The most expensive plastic? PI ? PEEK？what's the difference？

В области промышленных материалов полиимид (ПИ) и полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) считаются «звездами-близнецами на вершине пирамиды пластмасс».

PI — это высокоэффективный полимер, содержащий имидные кольца, известный своей чрезвычайно высокой термостойкостью (длительная 260–300 ℃) и сверхнизкой диэлектрической проницаемостью, что делает его «невидимой броней» для гибких печатных плат и слоев теплоизоляции спутников. PEEK, с другой стороны, представляет собой полукристаллический термопласт, содержащий связи эфир-кетон, известный своей высокой прочностью, химической стойкостью и биосовместимостью, что делает его предпочтительным материалом для медицинских имплантатов и компонентов аэрокосмической промышленности.

Хотя оба они относятся к категории специальных инженерных пластиков, их молекулярная структура приводит к разным пиковым характеристикам: PI превосходит «высокотемпературную изоляцию и электронные свойства», а PEEK известен своей «прочностью, ударной вязкостью и коррозионной стойкостью». Когда мы помещаем эти два «промышленных предмета роскоши» в одну и ту же систему координат, мы обнаруживаем их явные различия в устойчивости к высоким температурам, механических свойствах и сценариях применения. Это сравнение покажет, как высококачественные пластмассы переписывают отраслевые правила посредством «ценообразования, основанного на характеристиках».

Лист полиэфирэфиркетона AHD

Ⅰ. Почему эти два материала такие дорогие?

Высокая цена на данную продукцию обусловлена несколькими факторами:

1. Сложный процесс синтеза

2. Высокая стоимость мономера.

3. Высочайшая производительность, которую трудно заменить.

4. Рыночный спрос сконцентрирован в элитном секторе.

AHD Полиэфирэфиркетоновый стержень

Полиимид (PI) и полиэфирэфиркетон (PEEK) представляют собой высокоэффективные специальные инженерные пластики. Они дороги из-за своих превосходных характеристик и сложного синтеза, но имеют существенные различия в химической структуре, основных свойствах и сценариях применения.

Ⅱ. Химическая структура и основные свойства

	Полиимид (ПИ)	Полиэфирэфиркетон (PEEK)
Молекулярная структура	Основная цепь содержит имидное кольцо (-CO-N-CO-), образованное в результате конденсационной полимеризации ароматических диангидридов (таких как пиромеллитовый диангидрид) и диаминов (таких как 4,4'-диаминодифениловый эфир), содержащее многочисленные сопряженные двойные связи и жесткие кольца.	Основная цепь содержит эфирные связи (-O-) и кетоновые связи (-CO-), образованные в результате нуклеофильной замещенной конденсационной полимеризации 4,4'-дифторбензофенона и гидрохинона, полукристаллического ароматического полимера.
Внешний вид и морфология	Из него можно изготавливать пленки, волокна (арамид ПИ), формовочные массы, пенопласты и т. д., и он в основном представляет собой твердое вещество желтого или янтарного цвета.	Обычно это светло-бежевый или светло-коричневый гранулированный материал, термопластичный материал, который можно обрабатывать из расплава (литье под давлением, экструзия).

Компания AHD является одним из дистрибьюторов материалов PI.

Ⅲ. Сравнение производительности ядра

1. Устойчивость к высоким температурам

ПИ: Превосходно. Длительная рабочая температура 260-300 ℃ (некоторые разновидности достигают 350 ℃), кратковременная выдержка 500 ℃ (например, термоизоляция в аэрокосмической отрасли); температура стеклования (Tg) обычно >300℃, некоторые разновидности >400℃.

PEEK: долговременная рабочая температура 250 ℃, кратковременная выдержка 300 ℃; Tg примерно 143 ℃, температура плавления (Tm) 343 ℃.

Вывод: PI демонстрирует более высокую стабильность в высокотемпературных средах, что делает его особенно подходящим для экстремальных температурных условий (например, теплоизоляция ракет, высокотемпературные изоляционные слои).

2. Механические свойства

ПИ: Предел прочности 100-300 МПа (пленки могут достигать более 200 МПа), модуль упругости 2-5 ГПа, относительно хрупкий (формовочные массы требуют упрочнения).

PEEK: Предел прочности 90-100 МПа, модуль упругости 3,6 ГПа, удлинение при разрыве 30-50% (жестче, чем PI), прочность близка к алюминиевому сплаву.

Устойчивость к истиранию: PEEK содержит эфирные связи и кристаллическую структуру, что обеспечивает превосходную стойкость к истиранию; обычно используется в подшипниках и шестернях. PI имеет умеренную стойкость к истиранию и в основном используется в устройствах, не требующих трения.

Вывод: PEEK имеет более сбалансированные общие механические свойства (сочетание прочности и ударной вязкости), тогда как PI имеет более высокую прочность, но более хрупкий.

3. Химическая коррозионная стойкость

PI: Устойчив к большинству органических растворителей (таких как ацетон, ДМФ), слабым кислотам и основаниям, но не устойчив к сильным щелочным растворам (таким как концентрированный NaOH) и сильным окислителям (таким как концентрированная серная кислота).

ПИК: Превосходно. Нерастворим в любых распространенных растворителях (включая концентрированную азотную кислоту и плавиковую кислоту), за исключением концентрированной серной кислоты, его химическая коррозионная стойкость близка к стойкости политетрафторэтилена (ПТФЭ).

Вывод: PEEK демонстрирует большую стабильность в высококоррозионных средах (таких как химические трубопроводы и оборудование для очистки полупроводников).

4. Электрические и оптические свойства.

Диэлектрические свойства: PI имеет диэлектрическую проницаемость (Dk) 2,8–3,5 (низкая частота) и диэлектрические потери (Df) <0,002, что делает его идеальным изоляционным материалом для высокочастотных электронных устройств (таких как антенны 5G и гибкие печатные платы).

PEEK обычно имеет более низкие диэлектрические свойства (Dk≈3,2, Df≈0,003) и используется только для общей изоляции.

Светопропускание: пленки PI (например, CPI) можно сделать бесцветными и прозрачными (для складных экранных покрытий), тогда как PEEK непрозрачен.

Вывод: PI — «король диэлектриков» в области электроники, преимущество, которого нет у PEEK.

5. Биосовместимость

ПИК: Отлично. ПЭЭК медицинского назначения может интегрироваться с костной тканью человека (модуль упругости близок к кости), нетоксичен и используется в устройствах для спондилодеза и искусственных суставах.

PI: Плохая биосовместимость (некоторые разновидности цитотоксичны), редко используется для имплантации in vivo.

Вывод: PEEK является предпочтительным пластиком для медицинских имплантатов; ПИ практически не используется.

6. Радиационная стойкость

ПИ: Чрезвычайно высокий. Выдерживает высокоэнергетическое излучение, такое как гамма-лучи и рентгеновские лучи (доза > 10⁹ Гр), используемое в спутниках и компонентах ядерных реакторов.

PEEK: Умеренная радиационная стойкость (доза < 10⁶ Гр), ухудшается при длительном облучении.

AHD является одним из дистрибьюторов PI.

Ⅳ. Области обработки и применения

1. Методы обработки

Инструкция по изготовлению: Сложный процесс. Для этого требуется приготовление предшественника полиаминовой кислоты (состояние раствора) с последующим литьем, формованием и, наконец, высокотемпературной имидизацией (обезвоживание и циклизация 300-400 ℃); Трудно плавить напрямую (температура разложения ниже температуры плавления).

Лист PEEK: обработка термопластов. Может подвергаться непосредственному впрыскиванию расплава, экструзии и механической обработке (точение, фрезерование, строгание, шлифование); Широкое окно обработки (температура плавления 343 ℃, температура разложения > 500 ℃), подходит для формования сложных деталей.

2. Основные сценарии применения

Типичные применения PI	Типичные применения PEEK
Электроника: базовая пленка для гибкой печатной платы (FPC), складная крышка экрана OLED (CPI), пленка для упаковки чипов, высокочастотная антенна.	Медицинские: устройства для спондилодеза, искусственные кости, зубные имплантаты, хирургические инструменты.
Аэрокосмическая отрасль: подложки спутниковых солнечных элементов, теплоизоляционные слои ракет, изоляционные слои проводки самолетов.	Аэрокосмическая промышленность: компоненты двигателя (подшипники, уплотнения), разъемы топливопроводов.
Промышленное применение: высокотемпературная изоляционная бумага, клинья для пазов двигателей, пуленепробиваемое волокно (арамид PI).	Применение полупроводников: пластинчатые приспособления, полировальные диски CMP, коррозионностойкие трубы.
Военная промышленность: Слои теплозащиты ракет, обтекатели антенн РЛС.	Автомобильная промышленность: трансмиссионные механизмы, компоненты масляных насосов (легкая альтернатива металлам).

Пластиковый лист PEEK

Ⅴ. Резюме: Как выбрать между PI и PEEK?

Сценарии требований	Расставьте приоритеты PI	Отдавайте приоритет PEEK
Экстремально высокие температуры (> 300 ℃)	√ (например, изоляция ракет, высокотемпературные изоляционные слои)	× (предел длительного использования: 250 ℃)
Высокочастотная электроника/гибкие дисплеи	√ (Низкая диэлектрическая прозрачная пленка)	× (Общие диэлектрические свойства)
Медицинские имплантаты/Биосовместимость	× (Биотоксичность)	√ (Остеоинтеграция, нетоксичный)
Высокоагрессивные среды (кроме концентрированной серной кислоты)	× (Не устойчив к сильным щелочам/окислителям)	√ (Устойчив практически ко всем растворителям)
Литье сложных деталей (литье под давлением/экструзия)	× (Требуется имидизация, процесс плавления затруднен)	√ (Термопластик, гибкая обработка)
Устойчивость к радиации/экстремальные аэрокосмические условия	√ (чрезвычайно высокая радиационная стойкость)	× (Умеренная радиационная стойкость)

PI — это «потолок высокотемпературной изоляции и электронных материалов», а PEEK — «прочный и устойчивый к коррозии универсальный инженерный пластик». Благодаря своим взаимодополняющим свойствам каждый из них монополизирует различные высокотехнологичные области и вместе представляет собой «двух гигантов» специальных инженерных пластмасс.

Тонкий лист AHD PEEK

Самый дорогой пластик? ПИ? ПЭК？в чем разница？