Peek vs PTFE: высокотемпературная конкуренция за герметичные материалы

Peek (Polyetheretherketone) и PTFE (политетрафторэтилен) являются двумя часто используемыми высокотемпературными герметизирующими материалами. Каждый имеет уникальные преимущества и ограничения производительности и подходит для различных операционных сценариев. Следующий сравнительный анализ фокусируется на ключевых аспектах производительности и суммирует их применимые области:

I. Сравнение основной производительности

1. Высокотемпературное сопротивление

PEEK: долгосрочная рабочая температура достигает 250 ° C, а краткосрочное сопротивление может достигать 310 ° C. Температура его теплового отклонения (HDT, 1,8 МПа) составляет приблизительно 315 ° C, а удержание механического свойства высокое при высоких температурах (прочность на растяжение при 200 ° C составляет более 80%).

PTFE: долгосрочная рабочая температура составляет приблизительно 260 ° C, но она легко смягчается при высоких температурах (> 200 ° C). Температура его теплового отклонения составляет всего 120 ° C (1,8 МПа), а его механические свойства значительно снижаются с повышением температуры (прочность на растяжение при 200 ° C составляет всего 30% от комнатной температуры).

Заключение: Хотя оба материала обеспечивают сходную долгосрочную температурную стойкость, Peek предлагает превосходную высокотемпературную механическую стабильность, что делает его подходящим для применений высокотемпературных, высоких давлений и несущих нагрузки.

2. Механические свойства

PEEK: Отличные общие механические свойства с прочностью растяжения 90-100 МПа, модулем упругости 3,6 ГПа, сильной сопротивлением ползучести (деформация на ползучести <1% при 200% при сжатии при 2000 ° C/22 часа).

PTFE: мягкий материал с прочностью растяжения всего 20-25 МПа и упругим модулем 0,5 ГПа, плохой сопротивлением ползучести (деформация ползучесть> 10% при 250 ° C/1000 часов) и высоким набором сжатия (приблизительно 30% деформация после 50% сжатия при 25 ° C/24 часа, более тяжелый при высоких температурах).

Заключение: жесткость, устойчивость к деформации и несущая нагрузка намного превышает устойчивость PTFE, что делает его подходящим для высоких уплотнений высокого давления. PTFE требует модификации (например, со стеклянным волокном или углеродным волокном), чтобы увеличить его прочность (прочность может достигать 40-50 МПа после заполнения), но все еще слабее, чем Peek.

3. Химическая стабильность

Взгляд: устойчив к большинству органических растворителей (таких как спирты и углеводороды), масла, и слабые кислоты и основания, но подвержены коррозии из высокополярных растворителей (таких как концентрированная серная кислота и азотная кислота) или высокотемпературные галогены (такие как расплавленная серная кислота).

PTFE: почти нереактивно со всеми химическими веществами (за исключением расплавленных щелочных металлов и элементарного фтора), его коррозионная устойчивость к сильным кислотам (аква -ревия), сильные основания и органические растворители делают его «царем пластиков».

Вывод: химическая стойкость PTFE превосходит заглядывание по всем направлениям, что делает его подходящим для среды с высоко коррозионными носителями.

4. Устойчивость к трению и износу

PEEK: Коэффициент трения составляет приблизительно 0,3 (необразованный), который может быть уменьшен до 0,15 путем заполнения PTFE или графитом. Он демонстрирует превосходную износостойкость и подходит для смазываемых динамических уплотнений.

PTFE: превосходная самосмазование (коэффициент трения 0,04 Nulbricated), но чистый PTFE подвержен износу холодного потока. Заполнение улучшает устойчивость к износу, что делает его подходящим для низкоскоростных, необразованных или пограничных применений смазки.

Заключение: чистый PTFE имеет более низкий коэффициент трения, но склонен к ношению; Peek обладает лучшей износостойкой стойкостью и подходит для среды герметизации со средними и высокими скоростями или абразивными частицами.

5. Обработка и стоимость

PEEK: Переработка требует высокотемпературного оборудования (температура впрыска 360-400 ° C), что приводит к сложным процессам и высоким затратам на сырье.

PTFE: простые в обработке (формование и раздвижение толкания), с контролируемой усадкой и низкими затратами на сырье.

Ⅱ. Краткое изложение преимуществ

Измерения производительности	Peek Seal преимущества	Преимущества печать PTFE
Высокая температура и сопротивление высокого давления	Отличная механическая стабильность при высоких температурах, в том числе ползучесть и сопротивление наборов сжатия	Немного более высокий предел верхней температуры для долгосрочного сопротивления, но значительное смягчение при высоких температурах
Механические свойства	Высокая прочность, высокая жесткость и сильная грузоподъемность	Требует модификации заполнителя; Чистый материал относительно мягкий
Химическая коррозия	Устойчивый к большинству средств массовой информации	Устойчивая почти ко всей химической коррозии (кроме расплавленных щелочных металлов и т. Д.)
Устойчивость к трениям и износу	После заполнения он предлагает отличную износостойкость, что делает его подходящим для динамического герметизации.	Он обладает отличными свойствами самосмнования, что делает его особенно подходящим для низкоскоростных, не смазочных приложений.
Расходы	Высокий	Низкий

Iii. Сравнение приложений

Типичные применения для Peek Seals

Высокотемпературные и применения высокого давления: нефтехимические (например, уплотнения скважины, реакторы высокого давления), авиационные двигатели (уплотнения топливных/гидравлических систем), автомобильные турбокомпрессоры (200-300 ° C высокие температуры и нефть высокого давления).

Динамические уплотнения: механические уплотнения и уплотнения насоса (требуют износостойкости и производительности несущей нагрузки).

Устойчивые к масляным/растворительным средам: гидравлические системы и смазочные масляные уплотнения (устойчивые к коррозии из минеральных и синтетических масел).

Типичные применения для уплотнений PTFE

Высокопрокативные среды: химические реакторы (подвергаются воздействию аква -региа, концентрированные кислоты/щелочи), фармацевтическое оборудование (кислые/растворительные среды), полупроводниковые линии чистки (гидрофторическая кислота и т. Д.).

Уплотнения с низкой нагрузкой/низкой скоростью: пищевая машина (например, поршневые уплотнения для наполнения напитков), клапаны ванной комнаты (вода/газовые уплотнения низкого давления).

Требования к низкофаршению: точные инструменты (например, механизмы фокусировки в оптическом оборудовании), криогенное оборудование (PTFE предлагает превосходную низкотемпературную прочность по сравнению с PEEK).

IV Рекомендации по выбору

Предпочитают PEEK, когда требования к герметизации включают высокие температуры (> 200 ° C) и высокие давления (> 10 МПа), динамическое трение и сопротивление масла/растворителя.

Предпочитаю PTFE, когда среда очень коррозийна (например, Aqua Regia или концентрированная кислота), условия эксплуатации имеют низкое давление и низкая скорость, или стоимость чувствительна (некоторые ползучесть приемлемы).

Варианты модификации: PTFE можно улучшить, заполнив его стеклянным волокном (для увеличения прочности) или углеродным волокном (для улучшения теплопроводности), или путем смешивания его с PTFE/PEEK, сузив разрыв с PEEK, сохраняя при этом более низкую стоимость, чем Pure Peek.

Таким образом, выбор между PEEK и PTFE требует всестороннего рассмотрения температуры, давления, коррозии среды, механической нагрузки и стоимости. У каждого есть свои уникальные преимущества в разных сценариях.