聚醚醚酮(簡稱PEEK)不僅具有優(yōu)異的機(jī)械、耐熱和耐化學(xué)品性能,且摩擦系數(shù)低,承載嚙合性好,是繼聚四氟乙烯(PTFE)后又一類良好的自潤滑材料,在承載能力和耐磨性方面比PTFE表現(xiàn)更好,在無潤滑、低速高載、高溫、潮濕、污染、腐蝕等惡劣環(huán)境下尤為適用。 在此基礎(chǔ)上,碳纖維的加入不僅增強(qiáng)了PEEK塑料型材的力學(xué)性能,對(duì)它的摩擦性能也有重要的?影響。
30%的碳纖維增強(qiáng)PEEK塑料型材復(fù)合材料在室溫下,拉伸強(qiáng)度比未增強(qiáng)時(shí)增加一倍,在150℃下達(dá)到三倍,與此同時(shí),增強(qiáng)后的復(fù)合材料在沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和模量方面也得到了大幅度的提升,伸長率急劇降低,熱變形溫度可超過300℃。復(fù)合材料的沖擊能量吸收率直接影響到復(fù)合材料在承受沖擊時(shí)的表現(xiàn),碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料顯示出高達(dá)180kJ/kg的比能吸收能力。
在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,碳纖維增強(qiáng)PEEK塑料型材復(fù)合材料的耐摩擦磨損性能明顯優(yōu)于玻纖PEEK復(fù)合材料,碳纖維對(duì)材料耐磨性能的改善效果是相同用量玻纖的5倍以上。
碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料用于零部件制作,可以有效避免金屬或者陶瓷材料容易產(chǎn)生表面裂紋等這類問題,其優(yōu)良的摩擦學(xué)性能甚至超過超高摩爾質(zhì)量的聚乙烯。1、電子電器領(lǐng)域:PEEK在高溫、高壓和高濕度等惡劣的環(huán)境下,仍能保持良好的電絕緣性,并在很寬的溫度范圍內(nèi)具有不易變形等特性,因此被作為理想的電絕緣材料應(yīng)用于電子電器領(lǐng)域。
2、航空航天領(lǐng)域:由于聚醚醚酮PEEK具有低密度及良好的加工性等優(yōu)勢,便于直接加工成高要求的零部件,而碳纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮復(fù)合材料進(jìn)一步增強(qiáng)了聚醚醚酮的整體性能,從而越來越多地被應(yīng)用于飛機(jī)制造。
3、汽車領(lǐng)域;汽車的能耗與車重緊密相關(guān),汽車輕量化不僅可降低燃油消耗和廢氣排放,還可以提高動(dòng)力性和安全性,是汽車節(jié)能的有效途徑。
汽車輕量化除了通過結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)外,采用輕質(zhì)材料是更為直接的方法。碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料憑借其密度小、性能良好、工藝方便等優(yōu)勢,越來越頻繁地出現(xiàn)于汽車行業(yè),且表現(xiàn)出以塑代鋼的巨大潛力。
4、醫(yī)療領(lǐng)域:目前可用的醫(yī)用高分子材料有聚四氟乙烯、聚乳酸、硅橡膠等數(shù)十種,但是從生物醫(yī)學(xué)的角度上來看,這些材料還不算理想,在使用過程中多少有些副作用,而PEEK樹脂因?yàn)榫哂袩o毒、質(zhì)量輕、耐磨蝕等優(yōu)點(diǎn),是與人體骨骼最接近的材料,可與肌體有機(jī)結(jié)合,因此聚醚醚酮樹脂及其復(fù)合材料近年作為骨科植入物被深入研究并應(yīng)用于脊柱、關(guān)節(jié)等方面
國內(nèi)已有的典型應(yīng)用是無錫智上新材采用的碳纖維增強(qiáng)PEEK骨外科固定支架、瞄準(zhǔn)器支架等醫(yī)療器械,在強(qiáng)度、耐腐蝕、耐磨性以及耐濕熱性等方面表現(xiàn)良好,有望在更多高端醫(yī)療器械中應(yīng)用。