Volledige Analyse van Polyetheretherketon (PEEK)

I. Fysische en Chemische Eigenschappen

Polyetheretherketon (PEEK, CAS-nr.: 29658-26-2) is een semi-kristallijne thermoplastische speciale technische kunststof. De moleculaire keten wordt afwisselend verbonden door etherbindingen (-O-), ketonbindingen (-CO-) en benzeenringen, wat het uitstekende algehele eigenschappen geeft. De belangrijkste kenmerken zijn:

1. Fysische Eigenschappen

• Dichtheid: 1,3 g/cm³. De dichtheid van gemodificeerde materialen is veel lager dan die van metalen (bv. de dichtheid van aluminiumlegering is 2,7 g/cm³), wat een lichtgewicht voordeel biedt.
• Temperatuurbestendigheid:
  • Smeltpunt is 334°C en de continue gebruikerstemperatuur bereikt 260°C. De warmtevervormingstemperatuur (HDT) van glasvezelversterkt type is 310°C en van koolstofvezelversterkt type 320°C.
  • Thermische ontbindingstemperatuur is 550°C. Het kan worden verwerkt door spuitgieten en extrusie binnen een breed temperatuurbereik van 340-420°C.
• Mechanische sterkte:
  • Treksterkte is 92 MPa en elasticiteitsmodulus is 3,8 GPa. Na koolstofvezelversterking neemt de treksterkte toe tot 210 MPa en de specifieke sterkte overtreft die van staal.
  • Het heeft uitstekende vermoeiingsweerstand. Onder wisselende spanning kan het metalen tandwielen vervangen, met een levensduur die meer dan 3 keer wordt verlengd.
• Elektrische Eigenschappen:
  • Diëlektrisch verlies is slechts 0,002 (bij 1 MHz) en diëlektrische sterkte is >20 kV/mm. Het behoudt stabiele isolatieprestaties in hoge temperatuur- en vochtige omgevingen.
  • Oppervlakteweerstand is instelbaar (10⁵-10⁸ Ω/m²), wat voldoet aan de antistatische eisen van elektronische componenten.

2. Chemische bestendigheid

• Het heeft een extreem sterke corrosiebestendigheid. Behalve geconcentreerd zwavelzuur is het onoplosbaar in organische oplosmiddelen, sterke zuren en basen. De prestaties nemen niet significant af na 800 uur onderdompeling in kokend water.
• Het heeft uitstekende hydrolysebestendigheid en kan worden gebruikt voor hogedrukstoomsterilisatie (134°C, 2 uur), wat voldoet aan medische sterilisatie-eisen.

3. Andere Kenmerken

• Vlamvertragend: Bereikt UL 94 V-0 klasse zonder toevoeging van vlamvertragers en produceert zeer weinig rook tijdens verbranding.
• Biocompatibiliteit: Voldoet aan ISO 10993-standaard, heeft geen cytotoxiciteit en kan in het menselijk lichaam worden geïmplanteerd.
• Slijtvastheid: De wrijvingscoëfficiënt is slechts 0,12 (na composietmodificatie) en de slijtlevensduur is meer dan 5 keer die van gewone technische kunststoffen.

II. Kernapplicaties

Vanwege zijn eigenschappen van "hittebestendigheid, hoge sterkte, corrosiebestendigheid en gemakkelijke verwerking" wordt PEEK veel gebruikt in hoogwaardige productiegebieden. De belangrijkste marktsegmenten zijn:

1. Medisch en Gezondheid (25% Marktaandeel)

• Implantaten: 3D-geprinte schedelprotheses, tussenwervelfusiekooien, kunstgewrichten, enz. Hun botintegratiekracht is 40% hoger dan die van titaniumlegering en er is geen risico op metaalionafgifte.
• Chirurgische Instrumenten: Handvatten van hoge temperatuursterilisatie-instrumenten en tandheelkundige implantaat abutments, die herhaalde hogedrukstoomsterilisatie kunnen weerstaan.
• Medische Apparatuur: MRI-compatibele stents en dialyzerafdichtingen, waardoor metaalinterferentie met beeldvormingsonderzoek wordt vermeden.

2. Lucht- en Ruimtevaart (20% Marktaandeel)

• Constructieonderdelen: Vliegtuigmotor gondeldeuren, stoelframes, landingsgestelonderdelen. Ze verminderen het gewicht met 20-30% terwijl de corrosiebestendigheid wordt verbeterd.
• Elektronische Componenten: Satelliet zonnepaneel substraten en hoogfrequente connectoren, die stabiel werken bij extreme temperaturen van -200 tot 260°C.

3. Nieuwe Energievoertuigen (18% Marktaandeel)

• Vermogenssysteem: Motorvermogenmodule covers en batterijpakket afdichtingsringen (bv. exclusieve leverancier voor CATL's 4680-batterijen), die elektrolytcorrosie en hoge temperaturen kunnen weerstaan.
• Lichtgewichtcomponenten: Tesla's Optimus humanoïde robotgewrichten en lagers gebruiken PEEK, waardoor het totale gewicht van de robot met 10 kg wordt verminderd en de bewegingssnelheid met 30% toeneemt.

4. Industriële Machines (22% Marktaandeel)

• Slijtvaste Componenten: Hogedrukpompafdichtingsringen en versnellingsbaklagers. Hun levensduur is 2 keer langer dan die van metalen componenten onder niet-gesmeerde omstandigheden.
• Chemische Apparatuur: Reactorvoeringen en ultra-pure medium transportleidingen, die bestand zijn tegen sterke zuren en basen.

5. Elektronische Informatie (10% Marktaandeel)

• Halfgeleiders: Waferdragers en chiptestboxen. De verwerkte microgaten hebben geen braam en de dimensionale stabiliteit bereikt ±0,01 mm.
• 5G/6G: Hoogfrequente radomes en printplaten. Hun diëlektrisch verlies is slechts 0,002, wat voldoet aan de eisen van hoogwaardige signaaltransmissie.

6. Opkomende Gebieden

• Humanoïde Robots: Een enkele robot vereist 6-10 kg PEEK-materialen, die worden gebruikt in gewrichtsmodules en transmissieonderdelen om metalen te vervangen voor lichtgewicht en vermoeiingsweerstand.
• 3D-printen: Gepersonaliseerde componenten (zoals lucht- en ruimtevaartmotor statorbehuizingen) worden geprint met selectieve lasersintertechnologie (SLS).