PEEK最值得关注的性能有哪些?为何如此重要?

360影视 欧美动漫 2025-03-18 17:40 4

摘要:像 PVC、PE、PP、PU、ABS 这些名称,在生活中频繁出现,它们构成了我们身边大量的日常塑料制品,从玩具到文具,从包装到管材,塑料制品无处不在,不仅数量众多,价格也较为低廉。

塑料,常被用作廉价的代名词,算是我们日常生活中极为常见的材料,于大众的普遍印象里,常常与廉价、普通相关联。

当被问及与塑料有关的事物时,多数人脑海中首先浮现的,是街边小店免费提供的薄塑料袋,家中外观平常的塑料水管,常用的手机保护壳。


像 PVC、PE、PP、PU、ABS 这些名称,在生活中频繁出现,它们构成了我们身边大量的日常塑料制品,从玩具到文具,从包装到管材,塑料制品无处不在,不仅数量众多,价格也较为低廉。

PA、PC、POM、PPS 等材料相较于普通塑料,在性能上实现了巨大飞跃,具备更好的强度、耐温性、耐化学性等,综合性能显著提升,为工业生产带来了更多可能性,当然,其价格也随之大幅上涨,成为塑料领域中价格高昂的存在。

进一步来看,PAI、PSU、PEI、PPSU、PES、PTFE 等材料,一般人对它们了解甚少,但它们在航空航天、高端电子等前沿领域却发挥着至关重要的作用。

其中,PEEK 是全球塑料领域公认的性能卓越者。其性能强大到在诸多应用场景下,能够实现 “以塑代钢”。

PEEK最值得关注的性能特点有哪些?

在比强度方面,即拉伸强度与密度的比值,PEEK 远远超过钢和铝合金。这意味着在满足相同强度要求时,使用 PEEK 制成的部件可以更轻。同时,在介电常数和耐化学性上,PEEK 同样展现出明显优势,具备卓越的电气性能和化学稳定性。

以人形机器人为例,若其关节骨架和传动部件采用 PEEK 材料,能够显著提高强度,同时大幅减轻重量。在机器人领域,减轻自身重量就等同于提升了搬运货物等有效负荷能力,使机器人能够更高效地工作,如同为机器人配备了更强大的动力装置。

在航空航天领域,飞行器在飞行过程中会面临各种复杂的气流冲击和机械振动,PEEK 材料制成的部件凭借其高刚性和高韧性,能够可靠地保障飞行器的结构完整性和飞行安全。

对比其他塑料,PEEK 在刚性方面表现突出,远超同类产品。虽然有些工程塑料的刚性也能接近它,但这些材料普遍存在韧性不足、容易断裂的问题。

而 PEEK 的独特之处在于,它在保持超高刚性的同时,还具备极佳的韧性,成功突破了刚性和韧性通常呈反比的规律,实现了二者的完美结合。

谈到耐热性,PEEK 长期使用温度可达 250 度,在耐热性能方面,仅次于一种特殊的耐热塑料。相关资料表明,将 PEEK 在 250 度环境下保温 3 小时,其弯曲强度基本保持不变,展现出超强的热稳定性。

另外,PEEK 还是锂电池干电极技术中所使用的粘接剂,在耐磨性方面也十分出众,仅稍逊于某一特定材料。

以摩擦系数来衡量,数值越小代表耐磨性越好,PEEK 在此方面表现优秀。并且,在耐腐蚀性和电性能方面,PEEK 同样有着出色的表现。

PEEK 在耐腐蚀性和电性能方面表现出色。在化学工业等领域,其能够抵抗各种化学物质的侵蚀,确保设备的正常运行。在电气领域,PEEK 良好的电性能使其可用于制造绝缘部件。

对于人形机器人来说,其内部的电气系统和在复杂环境中作业时,PEEK 材料也能为机器人的稳定运行提供保障。这种综合的耐腐蚀性和电性能,使得 PEEK 能够在复杂的化学和电气环境中保持其性能,为设备的多功能性和可靠性提供了全面支持。

PEEK的发展历程

这种神奇的塑料是 1978 年由英国帝国化工研发出来的,但直到 20 世纪 90 年代才正式进入市场,开启商业化进程,属于发明和商业化时间都相对较晚的特种工程塑料。

这是为什么呢?

原因在于 PEEK 的生产工艺极为复杂,难度极大。直至现在,其生产市场都高度集中,全球仅有少数几家供应商。不过,令人欣喜的是,中国已经成功攻克了相关技术难题,打破了国际垄断。

1978 年,英国帝国化学工业公司(ICI)成功开发出 PEEK,开启了这种高性能材料的崭新时代,并率先将其应用于国防和军事工业领域。在随后的一段时间里,PEEK 凭借其优异的性能引发了广泛关注,然而由于技术和生产方面的限制,其发展较为缓慢。

1993 年,英国威格斯(Victrex)公司从 ICI 收购了 PEEK 业务,由此开启了 PEEK 的商业化进程,并呈现出垄断式发展态势,生产规模不断扩大,到 2003 年产能增加至 2800 吨 / 年。

在此期间,杜邦、巴斯夫、日本三井东压化学公司等也纷纷开发出类似产品,推动 PEEK 的应用从最初的军事领域逐渐拓展到工业和生物医学等民用领域。长期以来,PEEK 被巴黎统筹委员会列为战略物资,对中国实施封锁和禁运。

为满足国防和民用高科技发展的需求,中国将其列入 “七五” 至 “十五” 国家重点科技攻关项目以及 “863 计划” 展开研究。2005 年迎来了 PEEK 发展的新局面,赢创(Evonik)收购了吉大高新,索尔维(Solvay)收购了印度 Garda 的 PEEK 业务,市场竞争格局逐渐朝着多元化方向发展。

2009 年,中国金发科技股份有限公司、盘锦中润特塑有限公司等企业进入该领域,这标志着中国在 PEEK 生产技术上取得了重要突破,也推动了全球 PEEK 产业进入全面发展阶段。此后,PEEK 改性复合和加工技术不断发展,应用领域持续扩大。

从性能优势来看,PEEK 的强度表现十分突出,其比强度,也就是拉伸强度与密度的比值,远高于钢和铝合金等常见金属材料。以人形机器人为例,其关节骨架和传动部件使用 PEEK 材料,不仅能够承受高负荷,还能大幅减轻机器人自身重量,进而提高有效负荷。

在航空航天领域,飞行器需要在保证结构强度的同时尽量减轻重量以提升飞行性能,PEEK 的高比强度特性使其成为替代传统金属材料的理想选择,有助于制造出更轻便、更高效的航空航天器部件。这种高比强度的特性,使得 PEEK 在满足高强度需求的同时,能够有效降低整体结构的重量,为轻量化设计提供了极大的便利。

市场格局怎么样?

全球 PEEK 市场呈 “一超多强” 格局。英国威格斯是领军企业,产能约占全球 60%,凭先发优势与技术积累主导市场。比利时索尔维、德国赢创也是主要生产商,这些国际巨头在生产与应用领域占据主导。

但中国在 PEEK 领域投入研发,打破国外技术封锁与垄断。吉林中研高性能工程塑料有限公司经十余年自主研发,在合成、提纯、复合增强等方面实现多项创新突破,掌握全流程全国产化生产能力。

中研股份是全球第 4 家年产能达千吨级的企业,也是第 2 家能用 5000L 反应釜聚合生产的企业,现为中国市场销量最大的 PEEK 生产商。长春吉大特塑、盘锦中润特塑等企业也积极布局,推动中国 PEEK 产业发展,提升我国自主创新能力,为全球产业多元化注入活力。

PEEK 因高性能与特殊生产工艺,成本较高。研发技术等有强封锁性,企业投入巨大;全流程生产要求高、工序复杂,关键步骤需长周期高投入;工艺参数积累形成壁垒,后来者突破难。不过,技术进步与生产规模扩大有望降低成本,关键在于技术创新与规模效应,优化工艺、提高效率、扩大份额可拓展应用市场。

虽目前成本高,但技术创新与产业发展使其前景广阔。在航空航天助力飞行器轻量化与高性能化;在人形机器人为关节和传动部件提供可靠材料;在电子电气凭耐腐蚀性和电性能保障高端设备发展。成本降低后,有望在汽车、医疗、能源等更多领域大规模应用,推动产业技术升级。

来源:材料技术

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