Что такое GF PEEK? Каковы его преимущества? и используйте его правильно.

Что такое лист стекловолокна PEEK?

Лист из стекловолокна PEEK (лист из полиэфирэфиркетона, армированный стекловолокном) представляет собой высокоэффективный специальный инженерный пластиковый лист, изготовленный путем соединения стекловолокна (GF) со смолой из полиэфирэфиркетона (PEEK). PEEK представляет собой полукристаллический ароматический термопластичный полимер, который по своей сути обладает превосходными свойствами, такими как устойчивость к высоким температурам, химическая стойкость и высокая механическая прочность. Добавление стекловолокна (обычно от 10% до 50%) дополнительно повышает его прочность на разрыв, модуль упругости, стабильность размеров и термостойкость, сохраняя при этом некоторую химическую стойкость и самосмазывающиеся свойства. Лист PEEK GF является ключевым материалом в высокотехнологичном производстве, особенно в тех случаях, когда требуется как высокая прочность, так и устойчивость к суровым условиям окружающей среды.

Как сделать лист Glassfiber или PEEK ?

1. Выбор сырья

• Смола PEEK: обычно используется чистая или предварительно высушенная смола.

• Стекловолокно: обычно используется бесщелочное стекловолокно длиной 0,5–3 мм (рубленые пряди) или непрерывное волокно, а поверхность обрабатывается связующим веществом для улучшения межфазного сцепления с PEEK.

2. Смешивание и диспергирование

Стекловолокно должно быть равномерно распределено в смоле PEEK; в противном случае это приведет к локальному дефициту прочности или «слипанию волокон». Из-за высокой температуры плавления PEEK в основном используется смешивание в расплаве:

• Двухшнековая экструзия: гранулы PEEK и рубленое стекловолокно (например, 30% GF) подаются в двухшнековый экструдер (температура цилиндра 320-360°C). Высокие сдвиговые усилия (скорость шнека 150-300 об/мин) диспергируют волокна и расплавляют смесь со смолой.

• Грануляция: расплавленный материал разрезается на цилиндрические гранулы (диаметром 2-5 мм) с помощью гранулятора для последующего формования.

3. Молдинг

В зависимости от требуемой толщины и размера листа доступны различные процессы формования:

• Прессование: подходит для толстых листов. Препрег (или гранулы) помещают в предварительно разогретую форму (360-380°С) и прикладывают давление 15-30 МПа. Давление поддерживают в течение нескольких минут, а затем форму охлаждают, чтобы предотвратить внутренние напряжения.

• Экструзия: Гранулы экструдируются в непрерывный лист с помощью экструдера, а затем каландрируются (температура 350-370°C). Шероховатость поверхности может достигать Ra ≤ 0,5 мкм.

• Литье под давлением: подходит для изделий сложной формы. Гранулы перед заливкой в форму необходимо высушить (температура ствола 360-380°С, температура формы 150-180°С).

4. Постобработка

• Механическая обработка: для точения и фрезерования используйте инструменты с алмазным покрытием или из кубического нитрида бора (CBN) (скорость резания ≤ 800 об/мин), чтобы свести к минимуму износ обычного инструмента.

• Обработка поверхности: отполировать до Ra ≤ 0,2 мкм для снижения коэффициента трения. Если требуется сварка, используйте плазменную очистку, чтобы придать поверхности шероховатость (для улучшения прочности соединения).

Пластиковый лист из стекловолокна PEEK

Функции:

Высокая механическая прочность:

• Неармированный PEEK: Предел прочности 90-100 МПа, модуль упругости 3,6 ГПа;

• 30% армированный стекловолокном PEEK (PEEK 30GF): прочность на разрыв ≥145 МПа, модуль упругости ≥9,5 ГПа;

• 50% армированный стекловолокном PEEK (PEEK 50GF): прочность на разрыв ≥280 МПа, модуль упругости ≥16 ГПа.

Высокая термостойкость:

• Длительная рабочая температура: 30% армированный стекловолокном PEEK увеличивается до 250°C (кратковременная рабочая температура до 310°C);

• Температура стеклования (Tg): повышена со 143°C до 160°C (30% ПЭЭК, армированный стекловолокном).

Стабильность размеров:

• Коэффициент теплового расширения (КТР): чистый PEEK составляет 3,6×10⁻⁵/°C, тогда как 30% PEEK, армированный стекловолокном, снижает этот коэффициент до 1,5×10⁻⁵/°C, что приводит к минимальной деформации при высоких температурах.

Химическая стойкость:

• За исключением сильных окислительных кислот, таких как концентрированная серная кислота и азотная кислота, он практически не реагирует с органическими растворителями, такими как спирты, углеводороды и кетоны (по сравнению с чистым PEEK).

Другие свойства:

• Устойчивость к радиации: Чрезвычайно устойчив к гамма- и рентгеновским лучам.

• Самосмазывание и износостойкость: коэффициент трения составляет 0,2–0,3, что превосходит большинство конструкционных пластмасс.

Пластиковый стержень из стекловолокна AHD PEEK

Преимущества (по сравнению с чистым PEEK и другими инженерными пластиками):

Значительное повышение прочности и жесткости: добавление стекловолокна превращает PEEK из «высокоэффективного пластика» в «металлоподобный конструкционный материал», что позволяет ему напрямую заменять некоторые металлические компоненты.

Легкий вес: Плотность примерно 1,4-1,5 г/см³ (всего 1/6 плотности стали и 1/2 плотности алюминия).

Превосходная усталостная прочность: армирование стекловолокном обеспечивает высокий уровень сохранения усталостной прочности (>80%), что делает его пригодным для сценариев долговременных динамических нагрузок.

Высокотемпературная стабильность: Механические свойства медленно ухудшаются при высоких температурах.

Общие приложения

Листы из стекловолокна PEEK, сочетающие свойства высокой прочности, высокой термостойкости и химической стойкости, широко используются в высокотехнологичных производственных приложениях:

1. Аэрокосмическая промышленность

• Конструктивные элементы: периферийные кронштейны авиационных двигателей, косынки крыльев (устойчивы к температуре до 280°С, по прочности приближаются к алюминиевому сплаву и на 30% легче);

• Внутренние компоненты: каркас сиденья пилота, дверные петли (маслостойкие и усталостные).

2. Автомобильная промышленность

• Периферийные узлы двигателя: Подкапотные кронштейны, крышки коробки передач (устойчивы к коррозии моторного и трансмиссионного масла, выдерживают длительную рабочую температуру 150-200°С);

• Шасси и подвеска: Легкие рычаги управления, кронштейны амортизаторов (высокая прочность и ударопрочность).

3. Электроника и полупроводники.

• Конструкционные детали прецизионного оборудования: рамы и направляющие для оборудования по производству полупроводников (термостойкость до 260°C, виброустойчивость и стабильность размеров);

• Оборудование связи 5G: Опорные рамы антенн базовой станции (устойчивые к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению).

4. Промышленное оборудование

• Промышленные насосы и клапаны: Коррозионностойкие корпуса клапанов и уплотнения (сильная стойкость к кислотам и щелочам, высокая прочность).

5. Железнодорожный транзит

• Компоненты высокоскоростного рельса: кронштейны тележки и соединители тормозной системы (виброустойчивые и усталостные).

AHD Стержень из PEEK, наполненный стекловолокном

Меры предосторожности при использовании

1. Температурные пределы:

• Длительная рабочая температура: 30% PEEK, армированный GF, ≤ 250°C, 50% PEEK, армированный GF, ≤ 300°C; возможна кратковременная устойчивость до 350°C, но избегайте воздействия открытого огня.

2. Обработка:

• Используйте режущие инструменты с алмазным покрытием, скорость резания ≤ 800 об/мин и скорость подачи ≤ 0,1 мм/мин (во избежание вытягивания волокон и шероховатости поверхности).

• Избегайте высокоскоростного фрезерования, чтобы предотвратить выделение тепла при трении и разложение PEEK.

3. Химическая совместимость:

• Избегайте контакта с сильными окисляющими кислотами (такими как концентрированная азотная кислота и царская водка), поскольку они могут разрушить основу PEEK.

• Длительное воздействие высокополярных растворителей требует проведения испытаний на коррозионную стойкость (некоторые наполнители могут набухать в растворителе).

4. Долгосрочная стабильность производительности:

• Периодически проверяйте прочность на растяжение.

• Избегайте длительного воздействия ультрафиолета. (PEEK GF без ингибиторов УФ-излучения постепенно желтеет, но механические свойства изменяются минимально.)

Листы из стекловолокна PEEK — это высокоэффективный материал, состоящий из PEEK и стекловолокна. Сохраняя основные свойства PEEK, «золота пластмасс», он значительно повышает свою прочность и жесткость за счет стекловолокна. Это ключевой материал для замены металлов в аэрокосмической, автомобильной, электронной и других областях. Его основная ценность заключается в балансе между легким весом и высокими характеристиками, «замене стали пластиком».