Полиэфирэфиркетон - Polyether ether ketone

Полиэфирэфиркетон
Плотность1320 кг / м3
Модуль для младших (E)3.6 граммПа
Предел прочности (σт)90–100 MПа
Удлинение при разрыве50%
тест с надрезом55 kJ / м2
Температура стекла143 °C
температура плавления343 °C
Теплопроводность0,25 Вт / (м ·K )
Водопоглощение, 24 часа (ASTM D 570)0.1%
источник:[1]

Полиэфирэфиркетон (PEEK) - бесцветный органический термопласт полимер в полиарилэфиркетон (PAEK) семейство, используемое в инженерных приложениях. Первоначально он был представлен Victrex PLC, затем Imperial Chemical Industries (ICI) в начале 1980-х.[2]

Синтез

Полимеры PEEK получают ступенчатая полимеризация посредством диалкилирование из бисфенолят соли. Типичной является реакция 4,4'-дифторбензофенон с динатриевой солью гидрохинон, который генерируется на месте депротонирование с карбонат натрия. Реакция проводится при температуре около 300 ° C в полярных условиях. апротический растворители - такие как дифенилсульфон.[3][4]

Синтез PEEK.svg

Характеристики

PEEK - полукристаллический термопласт с отличными механическими и химическими свойствами стойкости, которые сохраняются до высоких температур. Условия обработки, используемые для формования PEEK, могут влиять на кристалличность и, следовательно, на механические свойства. Его Модуль для младших составляет 3,6 ГПа, а его предел прочности составляет от 90 до 100 МПа.[5] PEEK имеет температура стеклования около 143 ° C (289 ° F) и тает около 343 ° C (662 ° F). Некоторые марки имеют полезную рабочую температуру до 250 ° C (482 ° F).[3] Теплопроводность увеличивается почти линейно с температурой от комнатной до солидус температура.[6] Он очень устойчив к термическое разложение,[7] а также к воздействию как органических, так и водных сред. Атакует галогенами и сильным Brønsted и Кислоты Льюиса, а также некоторые галогенированные соединения и алифатические углеводороды при высоких температурах. Он растворим в концентрированной серной кислоте при комнатной температуре, хотя растворение может занять очень много времени, если только полимер не находится в форме с высоким отношением площади поверхности к объему, такой как мелкий порошок или тонкая пленка. Обладает высокой устойчивостью к биоразложению.

Приложения

Благодаря своей прочности, PEEK используется для изготовления изделий, используемых в сложных приложениях, в том числе подшипники, поршень части насосы, Высокоэффективная жидкостная хроматография колонны, компрессорная плита клапаны, и электрический кабель изоляция. Это один из немногих пластиков, совместимых с сверхвысокий вакуум приложений, что делает его пригодным для аэрокосмической, автомобильной, телетронной и химической промышленности.[8] PEEK считается продвинутым биоматериал используется в медицинские имплантаты, например, использовать с высоким разрешением магнитно-резонансная томография (МРТ) для создания частичной замены черепа в нейрохирургии.

PEEK находит все большее применение в спондилодез устройства и арматурные стержни.[9] Он обеспечивает оптимальный рост костей и рентгенопрозрачен, но гидрофобен, поэтому не полностью срастается с костью.[8] [10] Уплотнения и коллекторы из ПЭЭК обычно используются в жидкостях. PEEK также хорошо себя чувствует в приложениях, где обычны постоянные высокие температуры (до 500 ° F / 260 ° C).[11] Из-за этого и его низкой теплопроводности он также используется в FFF печать для термического отделения горячего конца от холодного.

Варианты обработки

PEEK плавится при относительно высокой температуре (343 ° C / 649,4 ° F) по сравнению с большинством других термопластов. В диапазоне температур плавления его можно обрабатывать литье под давлением или же экструзия методы. Технически возможно переработать гранулированный ПЭЭК в форму нити и детали для 3D-печати из нити, используя моделирование наплавленного осаждения - Технология FDM (или производство плавленых волокон - FFF).[12][13]Филаменты PEEK были продемонстрированы для производства медицинских изделий до класса IIa.[14] С этой новой нитью можно использовать FFF метод для различных медицинских приложений, таких как зубные протезы.

В твердом состоянии PEEK легко обрабатывается, например, с помощью (ЧПУ ) фрезерные станки и обычно используется для производства высококачественных пластмассовых деталей, которые являются термостабильными, а также электрически и теплоизоляционными. PEEK с наполнителем также можно обрабатывать на станках с ЧПУ, но необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы правильно управлять напряжениями в материале.

PEEK считается высокоэффективный полимер, то есть его высокая цена ограничивает его использование только наиболее требовательными приложениями.

PEEK с памятью формы в биомеханических приложениях

PEEK традиционно не полимер с памятью формы; однако недавние достижения в области обработки позволили реализовать в PEEK свойства памяти формы при механической активации. Эта технология распространилась на приложения в ортопедическая хирургия.[15]

Рекомендации

  1. ^ А. К. ван дер Вегт и Л. Е. Говерт, Polymeren, van keten tot kunstof, ISBN  90-407-2388-5.
  2. ^ "Почему PEEK?". drakeplastics.com. Получено 23 апреля 2018.
  3. ^ а б Дэвид Паркер; Ян Бусинк; Хендрик Т. ван де Грампе; Гэри У. Уитли; Эрнст-Ульрих Дорф; Эдгар Остлиннинг; Клаус Рейнкинг (15 апреля 2012 г.). Полимеры, высокотемпературные. Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Дои:10.1002 / 14356007.a21_449.pub3. ISBN  978-3527306732. (требуется подписка)
  4. ^ Дэвид Кеммиш "Последние новости о технологии и применении полиарилэфиркетонов", 2010 г. ISBN  978-1-84735-408-2.
  5. ^ Данные о свойствах материала: Полиэфирэфиркетон (PEEK), www.makeitfrom.com.
  6. ^ Дж. Блюм, А. Линдеманн, А. Шоппер, «Влияние содержания УНТ на теплофизические свойства композитов ПЭЭК-УНТ», Материалы 29-го Японского симпозиума по теплофизическим свойствам, 8–10 октября 2008 г., Токио.
  7. ^ Патель, Парина; Халл, Т. Ричард; МакКейб, Ричард В .; Флат, Дайанна; Грасмедер, Джон; Перси, Майк (май 2010 г.). «Механизм термического разложения полиэфирэфиркетона (PEEK) из обзора исследований разложения» (PDF). Разложение и стабильность полимера. 95 (5): 709–718. Дои:10.1016 / j.polymdegradstab.2010.01.024.
  8. ^ а б «PEEK (полиэфирэфиркетон)». www.scientificspine.com. Получено 2020-05-06.
  9. ^ Лаузон, Майкл (4 мая 2012 г.). "Diversified Plastics Inc., PEEK играет роль в космическом зонде". PlasticsNews.com. Crain Communications Inc. Получено 6 мая, 2012.
  10. ^ "10 пористых клеток TLIF, которые нужно знать ...!". SPINEMarketGroup. 2020-02-01. Получено 2020-05-06.
  11. ^ «Свойства материала PEEK». www.uplandfab.com.
  12. ^ Ньюсом, Майкл. «Arevo Labs представляет высокоэффективные материалы, армированные углеродным волокном и нанотрубками, для процесса 3D-печати». Пресс-релизы Solvay. LouVan Communications Inc. Получено 27 января 2016.
  13. ^ Thryft, Ann. «3D-печать высокопрочных углеродных композитов с использованием PEEK, PAEK». Новости дизайна. Получено 27 января 2016.
  14. ^ Пресс-релиз Indmatec PEEK MedTec.
  15. ^ Анонимный. «Surgical Technologies; MedShape Solutions, Inc. объявляет о первом устройстве PEEK с памятью формы, одобренном Управлением по контролю за продуктами и лекарствами; закрытие предложения акций на сумму 10 миллионов долларов». Медицинское письмо от CDC и FDA.