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聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）是一種工程塑料，由英國原ICI公司于1978年開發(fā)成功，并于20世紀(jì)80年代初期由英國的威格斯（Victrex）公司實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)。

聚醚醚酮分子結(jié)構(gòu)中含有對甲基丙烯酸酯側(cè)鏈和對苯二甲酸酐側(cè)鏈，分子量分布較寬，側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)活性較高。PEEK玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度介于143~162℃，熔點(diǎn)介于343~387 ℃，可由4,4’-二氟二苯甲酮與對苯二酚在堿金屬鹽存在下進(jìn)行親核反應(yīng)制備。

聚醚醚酮不僅具有耐高溫性，還具備優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，耐磨性，耐化學(xué)腐蝕性，電氣性能，環(huán)保特性以及耐水解性，在航空航天、汽車制造、電子電氣、醫(yī)療能源電力、機(jī)械、汽車涂料等領(lǐng)域均有應(yīng)用。

中文名聚醚醚酮

外文名Polyetheretherketone 

別   名PEEK

特   性良好的生物相容性、耐熱性、優(yōu)良的力學(xué)性能等

發(fā)展歷史

1962年，美國杜邦公司的Bonner，以及1964年英國帝國化學(xué)公司的Goodman，分別探索了通過親電取代反應(yīng)合成聚芳醚酮的方法。但由于生成的聚芳醚酮具有較高結(jié)晶性，在多種溶劑中幾乎不溶，常在聚合尚未完成時(shí)便從體系中析出，從而導(dǎo)致其分子量偏低。

隨后，英國帝國化學(xué)公司在親核取代反應(yīng)方面取得技術(shù)突破，成功開發(fā)了合成聚芳醚酮的工藝。1977年，他們率先開展聚醚酮這一聚芳醚酮新品種的研究，并于1980年實(shí)現(xiàn)商品化。至1982年，聚醚酮的產(chǎn)量已達(dá)1000噸，同年，日本住友化學(xué)公司與帝國化學(xué)公司在日本的合資企業(yè)也開始銷售聚醚醚酮產(chǎn)品。

自從聚醚醚酮樹脂問世以來，因其在及領(lǐng)域的重要應(yīng)用價(jià)值，被多國列為戰(zhàn)略物資并受到出口限制。在我國，該材料的研發(fā)被納入多個(gè)國家重大科技專項(xiàng)。作為一種優(yōu)異的耐磨減摩材料，聚醚醚酮相比聚四氟乙烯在承載和耐磨性能上更具優(yōu)勢，適用于無潤滑、重載、低速及復(fù)雜環(huán)境下，未來有望替代傳統(tǒng)金屬材料。

理化性質(zhì)

聚醚醚酮的物理性能

（1）耐熱性：PEEK為耐高溫?zé)崴苄詷渲埸c(diǎn)334℃（與聚四氟乙烯相似），長期使用溫度（UL溫度指數(shù)）250 ℃，短期工作溫度達(dá)300 ℃；

（2）柔韌性：優(yōu)于聚酰亞胺和二苯醚樹脂；

（3）阻燃性：UL94V-0級自燃性，低發(fā)煙；

（4）耐藥性：只溶于濃；

（5）加工成型性：流動(dòng)性好，便于二次加工。尤其適用于靜電粉末噴涂槽絕緣、擠出成型薄膜和印刷線路板、絕緣結(jié)構(gòu)件的注射成型等。

聚醚醚酮的力學(xué)性能

制備與合成

聚醚醚酮由4,4’-二氟二苯甲酮與對苯二酚在堿金屬鹽存在下進(jìn)行親核置換反應(yīng)制備而成，控制反應(yīng)溫度為140~150℃，降低對苯二酚的損失量和抑制副反應(yīng)發(fā)生，然后逐漸升溫，聚合物溶解，當(dāng)溫度達(dá)320℃時(shí)，反應(yīng)完全。

聚合物的相對分子質(zhì)量取決于反應(yīng)物二氟二苯甲酮與對苯二酚的摩爾比。若二氟二苯甲酮稍過量（5%），則聚合物將具有氟端基，氟端基比酚式羥基做端基具有更好的熱穩(wěn)定性。

在不銹鋼反應(yīng)釜中加入20mol的4,4-二氟二苯甲酮（4364 g）、20 mol的對苯二酚（2202 g）以及12kg二苯砜（溶劑）。該設(shè)備配有攪拌器、氮?dú)廨斎肟诤涂諝饫淠?。將上述混合物在攪拌條件下加熱至180℃，混合物逐漸溶解形成幾乎無色的溶液。隨后，加入19.4 mol的無水碳酸鈉（2056 g）和1.0 mol的無水碳酸鉀（138g），在氮?dú)鈿夥障吕^續(xù)升溫至200 ℃并保溫1 h，之后進(jìn)一步升至250 ℃，再加熱至320 ℃并維持溫度2.5h以完成聚合反應(yīng)。

反應(yīng)結(jié)束后使體系冷卻，所得固體產(chǎn)物經(jīng)碾磨處理，并使用孔徑為500μm的篩網(wǎng)進(jìn)行篩選。為除去殘留的二苯砜和無機(jī)鹽雜質(zhì)，使用清洗兩次、去離子水清洗兩次、Zui后用/甲醇混合液再清洗兩次。洗滌后的產(chǎn)物在140℃條件下進(jìn)行真空干燥，Zui終獲得灰白色、具有柔韌性的聚合物薄片。

加工方式

聚醚醚酮雖然熔點(diǎn)高達(dá)334℃，具有良好的熔融流動(dòng)性和熱穩(wěn)定性，因此具有較為理想的成型性能。聚醚醚酮通常以顆粒、粉末、細(xì)粉三種產(chǎn)品應(yīng)市，能用傳統(tǒng)的熱塑性塑料成型加工方法加工。顆粒用于注塑成型制件和擠出成型單絲及電線包覆、管棒、型材、片膜；粉末用于增強(qiáng)、填充、合金等復(fù)合擠出造粒；而細(xì)粉用于涂層及模壓成型部件。

應(yīng)用領(lǐng)域

石油勘探

地質(zhì)勘探中，為分析巖石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，科研人員通常使用數(shù)據(jù)記錄裝置和探頭（如聲學(xué)、輻射和電學(xué)探測器）來輔助識別地下油藏。這類應(yīng)用對材料提出了極高要求，即不僅需具備優(yōu)異的耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度，還需應(yīng)對復(fù)雜形狀設(shè)計(jì)和探測功能需求，這使得傳統(tǒng)材料難以勝任。因此，必須選用易于加工、能耐受高達(dá)200℃溫度和140MPa壓力，同時(shí)兼具zhuoyue化學(xué)穩(wěn)定性、電氣性能與抗輻射能力的材料，而聚醚醚酮及其30%玻纖增強(qiáng)改性版本因滿足這些苛刻條件，已被石油行業(yè)廣泛采用。

電子電氣

近年來，電子電氣行業(yè)逐步發(fā)展成為聚醚醚酮樹脂的第二大應(yīng)用領(lǐng)域，主要得益于其優(yōu)異的電絕緣性能。即使在高溫、高壓或高濕等苛刻環(huán)境中，聚醚醚酮依然能夠穩(wěn)定發(fā)揮絕緣作用。其高純度特性使其成為半導(dǎo)體制造中減少硅片污染的理想材料。在超純水輸送系統(tǒng)中，聚醚醚酮制成的管道、閥門與泵可有效防止二次污染。此外，聚醚醚酮在廣泛溫度范圍內(nèi)不易變形，適用于熱焊等高溫工藝，因此被用于制造晶圓托盤、電子絕緣膜和連接器件。

航空航天

聚醚醚酮樹脂Zui早是在航空航天領(lǐng)域里獲得應(yīng)用的，它可以代替鋁、鈦和其他金屬材料制造各種飛機(jī)內(nèi)、外零部件。低密度和良好的加工性使其可直接加工成型要求精細(xì)的零部件，加上良好的耐水解性和耐腐蝕性，聚醚醚酮可用來制備飛機(jī)外部零件；PEEK本身具有優(yōu)異的阻燃性，燃燒時(shí)的發(fā)煙量和有毒氣體的釋放量少，常被用來制造飛機(jī)的內(nèi)部零件。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可以利用它固有的阻燃性能來降低火災(zāi)的危害程度。因此，聚醚醚酮還可制作火箭用電池槽、螺栓、螺母及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件等。

汽車制造

高性能聚醚醚酮成為汽車中鋼、鋁、青銅、鈦等高性能金屬零件的替代者，如發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)罩材料，傳動(dòng)、制動(dòng)和空調(diào)系統(tǒng)中的ABS閥、軸承軸襯、墊片、密封件、齒輪、離合器齒環(huán)等各種零部件，還用于渦輪壓縮機(jī)、泵、閥、電線電纜、座位調(diào)節(jié)件、標(biāo)準(zhǔn)件等。

醫(yī)療

由于具備優(yōu)異的耐高溫性能，聚醚醚酮樹脂被廣泛應(yīng)用于制造用于滅菌處理的器械組件及氣相色譜儀、液相色譜儀的零件。在134℃下，PEEK可承受多達(dá)30000次高壓蒸汽滅菌循環(huán)，適用于重復(fù)使用、對無菌要求高的手術(shù)和牙科器械。此外，PEEK在熱水蒸汽、化學(xué)溶劑及各類化學(xué)品環(huán)境中仍保持良好的機(jī)械強(qiáng)度、抗應(yīng)力和水解穩(wěn)定性，適合制成可高溫消毒的醫(yī)療設(shè)備。更重要的是，它無毒、質(zhì)量輕且耐腐蝕，與人體骨骼的性能相近，能夠與生物組織良好結(jié)合，是用于人體骨骼替代材料的理想選擇，代表了其在醫(yī)療領(lǐng)域的重要用途。

其他

PEEK材料已被逐步引入高端廚房設(shè)備領(lǐng)域，例如可作為自動(dòng)咖啡機(jī)中蒸煮探針和蒸汽旋塞的金屬替代材料，具備良好的耐熱性與化學(xué)穩(wěn)定性。此外，PEEK也適用于靜電噴涂和流化床噴涂技術(shù)，用于在金屬等基材表面形成耐高溫、耐腐蝕的保護(hù)涂層，未來，這種粉末涂層工藝有望在防腐工程、家電、電子和機(jī)械等多個(gè)行業(yè)中展現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。PEEK還可用于制造液相色譜儀用填充柱和連接用的超細(xì)管、液晶玻璃用載架等材料。

市場

歐洲

2024年，歐洲在全球PEEK市場中占據(jù)約38%的份額，其lingxian地位不僅依托于如英國威格斯（Victrex）等企業(yè)所構(gòu)建的技術(shù)優(yōu)勢，還得益于航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端與電動(dòng)汽車輕量化等高端制造領(lǐng)域的持續(xù)需求。

亞太

截至2024年，亞太地區(qū)在全球PEEK市場中占比達(dá)37%，是增速Zui快的區(qū)域，近五年復(fù)合增長率達(dá)7%。中國和日本是主要驅(qū)動(dòng)力。中國在新能源汽車（如單車電控系統(tǒng)用量達(dá)1.2~2.0kg）和半導(dǎo)體（晶圓載具國產(chǎn)替代率超40%）領(lǐng)域?qū)EEK需求快速增長；日本東麗開發(fā)的超低摩擦PEEK材料用于機(jī)器人關(guān)節(jié)，不僅減重35%，還降低能耗22%，進(jìn)一步推動(dòng)區(qū)域市場擴(kuò)張。

北美

截至2024年，北美PEEK市場占全球份額的25%，需求保持穩(wěn)定，主要集中在半導(dǎo)體制造和領(lǐng)域。美國在這兩大行業(yè)處于技術(shù)lingxian地位，對PEEK材料的性能與可靠性要求極高。例如，PEEK被應(yīng)用于極紫外光刻（EUV）設(shè)備的真空腔體密封環(huán)，能承受280℃以上高溫，滿足3nm制程對潔凈度的苛刻要求；在方面，CF/PEEK復(fù)合材料用于深海潛航器密封件，實(shí)現(xiàn)抗壓強(qiáng)度超220MPa，同時(shí)降低約19%的全生命周期成本。

德國贏創(chuàng)德固賽（Evonik Degussa）的?VESTAKEEP??系列是的高性能聚醚醚酮（PEEK）材料，以其zhuoyue的耐高溫性、機(jī)械強(qiáng)度、耐化學(xué)腐蝕及生物相容性著稱，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療植入、汽車及電子電氣等高端領(lǐng)域。

核心產(chǎn)品系列與特性

根據(jù)應(yīng)用場景的不同，VESTAKEEP? PEEK主要分為以下幾個(gè)關(guān)鍵系列：

?通用與工業(yè)級系列?：

?1000/2000/3300/4000/5000系列?：涵蓋從低粘度到高粘度的多種規(guī)格。例如，?VESTAKEEP 1000G? 具有低粘度，適合薄壁注塑；?VESTAKEEP5000G? 擁有極高粘度，適用于厚壁部件或高強(qiáng)度擠出成型 。

?增強(qiáng)改性系列?：包括玻璃纖維增強(qiáng)（如 ?2000GF30?，提升剛性與尺寸穩(wěn)定性）和碳纖維增強(qiáng)（如 ?2000CF30?，具備高強(qiáng)度、低摩擦及防靜電特性），廣泛用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件、航空結(jié)構(gòu)件及半導(dǎo)體晶圓治具 。??

?醫(yī)療與生物相容系列?：

?Care 系列?：專為醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)，如?VESTAKEEP Care M40R? 和 ?M40G?。該系列材料耐輻射滅菌（伽馬射線、環(huán)氧乙烷、蒸汽），符合 ISO10993 生物相容性標(biāo)準(zhǔn)，常用于骨科植入物、牙科基臺及微創(chuàng)手術(shù)器械 。

?i-Grade 植入級?：如 ?i4 G? 和?i5 G?，具有骨傳導(dǎo)特性，適用于長期人體植入，如脊柱融合器及關(guān)節(jié)置換部件 。??

?特殊加工與增材制造系列?：

?3D 打印專用料?：包括長絲型號（如?iC4612 3DF?）和粉末型號，適配 FDM 及粉末床熔融工藝，用于制造個(gè)性化醫(yī)療假體及復(fù)雜工業(yè)零件 。

?薄膜與粉末?：如 ?Film 0FH90?用于高性能薄膜應(yīng)用，?5000P? 為高粘度粗粉，適用于模壓成型 。??

典型物理性能參數(shù)

VESTAKEEP? PEEK材料通常具備以下共性優(yōu)勢（具體數(shù)值依牌號略有差異）：

?耐高溫?：熔點(diǎn)約 ?340°C?，長期使用溫度可達(dá)?260°C? 。

?機(jī)械性能?：拉伸模量通常在 ?3500 MPa?左右，具有優(yōu)異的抗蠕變性和疲勞強(qiáng)度 。

?耐化學(xué)性?：對酸、堿及有機(jī)溶劑具有極強(qiáng)的抵抗力，耐水解性能優(yōu)異。

?阻燃性?：天然達(dá)到 ?UL94 V-0?阻燃等級，且燃燒發(fā)煙量低 。

?電性能?：體積電阻率高介電強(qiáng)度優(yōu)異，適合高頻高壓絕緣應(yīng)用 。