聚醚醚酮樹脂的研究進展

聚醚醚酮樹脂的研究進展

1peek樹脂在塑料中的使用peek是一種性能優(yōu)異的特殊土木工程。與其他特殊的混凝土相比，具有許多顯著的優(yōu)點，如耐高低溫、性能優(yōu)美、自潤滑、耐酸、耐水性好、耐水性好、耐鹽性、耐鉻、耐水性、耐水性好、耐水性好、耐水性好、耐水性好、耐水性好、耐水性好、耐水性好、耐鹽性好、耐水性好、耐水性好、耐水性好、耐水性好、耐鹽性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水性、耐水。耐高溫PEEK樹脂具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(143℃)和熔點(334℃),這是它可在有耐熱性要求的用途中可靠應用的理由之一。其負載熱變型溫度高達316℃(30%GF或CF增強牌號),連續(xù)使用溫度為260℃。機械特性PEEK樹脂是韌性和剛性兼?zhèn)洳⑷〉闷胶獾乃芰?。特別是它對交變應力的優(yōu)良耐疲勞性是所有塑料中最出眾的,可與合金材料媲美。自潤滑性(耐腐蝕性)PEEK樹脂在所有塑料中具有出眾的滑動特性,適合于嚴格要求低摩擦系數(shù)和耐摩耗用途使用。特別是碳纖、石墨、聚四氟乙烯各占10%比例混合改性的滑動牌號或30%CF增強牌號等均為具有優(yōu)異滑動特性的牌號。耐化學藥品性PEEK樹脂具有優(yōu)異的耐化學藥品性,在通常的化學藥品中,能溶解或者破壞它的只有濃硫酸,它的耐腐蝕性與鎳鋼相近。阻燃性PEEK樹脂是非常穩(wěn)定的聚合物,1.45mm厚的樣品,不加任何阻燃劑就可達到最高阻燃標準。耐剝離性PEEK樹脂的耐剝離性很好,因此可制成包覆很薄的電線或電磁線,并可在苛刻條件下使用。耐疲勞性PEEK樹脂在所有樹脂中具有最好的耐疲勞性。耐輻照性耐γ輻照的能力很強,超過了通用樹脂中耐輻照性最好的聚苯乙烯?？梢宰鞒搔幂椪談┝窟_1100Mrad時仍能保持良好的絕緣能力的高性能電線。耐水解性PEEK樹脂及其復合材料不受水和高壓水蒸氣的化學影響,用這種材料作成的制品在高溫高壓水中連續(xù)使用仍可保持優(yōu)異特性。易加工性PEEK樹脂雖然是超耐熱性樹脂,但由于它具有高溫流動性好和熱分解溫度很高等特點,可采用如下加工方式:注射成型、擠出成型、模壓成型、吹塑成型、熔融紡絲、旋轉(zhuǎn)成型、粉末噴涂等。絕緣性穩(wěn)定性PEEK樹脂具有良好的電絕緣性能,并保持到很高的溫度范圍。其介電損耗在高頻情況下也很小。耐磨性具有相當于聚酰亞胺的良好耐磨性,PEEK純樹脂與H10wheel材質(zhì)對磨的磨耗量為2.7×10-4g,PEEK純樹脂與S17wheel材質(zhì)對磨的磨耗量為9.7×10-4g。2應用2.1聚醚醚酮樹脂聚醚醚酮樹脂最早在航空航天領(lǐng)域獲得應用。由于聚醚醚酮樹脂優(yōu)異和特殊的性能,所以在問世之初,他是被作為一種軍工材料應用于航空航天領(lǐng)域,后來才逐漸進入民用領(lǐng)域。聚醚醚酮樹脂可以替代鋁和其他金屬材料制造各種飛機零部件。聚醚醚酮樹脂密度小,加工性能好,因此可直接加工成型要求精細的大型部件。聚醚醚酮樹脂還具有良好的耐雨水侵蝕性能,可用于制造飛機外部零件。聚醚醚酮樹脂本身具有優(yōu)異的阻燃性能,燃燒時的發(fā)煙量和有毒氣體的散發(fā)量也很少,因此該樹脂常用來制造飛機內(nèi)部部件。當飛機發(fā)生火災時,它固有的阻燃性能和極少的煙塵和毒氣排放量,降低了火災的危害。2.2取代金屬的汽車制造聚醚醚酮樹脂具有良好的耐摩擦性能和機械性能,可取代金屬作為制造發(fā)動機內(nèi)罩的原材料,用其制造的軸承、墊片、密封件、離合器齒環(huán)等各種零部件在汽車的傳動、剎車和空調(diào)系統(tǒng)中被廣泛采用。2.3聚醚醚酮樹脂在信息領(lǐng)域的應用聚醚醚酮樹脂具有優(yōu)良的電氣性能,是理想的電絕緣體,在高溫、高壓和高濕度等惡劣的工作條件下,聚醚醚酮樹脂的絕緣性仍能有效保留。正是由于這些特性,電子信息領(lǐng)域才逐漸成為聚醚醚酮樹脂第二大應用領(lǐng)域。聚醚醚酮樹脂本身純度很高,機械和化學性能穩(wěn)定,這使得硅片加工過程中的污染得到降低。由于純度高,在輸送超純水時,采用聚醚醚酮樹脂制作的管道、閥門和泵,可使超純水在輸送過程中不會受到污染。聚醚醚酮樹脂在很大的溫度范圍內(nèi)不變形,用其制作的零部件可經(jīng)受熱焊處理的高溫環(huán)境。根據(jù)這一特性,在半導體工業(yè)中,聚醚醚酮樹脂常用來制造晶圓承載器、電子絕緣膜片以及各種連接器件。2.4聚醚醚酮樹脂聚醚醚酮樹脂具有良好的機械性能、耐化學腐蝕和耐高溫性能,能夠經(jīng)受高達2.5萬Pa的壓力和260℃的高溫,作為一種半結(jié)晶的工程塑料,聚醚醚酮不溶于濃硫酸以外的所有溶劑。在化學工業(yè)和其他加工業(yè)中,聚醚醚酮樹脂常用來制作壓縮機閥片、活塞環(huán)、密封件和各種化工用泵體、閥門部件。用該材料代替不銹鋼制作渦流泵的葉輪,可明顯降低磨損程度和噪音級別,具有更長的使用壽命。除此之外,由于聚醚醚酮樹脂符合套管組件材料的規(guī)格要求,在高溫下仍可使用各種粘合劑進行粘接,所以現(xiàn)代連接器將是其另一個潛在的應用市場。2.5其他抗應力及水解穩(wěn)定性類器械聚醚醚酮樹脂可在134℃下經(jīng)受多達3000次的循環(huán)高壓滅菌,這一特性使其可用于生產(chǎn)滅菌要求高、需反復使用的手術(shù)和牙科設(shè)備。聚醚醚酮樹脂在熱水、蒸汽、溶劑和化學試劑等條件下可表現(xiàn)出較高的機械強度、良好的抗應力性能和水解穩(wěn)定性,用它可制造需要高溫蒸汽消毒的各種醫(yī)療器械。聚醚醚酮不僅具有質(zhì)量輕、無毒、耐腐蝕等優(yōu)點,還是與人體骨骼最接近的材料,可與肌體有機結(jié)合,所以用聚醚醚酮樹脂代替金屬制造人體骨骼是其在醫(yī)療領(lǐng)域的又一重要應用。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,許多新技術(shù)在汽車制造業(yè)、化學工業(yè)以及電子信息產(chǎn)業(yè)得到應用,這些新技術(shù)的應用,對聚醚醚酮樹脂材料提出了更高的要求。3聚醚醚酮樹脂的生產(chǎn)聚醚醚酮樹脂是20世紀70年代末由英國ICI公司開發(fā)的,在國外已有多年的應用歷史。聚醚醚酮樹脂自從研制出來,一直被作為一種重要的戰(zhàn)略性國防軍工材料,對許多國家限制出口。在此期間,我國只有一些科研機構(gòu)在辦理了嚴格的進口申請手續(xù)后,才能少量進口。隨著聚醚醚酮樹脂在汽車、電子、機械等民用領(lǐng)域的廣泛應用,其出口限制開始逐漸放寬。我國聚醚醚酮樹脂的研究開發(fā)已進行了近20年,在合成工藝方面已取得突破性進展。為了滿足我國國防事業(yè)的發(fā)展和民用的急需,聚醚醚酮樹脂的研制被列入“七五”國家重點科技攻關(guān)項目和“863”計劃,項目由吉林大學承擔?！捌呶濉逼陂g,吉林大學特種工程塑料研究中心完成了聚醚醚酮樹脂的實驗室小試,在全部采用國產(chǎn)原料的情況下,開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的聚醚醚酮樹脂合成路線。在此基礎(chǔ)上,“八五”期間對聚醚醚酮樹脂進行了10t/a規(guī)模的放大,實現(xiàn)了小批量生產(chǎn),滿足了國內(nèi)軍工和民用領(lǐng)域的急需。考慮到聚醚醚酮樹脂產(chǎn)業(yè)化的需要,“九五”期間,吉林大學特種工程塑料研究中心又進行了聚醚醚酮樹脂30t/a規(guī)模的中試,并在“九五”末通過鑒定驗收。對產(chǎn)品的檢驗結(jié)果表明,樹脂主要性能達到國外同類產(chǎn)品水平,而原料和設(shè)備全部立足于國內(nèi),降低了生產(chǎn)成本,使國產(chǎn)聚醚醚酮樹脂的市場售價可大幅度低于國際市場現(xiàn)價。2001年末,由長春吉大高新材料有限責任公司投資1億元建設(shè)的一期300t/a聚醚砜樹脂生產(chǎn)車間已建成投產(chǎn),二期500t/a聚醚醚酮項目于2001年8月被國家計委批準為“十五”產(chǎn)業(yè)化示范工程,已于2003年年底建成投產(chǎn)。長春吉大高新材料有限責任公司將成為繼VICTREXPLC公司之后,最先采用本國專利技術(shù)商品化生產(chǎn)聚醚醚酮樹脂的公司。2002年5月份被吉林省科技廳認定為省級高新技術(shù)企業(yè)。4國內(nèi)聚醚醚酮樹脂制品的研究與開發(fā)目前,在國際市場上,聚醚醚酮樹脂售價過高是限制其應用的關(guān)鍵,而國產(chǎn)聚醚醚酮樹脂率先突破了這一點。20世紀90年代以來,國內(nèi)石化行業(yè)進口了2000多臺往復式氣體壓縮機,這些壓縮機均采用進口聚醚醚酮樹脂閥片,在國產(chǎn)聚醚醚酮樹脂批量生產(chǎn)前,僅石化行業(yè)每年就需耗資5000萬元人民幣用以更換這種閥片。國產(chǎn)聚醚醚酮樹脂批量生產(chǎn)后,溫州中大冶化機械有限公司、溫州市建慶實業(yè)公司等原金屬閥片生產(chǎn)廠家與吉大高新材料有限責任公司合作,采用國產(chǎn)樹脂成功試制出聚醚醚酮閥片,其性能與進口產(chǎn)品相當,而售價不到進口閥片的一半。國產(chǎn)聚醚醚酮閥片由于價格優(yōu)勢,很快占領(lǐng)了國內(nèi)市場。在這個成功經(jīng)驗的推動下,吉大高新材料有限責任公司又與江蘇泰倉磁力泵廠、張家港紡織機械配件廠、大慶電泵公司、上海材料研究所等單位合作,先后研制成功一系列過去全部依靠進口的聚醚醚酮樹脂制品。目前,國內(nèi)已有近40家客戶開始采用國產(chǎn)聚醚醚酮樹脂試制相關(guān)制品。聚醚醚酮樹脂的批量生產(chǎn)帶動了國內(nèi)聚醚醚酮樹脂制品行業(yè)的發(fā)展。近年來,伴隨著通用塑料工程化趨勢的需求和發(fā)展,為了進一步擴展高分子材料的應用領(lǐng)域,對制品的要求在向更高、更新、更實用化的方向發(fā)展。當今以填充、共混、結(jié)晶、交聯(lián)、接技等手段的材料改性技術(shù)為主要方法的聚烯烴改性已引起了全球范圍的廣泛注意和高度重視。世界各工業(yè)發(fā)達國家無不把新材料的研究與開發(fā)放在十分重要的地位。為了滿足制造高精度、耐熱、耐磨損、抗疲勞和抗沖擊零部件的要求,對PEEK進行共混、填充、纖維復合等增強改性處理,可以得到性能更加優(yōu)異的PEEK塑料合金或PEEK復合材料。如:(1)PEEK與聚醚共混可得到具有特定熔點和特定玻璃化溫度的復合材料,核材料的加工成型性能得到改善;(2)PEEK與聚醚礬共混后的復合材料,在具有良好力學性能的同時,又使阻燃性能得到了提高;(3)在PEEK中加入專用酚醛樹脂制成的材料,具有特殊的抗磨擦性能;(4)PEEK與聚四氯乙烯共混制成的復合材料,在保持PEEK的高強度、高硬度的同時,還具有突出的耐磨性,可用于制造滑動軸承、動密封環(huán)等機械零部件;(5)PEEK可與碳纖維和玻璃纖維等多種纖維進行改性增強,可制成高性能的復合材料、纖維增強的PEEK復合材料,具有優(yōu)異的抗蠕變、耐濕熱、耐老化和抗沖擊性能,在PEEK中加入碳纖維或玻璃纖維,還可大幅度提高材料的拉伸和彎曲強度;(6)在PEEK中