Как выбрать материалы PEEK и переработать их в листы и стержни PEEK?

I. Что такое сырье PEEK?

PEEK (полиэфирэфиркетон) — это высокоэффективный специальный инженерный пластик, принадлежащий к ароматическому полукристаллическому термопластичному полимерному материалу. Его молекулярная основа состоит из чередующихся эфирных связей (-O-) и кетоновых связей (-CO-), соединяющих бензольные кольца, что придает ему превосходные комплексные свойства:

Устойчивость к высоким температурам: температура длительной эксплуатации до 250 ℃ (краткосрочно 300 ℃), температура плавления примерно 343 ℃;

Высокая прочность: прочность на растяжение примерно 90-100 МПа, модуль упругости 3,6-4,0 ГПа, выдающаяся усталостная прочность;

Химическая коррозионная стойкость: Практически нерастворим во всех органических растворителях, кроме концентрированной серной кислоты;

Устойчивость к радиации: лучшая устойчивость к гамма-излучению, чем у традиционных пластиков;

Биосовместимость: Нетоксично, может пройти сертификацию медицинского уровня.

Сырье PEEK обычно имеет гранулированную форму, разделенную на чистый PEEK и модифицированный PEEK (например, наполненный стекловолокном/углеродным волокном, износостойкий модифицированный графит/PTFE и т. д.), широко используемый в высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая, медицинская, электронная и автомобильная промышленность.

II. Как выбрать высококачественное сырье PEEK?

Высококачественное сырье PEEK должно отвечать стабильным характеристикам, технологичности и требованиям применения. Их можно выбрать следующих размеров:

1. Определите требования к приложению

Выберите тип в зависимости от предполагаемого использования:

Чистый PEEK: используется в приложениях высокой чистоты (например, в медицинских имплантатах, полупроводниковых устройствах);

Наполненный/модифицированный PEEK: армирование из стекловолокна (GF) повышает жесткость, армирование из углеродного волокна (CF) повышает тепло/электропроводность, а ПТФЭ/графит снижает коэффициент трения.

2. Тестирование основных показателей эффективности

Молекулярная масса и распределение. Высокая молекулярная масса улучшает механические свойства, а равномерное распределение обеспечивает стабильность обработки;

Скорость течения расплава (MFR): отражает текучесть процесса. MFR чистого PEEK обычно составляет 2–10 г/10 мин (360 ℃/3,8 МПа), что требует совместимости с технологическим оборудованием;

Механические свойства. Прочность на растяжение, модуль упругости при изгибе и ударная вязкость должны соответствовать стандартам;

Термические свойства: температура стеклования (Tg≈143℃), температура плавления (Tm≈343℃), температура теплового искажения (HDT@260℃≥310℃);

Чистота и примеси: отсутствие черных пятен и цветных частиц; содержание ионов металлов (таких как Fe, Ni) ≤10 ppm (ниже для медицинского назначения).

3. Проверка квалификации поставщика

Выбирайте сертифицированных производителей; требовать отчеты об испытаниях партий материалов, включая ключевые данные, такие как MFR, плотность и механические свойства; отдавать приоритет поставщикам с возможностями НИОКР, которые могут адаптировать рецептуры (например, версии с низким выделением газа, устойчивые к гидролизу версии).

4. Внешний вид и физический осмотр

Однородный размер частиц: отсутствие прилипших, сломанных частиц или частиц неправильной формы.

Постоянный цвет: чистый PEEK должен быть светло-янтарного цвета; модифицированные материалы должны иметь устойчивый цвет без примесей;

Запах: Нет явного резкого запаха (материалы низкого качества могут выделять низкомолекулярные летучие вещества в результате разложения).

Стержень из полиэфирэфиркетона AHD (пластмассовый стержень из PEEK)

III. Как хранить сырье PEEK?

PEEK имеет низкую гигроскопичность (равновесная скорость поглощения влаги <0,5%), но неправильное длительное хранение может повлиять на производительность обработки или привести к ухудшению качества. Следует принять следующие меры предосторожности:

1. Экологический контроль

Температура: 20-30 ℃, избегайте высоких температур (> 50 ℃ может вызвать медленное термическое окисление);

Влажность: Относительная влажность <60%. Хотя гигроскопичность низкая, влажная среда может вызвать адсорбцию влаги на поверхности, что приведет к образованию пузырей во время обработки;

Свет: Хранить в защищенном от света месте (ультрафиолетовый свет может ускорить старение полимера).

2. Упаковка и хранение.

Сохраняйте оригинальную упаковку запечатанной (обычно это влагостойкий алюминиево-пластиковый пакет + картонная коробка). Неиспользованное сырье следует повторно запечатать;

Избегайте сильного давления при штабелировании (чтобы предотвратить разрушение частиц);

Храните вдали от химических реагентов (таких как кислоты и щелочи), чтобы избежать загрязнения.

3. Срок годности

Невскрытое сырье рекомендуется использовать в течение 12 месяцев. После вскрытия использовать в течение 6 месяцев (длительное воздействие может привести к загрязнению).

Лист полиэфирэфиркетона AHD (пластмассовый лист PEEK)

IV. Как обработать высококачественный лист PEEK и стержень PEEK?

Листы/стержни PEEK обычно производятся методом экструзионного формования. Ключевым моментом является предварительная обработка сырья, отладка оборудования и контроль процесса.

1. Предварительная обработка сырья: сушка.

Хотя PEEK имеет низкую гигроскопичность, его все равно необходимо высушить перед обработкой, чтобы удалить поверхностную влагу и предотвратить образование пузырей или разрушение во время экструзии:

Температура сушки: 120–150 ℃ (рекомендуется 150 ℃ для чистого PEEK; для модифицированных материалов следуйте рекомендациям поставщика);

Время высыхания: 4-6 часов (с использованием осушающей сушилки);

После высыхания: использовать немедленно, чтобы избежать вторичного впитывания влаги.

2. Выбор оборудования

Экструдер: рекомендуется использовать двухшнековый экструдер (соотношение L/D ≥ 32:1), чтобы обеспечить достаточную пластификацию материала; винт должен быть износостойким (PEEK, содержащий стекловолокно/углеродное волокно, склонен к износу).

Матрица: экструзионная матрица для листа/стержня должна иметь однородный канал потока, чтобы избежать застоя материала (головку матрицы можно отполировать, чтобы уменьшить выделение тепла при сдвиге); листовая матрица должна быть оборудована перфорированной пластиной + распределителем для обеспечения постоянной скорости потока расплава.

3. Управление параметрами процесса

Температура:

Ствол: задняя секция 280-320 ℃ (предварительный нагрев и пластификация), средняя секция 340-380 ℃ (плавление), передняя секция 360-400 ℃ (гомогенизация);

Штамп: 360-390 ℃ (немного ниже температуры разложения, чтобы избежать разрушения материала).

Давление: Скорость шнека 5-20 об/мин (низкая скорость снижает тепло сдвига), Противодавление 0,5-2 МПа (обеспечивает плотность расплава).

Охлаждение:

Лист: охлаждается трехвалковым каландром, чтобы избежать быстрого охлаждения, приводящего к внутреннему напряжению;

Бар: Охлаждение водяной баней, достаточная длина охлаждения (> 1 метр) для обеспечения полной кристаллизации.

Плата AHD 1 мм из PEEK

4. Последующая обработка

Отжиг: Листы/прутки можно отжигать при температуре 150–200 ℃ в течение 2–4 часов, чтобы устранить внутренние напряжения и улучшить стабильность размеров.

Обработка поверхности: Для получения особо гладкой поверхности лист можно отполировать.

5. Общие проблемы и решения

Пузырьки/серебряные пятна: Недостаточное высыхание → Увеличьте время высыхания;

Шероховатость поверхности: Слишком низкая температура головки → Увеличьте температуру головки;

Недостаточные механические свойства: Чрезмерное охлаждение → Снизьте температуру охлаждающей воды и увеличьте время охлаждения;

Неравномерный цвет: Неравномерное смешивание сырья → Усильте перемешивание перед сушкой или используйте цветную маточную смесь для предварительного диспергирования.

Качество ПЭЭК как высокоэффективного материала зависит от выбора сырья, условий хранения и технологии переработки. Путем тщательного выбора поставщиков, контроля условий хранения и оптимизации температуры экструзии, давления и последующей обработки можно производить высокопроизводительные листы/стержни из ПЭЭК, отвечающие потребностям высокотехнологичных применений.

AHD Стержень PEEK