrai: atlaiko trumpą - 300 laipsnių temperatūrą ir gali nuolat veikti 250 laipsnių 10 000 valandų be reikšmingo skilimo.
Cheminis ir aplinkos atsparumas
Atsparumas korozijai: visiškai inertiška iki 98% organinių tirpiklių (pvz., Acetono, tolueno) ir rūgštinių bei šarminių tirpalų (pH 1-14), išskyrus koncentruotą sieros rūgštį. Trejus metus panardinus į 30% KOH tirpalą, nėra patinimas.
Atsparumas hidrolizei: Atsisakė 3000 sterilizacijos ciklų, esančių 134 laipsnių, naudojant autoklavos garą, kurio svorio sumažėjimas yra <0,1%, žymiai viršijantis medicininio - nerūdijančio plieno laipsnio standartą.
Lenkios savybės Lenkios savybės: ji gali pasiekti UL 94 V-0 reitingą, nepridedant antipirenų, o dūmų kiekis, išsiskiriantis deginant, yra tik 1/5 tradicinių plastikų.
Polieteringetethetone medžiagos gamybos ir perdirbimo technologijos
Polimerizacijos reakcijos mechanizmas
Naudojamas nukleofilinio pakeitimo polikondensacijos metodas, naudojant 4,4 '- difluorobenzofenoną ir natrio bisfenolį A kaip žaliavas. Didelė - temperatūros polimerizacija atliekama difenilsulfono tirpiklyje, esant bevandenio kalio karbonato katalizei. Atminkite, kad šiai reakcijai reikia griežtai kontroliuojamos bevandenės aplinkos (drėgmės kiekis <50 ppm). Mikrobangų - polimerizacija gali sutrumpinti reakcijos laiką nuo 24 valandų tradiciniu refliukso metodu iki 3 valandų.
Raktų formavimo proceso parametrai
Injekcijos liejimas:
Pelėsio temperatūra: 160–190 laipsnis (siekiant skatinti kristalizaciją)
Lydymosi temperatūra: 370–420 laipsnis (siekiant išvengti šiluminio skilimo)
Injekcijos slėgis: 70–140 MPa (siekiant užtikrinti sudėtingų konstrukcijų užpildymą)
Pastaba: neužpildytų laipsnių susitraukimas yra 1,2 - 2,4%, tuo tarpu anglies pluošto sustiprintų klasių laipsnių gali būti sumažinta iki 0,1–1,1%.
3D spausdinimo technologija:
Naudojant FDM, purkštuko temperatūra turėtų būti kontroliuojama tarp 360–400 laipsnių, o šildoma lova palaikoma 120 laipsnių, kad būtų sumažintas deformacija.
Polietheterketono medžiagos naudojimas
Aviacijos ir kosmoso
„Airbus A350“ krovinių sulaikymo sistemoje vietoj aliuminio lydinio naudojama „Victrex Peek“ kompozicinė medžiaga, sumažindama svorį 50%. Tai taip pat atlaiko kraštutinius temperatūros svyravimus nuo {- 50 laipsnių iki 120 laipsnių ir praėjo 100 000 ciklo nuovargio bandymo. Mažas dūmai ir mažas toksiškumas (SDR mažiau nei arba lygus 15) atitinka tolimojo 25,853 priešgaisrinės apsaugos standartus, todėl tai yra tinkamiausia medžiaga naujos kartos keleivinių orlaivių interjerams.
Medicinos
Ortopedija:
Elastinis anglies pluošto modulis - sustiprintas „Peek InterBody“ suliejimo narvai (8–12 GPA) artimai atitinka žmogaus žievės kaulo (10–30 GPA), veiksmingai mažinant įtempių ekraną. JAV FDA patvirtino jį naudoti daugiau nei 20 tipų implantų, įskaitant gimdos kaklelio ir juosmens stuburą.
Elektrosurginiai instrumentai:
„Solvay“ „Ketaspire® Peek“ milteliai purškiami ant metalinių kaniulių paviršiaus, pasiekiant tik 0,0645 mm dangos storią. Jis atlaiko įtampą, viršijančią 10 kV ir 1000 etileno oksido sterilizacijos ciklų. Jis jau naudojamas pagrindiniuose DA Vinci chirurginio roboto komponentuose.
Maisto perdirbimo mašinų komponentai
Poletheriketone (PEEK) yra medžiaga, atspari valymui ir dezinfekavimui (neišleidžiant kenksmingų medžiagų), pasižymi maža paviršiaus migracija ir atsparumu dilimui bei atitinka kontaktinius maisto standartus. Tipiškos programos yra vožtuvo šerdys pieno gamybos linijose, konvejerio juostos jungtys kepyklos įrangoje ir filtrų atraminiai rėmai sulčių presuose.
Įvorės, guoliai, ruoniai ir atraminiai žiedai
„Poletherethetone“ (PEEK) keičia metalą ir tradicinius plastikus judančiose dalyse dėl savo bendriems mažos trinties, didelės apkrovos talpos ir atsparumo korozijai pranašumams.
Įvestinės ir guoliai: Anglies pluoštas - sustiprintas PEEK gali pasigirti trinties koeficientu, kuris yra mažesnis kaip 0,15 (sausos trinties sąlygos), 40% mažesnis nei bronzos guoliai. Esant 10 MPa ir 150 laipsnių aplinkai, jo nusidėvėjimo greitis yra tik 0,001 mm³/(n · m), todėl jis yra tinkamas cheminių siurblių įvorėms ir automobilių perdavimo guoliams.
Plombos ir atraminiai žiedai: Rūgštinoje žalios naftos gavybos aplinkoje (kurioje yra H₂ ir CO₂), PEEK V - žiedai siūlo sandarinimą 10 kartų didesnį nei nitrilo guma. Hidraulinės įrangos gamintojas panaudojo „Peek“ atraminius žiedus, kad įveiktų tradicinių PTFE žiedų šliaužimo gedimo problemą esant 30 MPa slėgiui, prailgindamas jų tarnavimo laiką nuo 3000 valandų iki 15 000 valandų.
Palyginimas tarp poliethetheetsketono medžiagos ir panašių medžiagų
| Našumo rodiklis | Žvilgtelėti | Ptfe | Pei | Pi |
|---|---|---|---|---|
| Ilgas - terminas paslaugų temperatūra | 260 laipsnis | 250 laipsnis | 210 laipsnis | 300 laipsnių |
| Tempimo stiprumas | 90–100 MPa | 25-35 MPA | 100-110 MPA | 80–100 MPa |
| Trinties koeficientas | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| Dielektrinis stiprumas | 50 kV/mm | 50–150 kV/mm | 30–40 kV/mm | 20–30 kV/mm |
| Apdorojimo kaina | Ypač aukštas | Vidutinis | Vidutinis | Ypač aukštas |
Rekomenduojamas pasirinkimas:
Aukštai - temperatūrai ir aukštai - slėgio pritaikymui: pirmenybė teikiama PEEK (šilumos ir hidrolizės atsparumas).
Ultra - žemiems trinties reikalavimams: pirmenybė teikiama PTFE, tačiau stiprumas yra pažeistas.
Aukštai - dažnio izoliacija: PEI siūlo daugiau išlaidų - efektyvi parinktis, tačiau jo atsparumas temperatūrai yra ribotas.
DUK
Kl.: Ar galima Peeką perdirbti?
A: Šiuo metu perdirbimo greitis yra mažesnis nei 10%, visų pirma dėl didelio -}}- energijos suvartojimo ir 30% skaidomos perdirbtos medžiagos savybių skilimo. „Victrex“ kuria uždarą - kilpos perdirbimo technologiją, kuri naudoja superkritinį skysčio depolimerizaciją, kad padidintų perdirbimo greitį iki 85%.
Kl.: Kaip Peek yra sujungtas su metalu?
A: Gali būti naudojami cheminiai inkarai (pvz., 3M DP460 epoksidiniai klijai) arba fiziniai įdėklai (suformuoti metaliniai įdėklai). Automobilių gamintojas naudoja „Peek“ stūmoklio bloką su trikdžiais, pritaikytais aliuminio lydinio cilindrui, kuris 200 000 valandų veikė 200 laipsnių, be atlaisvinimo.
Kl.: Kokie yra žvilgsnio apribojimai puslaidininkių pramonėje?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0,1 μm) turi būti kontroliuojamas<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.
Kl.: Ar „Peek“ yra tinkamas ilgai - terminui naudoti lauke?
A: Grynas žvilgsnis turi vidutinį atsparumą UV spinduliams ir gali kentėti nuo paviršiaus skandalo (maždaug 10% skilimo per 5 metus) po ilgo saulės spindulių poveikio. Tačiau pridėjus anglies juodų ar UV absorberių, galima pagerinti atsparumą oro sąlygoms 3 - 5 kartus, todėl jis yra tinkamas aukštam - temperatūros jungtims fotoelektrinėse elektrinėse ir lauko aukštos įtampos skirstomieji įrenginiai.
Klausimas: Ar galima suvirinti? Kokie yra įprasti suvirinimo metodai?
A: Taip, tai galima suvirinti. Įprasti metodai yra: ① kairiosios plokštelės suvirinimas (tinkamas plokščiam komponentams, o suvirinimo stipris siekia 80% pirminės medžiagos); ② Lazerio suvirinimas (tikslumu iki 0,1 mm, tinkamas sterilioms siūlėms medicinos prietaisuose); ir ③ ultragarsinis suvirinimas (labai efektyvus, naudojamas elektroninėms komponentų pakuotėms). Suvirinimo temperatūra turi būti kontroliuojama tarp 343-380 laipsnių (virš lydymosi taško, bet žemiau skilimo temperatūros).
Kl.: Kuo skiriasi maistas - pažymio ir standartinio žvilgsnio?
A: Maistas - laipsnio žvilgsnis turi išlaikyti griežtus migracijos testus (tokius kaip ES direktyva 10/2011, kurie nustato visą migracijos ribą <10mg/dm²). Sunkiųjų metalų katalizatoriai yra draudžiami gamybos metu, o grynumas yra didesnis (pelenų kiekis <0,01%). Įprastinis žvilgsnis gali būti netinkamas dėl maisto kontaktų dėl likusių priedų.
Kl.: Ar perdirbtos PEEK medžiagos našumas blogės?
A: Perdirbto žvilgsnio tempimo stipris sumažės 15 - 20%, o jo kristališkumas - 5 - 8%, pirmiausia dėl molekulinės grandinės lūžio, kurį sukelia sunkus perdirbimas aukštoje temperatūroje. Šiuo metu perdirbta medžiaga naudojama tik nekritinėse konstrukcinėse dalyse (tokiose kaip apsauginiai dangteliai ir laikikliai). Aukščiausios klasės pritaikymui (tokioms kaip medicininė ir aviacija) vis dar reikalinga nekalta medžiaga.