Polyethertherketone، والمختصر عادةً باسم PEEK، عبارة عن لدن حراري هندسي عالي الأداء ينتمي إلى عائلة البوليكيتون. وهي معروفة بخصائصها الميكانيكية والحرارية والكيميائية الممتازة.

هذه الخصائص تجعل PEEK مناسبًا لمجموعة واسعة من التطبيقات. وتشمل الاستخدامات صناعات الطيران والسيارات والطبية والإلكترونيات.

ولكن هل تعرف ما الذي يجعلها فريدة من نوعها مقارنة بالبلاستيك المقاوم للحرارة؟

إليك:
* هيكل PEEK وآلية التفاعل التي تقف وراءه
* مقارنة بين إصدارات PEEK المختلفة من المواد البلاستيكية المقاومة للحرارة الأخرى
* ظروف المعالجة المناسبة والمنتجات النهائية القابلة للاستخدام

ما هو نظرة خاطفة - بوليثرثركيتون؟

ينتمي بوليثرثركيتون (PEEK) إلى عائلة بوليمرات البوليكيتون (PEK، PEEK، PEEKK، PEKK، PEKEKK). ومن بين هذه المنتجات، يعد PEEK هو الأكثر استخدامًا وإنتاجًا على نطاق واسع. لقد تم إدراجه من ICI منذ أوائل الثمانينات. PEEK عبارة عن بلاستيك قابل لإعادة التدوير بالكامل.
رقم سجل المستخلصات الكيميائية: 29658-26-2
الاسم الكيميائي: بولي (أوكسي-1،4-فينيلين-أوكسي-1،4-فينيلين)]
الصيغة الكيميائية: C 19 H 14 O 3 يتم الحصول على

تخليق بوليمرات PEEK PEEK عن طريق البلمرة التدريجية
من خلال ثنائي ألكلة أملاح البيسفينول. أنها تنطوي على تفاعل البنزين 4،4'-ثنائي فلوروبنزوفينون أو 1،4-مكرر (4-فلوروبنزويل) مع الهيدروكينون. يحدث التفاعل في وجود كربونات فلز قلوي. يتم بعد ذلك عزل البوليمر عن طريق إزالة فلوريد الفلز القلوي ومذيب البلمرة.

يُظهر هذا البوليمر أعلى انتقال حراري لأي بوليمر تجاري آخر. ويرجع ذلك إلى العمود الفقري البوليمري العطري الصلب. ونتيجة لذلك، يمكن استخدامها في درجات حرارة تصل إلى 240 درجة مئوية.

نظرة عامة على الخصائص النموذجية
PEEK عبارة عن لدن حراري هندسي شبه بلوري وعالي الأداء. توفر هذه المادة الصلبة غير الشفافة (الرمادية) مزيجًا فريدًا من

الخصائص الميكانيكية *.
* مقاومة المواد الكيميائية والتآكل.
* مقاومة درجات الحرارة العالية بشكل استثنائي
* عند دمجه مع خصائص الانثناء والشد، يُظهر البوليمر أيضًا مقاومة ممتازة للزحف. يمكن للمادة أن تتحمل الأحمال العالية عند درجات حرارة مرتفعة* لفترات طويلة من الوقت دون تشوه دائم.

بالإضافة إلى هذه الخصائص، يتمتع PEEK بما يلي:

*نقطة انصهار عالية (Tm)، 343 درجة مئوية
*درجة حرارة انتقال زجاجي عالية (Tg)، 143 درجة مئوية
*درجة حرارة تشغيل مستمرة عالية، تصل إلى 260 درجة مئوية.

هذه الخصائص تجعل PEEK ومركباته مناسبة لتطبيقات درجات الحرارة العالية. وتشمل هذه التطبيقات الفضائية والسيارات والهيكلية والكهربائية والطبية الحيوية.

على الرغم من ارتفاع سعر البوليمرات، فإن القيمة المضافة التي تضيفها مواد PEEK إلى الأجزاء المصنعة تشمل:

* خفيفة الوزن.
* القوة أو الصلابة، و
* القدرة على البقاء لفترة أطول في البيئات القاسية.

يُظهر البوليمر مقاومة عالية الحجم ومقاومة سطحية. يحافظ على خصائص عزل جيدة على نطاق واسع من درجات الحرارة. ويمكنه أيضًا تحمل التغيرات البيئية.

يتمتع PEEK بتصنيف قابلية للاشتعال V0 يصل إلى 1.45 ملم وخط النوايا بنسبة 35%. لديها دخان منخفض للغاية وتوليد الغازات السامة. تمنحها التبلور مقاومة ممتازة للعديد من السوائل وخصائص التعب الفائقة.

نظرة خاطفة غير قابلة للذوبان في جميع المذيبات الشائعة. لا يتحلل. يمكن استخدامه لآلاف الساعات في البخار أو الماء المضغوط دون فقدان ملحوظ في الأداء.

تشمل الخصائص الإضافية لـ PEEK ما يلي:

* احتكاك منخفض
* ثبات جيد للأبعاد
* مقاومة ممتازة للأوتوكلاف
* التوافق الحيوي
* عمر طويل
* نقاء متأصل

مقارنة الأداء: إصدارات PEEK وغيرها من البوليمرات المقاومة للحرارة العالية،

إصدارات PEEK النقية مقابل إصدارات PEEK المقواة

توفر درجات PEEK المقواة بألياف الكربون خصائص شد ممتازة. يتم تحقيق قوة شد تبلغ 29000 رطل لكل بوصة مربعة ويتم الحفاظ على الأداء عند 299 درجة مئوية. توفر الدرجات المقواة أداءً محسنًا في درجات الحرارة المرتفعة جدًا.

تعمل الدرجات المقواة على زيادة معامل الانحناء عند درجات حرارة عالية جدًا. يمكن أيضًا إضافة تعزيزات الزجاج والكربون:

* مقاومة الزحف والتعب، و
* التوصيل الحراري، و
* درجة حرارة انحراف الحرارة للبوليمر.


مقارنة PEEK بالبلاستيك الآخر المقاوم لدرجة الحرارة العالية

* تظهر PEEK قوة شد ممتازة، HDT، درجة حرارة التشغيل، الالتصاق والمعالجة وانبعاثات الغازات السامة مقارنة بالبوليمرات الفلورية. ومع ذلك، فهي أقل شأنا في المقاومة الكيميائية والتكلفة والمتانة والتجوية فوق البنفسجية.
* بالمقارنة مع PPS، تتمتع PEEK بمقاومة فائقة للحرارة، وصلابة ومقاومة للانسكاب.
* تتميز PEEK بأداء أعلى لدرجة الحرارة، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للمواد الكيميائية وخصائص التعب مقارنةً بـ PES.
*لا يتم خلط PEEK عادةً مع البوليمرات الأخرى. ومع ذلك، يمكن أن يشكل خلائط قابلة للامتزاج مع مجموعة من البوليكيتونات الأخرى وخلائط PEI PEEK/PEI لها نسبة Tg عالية ومتوافقة بشكل كبير مع خلطات PES وPPS.


حدود PEEK

* باهظ الثمن للتطبيقات المطلوبة
* معالجة بدرجة حرارة عالية
* تتعرض للهجوم بواسطة أحماض معينة، مثل حمض الكبريتيك وحمض النيتريك والكروم
* تتعرض للهجوم بواسطة الهالوجينات والصوديوم
* مقاومة منخفضة للأشعة فوق البنفسجية

كيف تتم معالجة بوليمرات PEEK؟

تتم معالجة البولي إيثر كيتون بالطرق التقليدية مثل:

*القولبة بالحقن.
*البثق
*القولبة بالضغط، وما إلى ذلك
. ومع ذلك، فإن ظروف المعالجة المستخدمة للقولبة تؤثر على التبلور والخواص الميكانيكية.

باعتباره لدنًا حراريًا خطيًا، يمكن معالجة PEEK في نطاق درجات الحرارة (370 إلى 420 درجة مئوية). لا يتم إنشاء غازات قابلة للتآكل عند معالجة بولي إيثر إيثر كيتون. تعمل المراقبة الفعالة لدرجة حرارة انصهار المواد البلاستيكية عالية اللدائن الحرارية على تحسين جودة المنتج.
قبل معالجة البولي إيثيركيتون، يوصى بتجفيف المادة لمدة 3 ساعات عند 150 درجة مئوية أو ساعتين عند 180 درجة مئوية. وذلك لتجنب أي عيوب في القالب. وذلك لتجنب أي عيوب في القالب.

معالجة بوليمرات PEEK:
القولبة بالحقن
* يوصى باستخدام درجة حرارة القالب من 160 إلى 190 درجة مئوية للحصول على تبلور جيد وتقليل التشوه.
* يمكن إجراء ما بعد البلورة عند 200 درجة مئوية ولكن لا يوصى به للتطبيقات التي تتطلب ثباتًا عاليًا للأبعاد.
*نظرة خاطفة مناسبة لحقن أجزاء صغيرة جدًا ذات تفاوتات ضيقة في الأبعاد.
* ضغط الحقن: 70-140 ميجا باسكال
* انكماش القالب: غير معبأ - 1.2-2.4%، معبأ - 0.1-1.1%

قذف
* درجة حرارة التبريد لها تأثير كبير على التبلور بالإضافة إلى الخصائص.
*بالنسبة لبثق الأفلام والصفائح، تنتج أسطوانة التبريد بدرجة حرارة 50 درجة مئوية مادة غير متبلورة شفافة.
ستنتج أسطوانة التبريد التي تصل درجة حرارتها إلى *170 درجة مئوية مادة معتمة وشديدة التبلور.
* يمكن أيضًا إنتاج الأفلام المدارية أو ثنائية الاتجاه من خلال عملية البثق.

الطباعة ثلاثية الأبعاد
بفضل خصائصها الفريدة، تسمح الطباعة ثلاثية الأبعاد لـ PEEK ببناء أي تصميم هندسي معقد تقريبًا والذي سيكون من المستحيل إنتاجه باستخدام تقنيات أخرى. يتم استخدام طريقة نمذجة الترسيب المنصهر - FDM (أو تصنيع الخيوط المنصهرة - FFF) للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام خيوط PEEK.
*درجة حرارة الفوهة: 360-400 درجة مئوية
*سرير مُسخن: 120 درجة مئوية

إنه مرشح ممتاز لـ FFF نظرًا لامتصاصه المنخفض للرطوبة مقارنة بمواد FFF الشائعة الأخرى مثل أكريلونتريل بوتادين ستايرين (ABS).