四．加工工艺" c. i+ r5 }' f: T9 K* q+ ~
PEEK虽然是超耐热性树脂，但由于它具有高温（350～400℃）流动性好和热分解温度很高的（560℃）的特点，因此可以采用注射成型，挤出成型、模压成型、吹塑成型、熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂等多种方法成型加工。作为二次加工可以采用真空成型、压延、拉伸、超声波焊接、粘接、复合、机械加工等加工手段。% i9 S a+ E+ }0 E
下面简单介绍一下，常用的PEEK注射成型和挤出成型的一般加工工艺条件。
) w1 h9 z- J7 J8 W4．1注射成型8 i. x: j0 F5 w+ \* U7 H# \/ J( L
4.1.1设备* j/ m* W; {: n9 k, U
PEEK可用通常的螺杆式或柱塞式注射成型机加工成型，注射成型机应满足下述基本条件：料筒温度可升到400℃；料筒内应该没有形成熔融料死角的地方；由于熔融粘度不会自动流淌，所以喷嘴不需要加断流阀（shut off valve）。
9 h9 b. {+ F1 ~' C$ a/ D8 R4.1.2 模具温度$ g! A: ^8 V2 [) L- c7 d
由于PEEK是结晶性树脂，因此使其充分结晶可以提高其性能。一般模温在160℃以上时，就可以充分结晶，即使不热处理也能得到很好的成型品，如果因为模具结果所限模温无法提高时，可在200℃以上热处理一小时，也能使结晶完全，从而使机械强度和耐药品性等提高。
2 f2 N6 B% }' l, d4.1.3预备干燥6 L- r* l% c' S
虽然PEEK的吸水率很低，饱和吸水率只有0.5%，但是要在高温下成型，所以加工成型之前有必要在150℃干燥3小时以上。- N# h% a ~' B0 v
PEEK的标准注射成型条件如表4所示。' Q4 N; p; Q9 |% S' K' g8 @+ W5 ^
表4 PEEK的标准注射成型条件
! K5 r0 e2 A, o2 `2 c# x0 A- a项 目 纯 树 脂 30%玻璃
, ^, B8 ^; T8 r; u0 s8 E纤维增强 30% 碳
C. |% A3 a5 g C纤维增强
) K) z: P! }' _) f1 V, j料筒温度（℃） 根部3 ^8 Y& S j, D# K# M6 K, q
中间4 a, l! e" K' V! T# t' k3 Q" J
喷嘴 330～360& ^ ?; m0 y# t
350～380- f% ]4 V$ C: h9 O+ I4 I9 A
350～380 350～380
" K2 z( P' M# q' h$ d6 v: w/ [4 d+ Z. s370～400
' G% x/ I7 I0 e0 f370～400 350～380
1 J) s4 Y% a$ [370～400
! x( Y; _& |4 r+ R: R6 l) r370～400
" F7 s8 C3 g9 S0 n l" ?模具温度（℃） 130～170 140～180 140～180
8 m8 w; [. M- y注射压力（Kg/cm2）) q: R5 E9 f% X3 w8 ^3 _
螺杆背压（Kg/cm2）+ I7 ~# Y$ s4 D$ Q* H1 j
保 持 压 1000～1400$ b) |# N+ ^- d* u" |6 s1 G! h
50～1007 m y8 ~2 J' K/ h; x
500～700 1200～1600
! h* w0 K/ t3 {) m& ^( r0 v9 m50～100
; d5 e7 q% n2 U& K% F4 \- g600～800 1200～1600* B3 [( r3 F' ?7 t1 m- a7 R, K
50～100
5 i7 e4 z7 ?, b# E600～800 . {% q5 d# X6 w; _
注 射 速 度
1 O$ ?* R1 a- T6 k螺杆转数（rpm）
& s2 q9 b1 W, k$ ]9 Z循环周期（秒） 中速～高速0 y% `& Q3 }& R. f. }2 Z4 a) k
50% i: G% q9 ^+ N7 s
30 中速～高速
6 C- h% j3 G) d% r# w50* y5 L [$ c* Y$ }# |% M4 |8 R, _* ^
30 中速～高速
! ]* H0 [# @5 ] f2 h50$ y1 [, y: b- C1 Y' {
30 / f7 o, Z7 C) z0 a0 T
3 ~, s" S+ G" X" ~% r' V2 L2 Z) V
& ?+ _/ M* n. a4．2挤出成型5 z, G8 r9 v& X7 \4 s
PEEK可以采用挤出成型工艺加工成薄膜、电线包皮、单丝、棒材、薄板等。表5列出了PEEK薄膜的挤出成型条件。
9 z/ {7 r8 Q) K. m; Q8 f* M9 I( o表5 PEEK的标准挤出成型条件1 D9 I8 _& k& s8 q5 D/ L3 O$ \
项 目 条 件
2 p3 ~, V, m! V0 k2 Q挤出机螺杆 Φ30， L/D=24， C.R.=3
4 \) z7 c' t* g. n料筒温度（℃） 喂 料
8 ?2 ^) m3 ?3 k# |压缩部
% b: H: F7 C& J" @机 头 350
( G4 W* {3 w" P) \; Y$ n) O370
) L( B4 F# o& a) c3 S: a$ L* C- ]380 & g* y$ {2 W& U
模具温度（℃）: |2 z% I- @- g
定型辊温度（℃） 380. d& D- c: ~% ^1 K4 E2 r
30 7 d- i. K7 {% s( V) ^
螺杆转数（rmp）
# ] X) s# y5 W: V) }6 f7 t线速度（m/min）
4 x+ H+ z9 J) j" n P. p0 X, b吐出量（Kg/cm2） 30( D, U# q K5 @( y, a4 R- f: {8 w
10
& M' d, C$ x7 ^* R5 7 w. y0 m% B6 z" u1 X1 e" ?
- i+ O+ f4 J! y
+ E& U, o( @9 q1 O( |/ r! G
PEEK的标准物性数据（数据中心）
. X5 B. f; k6 V/ H( {" P五．用途
' X( M" G* x8 ^5.1复合材料/ o4 w- e% H' B6 U
近些年来引人注目的是热塑性树脂基复合材料，其中发展最快的是由ICI公司推出的PEEK复合材料（商品名APC－2）。
; ~- f" m4 K7 q% f$ O5.1.1制造方法# O; e: f5 e0 e, t% x- s9 H8 \
APC－2是将碳纤维的长纤维用PEEK熔融预浸制得，由于碳纤维与基体PEEK的相容性好，可以制得粘结性很好的复合材料，孔隙率只有0.1%。表6是其材料的机械性能。, Z' C" L/ J7 G: \ P# a% _6 g# O1 V# a
表6 APC－2的标准机械性能
) S8 R1 |$ J: q项目 单位 数值 ! s: V2 z( l1 ~ L. Y! ?6 G
（铺层方向0°）
& y& b h; u9 E5 c6 g" Q2 B4 a拉伸强度- {, [$ y3 I1 r7 }6 ^- K- [8 b# Q
拉伸模量2 _; k- p0 f$ r- G& s
断裂伸长- M# s4 R" s1 J
弯曲强度
$ u" v9 \' \ @1 R3 Q, b弯曲模量 2 x! z5 q n M) x4 A3 m! ^
Mpa' y% r! I, g( o; o7 H2 h
Gpa4 A% o. o5 O; q+ X+ j8 I' P
%$ r; f( W) {! u1 U
Mpa8 ^% O) Z6 [! l4 e/ q& u
Gpa
3 J$ |7 y+ K' \% q& ]% M9 r) r2 j2130
7 p- Z) v. _7 ^' R* e1347 ?: g; @3 `- q! y7 m9 I/ }2 b
1.45
2 o' d. k8 f& ?7 v1880
( r/ X% @! i0 M# O% R. l121 * {5 A6 R8 J, r: e9 h9 n' X
（铺层方向90°）" S/ L2 ^- C2 f" i2 x* w h
拉伸强度
3 m7 ]0 L( u1 T( u. \, w拉伸模量7 Z+ t6 f3 ?% O$ O, S9 I: i! ~0 @# a
断裂伸长. G: N( f1 S0 h1 A! y+ f) ]3 H
弯曲强度
( J- ]7 J! k }6 ]弯曲模量铺层方向
" w0 h5 h# w% [# z# g( N @Mpa
6 }" Y' _6 [, F# J3 c; ZGpa( s3 n3 `; G3 I! S! X/ ?: X$ m
%% C3 x) O& a2 ?8 a5 n
Mpa( `3 C6 a/ Z) B+ [$ {9 ~0 l8 H
Gpa ! }, ]4 F! w" r' q
80, {1 e+ X8 N) T) M3 [, ` o4 Z
8.9. o% G3 {1 ~5 a o- l8 R5 o
1.06 Z [9 ]; q$ s- _4 L2 N: E# q
137" `9 ]' M D7 U" s
8.9 ( C# x: h, w3 {$ c8 V
（铺层方向±45°）! s. {0 b7 J" l- P
拉伸强度
+ [- L7 ~" n9 \3 k拉伸模量7 A' `; u T. T' }1 O( d
断裂伸长 2 d; N6 C/ V1 v& ~0 \. M. d. D
Mpa' A0 F) \1 u8 h
Gpa
7 [0 j. S% @! D; u/ _7 L$ O%
) R8 S0 P0 i- h1 J) T+ M. d300
2 @. D8 Q* }# f" J# |19.24 n/ D2 i% N$ s3 I k
17.2 5 @$ o# S, A2 Q( V. h1 t; h8 e
# u; L& N0 }$ n; s
比环氧树脂复合材料易加工
% I9 q( u7 S p" E$ z0 X成型后不需养生
N+ T. B; O% x8 d& `* F, B有良好的耐冲击性，损伤容限大! f! j$ d& O2 j. t' w
有优良的抗蠕变性和耐疲劳性
# f0 C8 j4 V. n% T) Z( K( [" Y! y有良好的耐热性
; D Z9 S8 j3 V2 b" o6 k* {. P有优良的耐热湿循环性
! d2 s( p/ S2 u9 C+ t4 `损伤处易修补! P) E4 Y! [- \/ O! v6 d4 H7 C* j+ Q
5.1.3制品的规格) U8 X# G. `. U4 S* V: C
ICI上市的最通常单向预浸物（CF含量68%±2）和由这种预浸的按各种角度（＋45°/90°/－45°/0°）铺层后压制成的薄板的规格如表7所示。
) B0 k6 | ]" T: T, ~3 e表7 典型的APC－2制品的规格 Z9 o9 G% a1 D- M& E7 d
1．单向预浸物（CF含量68%±2）
; w8 V! I) [4 @, m! z: w3 p# o标准宽度 140mm
6 N6 `" q2 y( T 216mm5 L3 n3 h) }' N0 ]
标准厚度 0.125mm; X% X4 v) p7 l0 E8 D
标准重量 213g/㎡# f/ p x0 H5 u& e
标准长 50m
* W5 I1 Y7 I0 M9 u h# p8 r; B4 W2．薄板 （＋45°/90°/－45°/0°）" `3 l Q6 j8 [) ~: H/ p$ `
标准尺寸 405mm×405mm+ V1 S" }$ d/ T
700mm×700mm: b% U$ T* @' M; a4 G( p+ d
标准厚度 1mm（预浸物8层）
5 m; @- @) I2 {8 I0 w2mm（预浸物16层）) I2 _& ?) N4 g8 B4 x$ \2 F4 y
3mm（预浸物24层）
4 ~1 j: \& t# D- C% v7 r0 v4 e: r4mm（预浸物32层）
" L/ J8 h# M% p& W* O! L+ I/ i5mm（预浸物40层） % n' H' E' ^/ y; j) {# O/ W+ s i
( c3 w/ E& W4 w; I% m
5.1.4用途: `5 I9 T* A5 T3 z3 i% U0 u
利用上述特点虽然可有多种多样应用领域，但目前主要用在航空和军工产业领域。; h# _. M2 }9 h' b' m7 ~
5.2挤出成型制品4 ]- `0 V: p/ k( g" h+ x7 _, T
5.2.1电磁线) ?" Y/ a+ Q7 ^
利用PEEK具有包覆加工性好（可熔融挤出，而不用溶剂）；燃烧时发烟量低且产生腐蚀性气体少；耐剥离性好；耐磨耗性好；耐辐照性强；可自由着色等特点，已经用作电缆、电线的绝缘或保护层。广泛应用于原子能、飞机、船舶、油、气井，电磁线、光导纤维等领域。8 v Q O8 E7 {) P% H" b) G+ U; l
5.2.2薄膜4 T0 y+ o9 w8 T% i
利用其比聚酰亚胺吸湿性小，高温时耐碱、耐酸和耐高频性好、耐焊锡、耐辐照等特点，用作H级以及C级绝缘材料，广泛用于电机、发电机、变压器、电容器等的绝缘薄膜，可绕性印刷线路板，载波带（carrier tape），复合材料（用PEEK与碳纤维、玻璃纤维层覆），耐热耐药品的环型带等。
: }+ i; Z. e3 Q7 f! {( H5.2.3纤维* A! t% |2 r! O
利用PEEK单丝比聚酯和尼龙纤维有更好的耐蒸气、耐药品、耐磨耗、抗蠕变、韧性好等特点，应用于制纸机械的干燥帆布、耐热沪布、球拍的网线、复合材料（与碳纤维、玻璃纤维等混织或混编）、耐热耐药品纺织带等。+ L1 d. H6 x; T) ]0 L% ^
5.3注射成型制品
/ a2 Q# T/ L F5 x3 F5.3.1耐磨材料- y% h# \ }1 ?' |4 g/ t* H
发挥其耐磨性、耐药品性、韧性好和可在250℃使用等特点用于制造轴承保持架、金属轴承的护衬、离合器零件、动力闸的真空零件、汽油发动机的零件、滑轮加载器（turbochanger）叶片、复印机零件、悬置轴瓦、活塞裙、发动机推杆等。
2 N6 ?6 p) W' n0 B5.3.2电器、电子制品! q; h4 N" E, U/ ?' a6 H
发挥其耐焊锡性（热变形温度300℃以上）、阻燃、UL温度指数250℃、韧性好等特点，用于制造镶嵌插头，高可靠性接插件，电缆插头，接线盒，配线的引出头，极板的笼型线圈（Waferbasket），电池外壳，IC的封装等。
4 o, P( p, U) y$ N# e( p W5.3.3热水设备, O6 L4 E& M: \
发挥其能耐300℃的加压水或蒸汽而且在200℃以上可长期使用的特点，用于制造热水、化学泵的泵体和叶轮及其它零件，蒸气阀门，O型圈，采油用接插件，锅炉及PH计的护套等。
1 r: H& u5 S e) Q, N( J: s& c5.3.4其它
7 |; P1 G+ s9 |" W7 ]PEEK还可以用于制造原子能发电站用接插件和阀门零件、滑轮叶片、显微镜灯的罩、马达周围导线支架、火箭用电池槽、螺栓、螺母、实验室用镊子等。
7 Q' j0 Z/ A" q$ h l6 A! ~7 s5.4粉末喷涂制品
1 B0 S: g$ x! ?4 o+ h; ~, xPEEK可用静电喷涂或流化床法喷涂制成金属等表面的耐热、耐腐蚀涂层。
+ x! ?- b U: ^0 q x" d: l5.5其它加工成型制品
- D# f; |% X; r% l. D/ C, }2 i可用旋转成型制造大型成品，用吹塑成型法可做成核废料的容器，还可以把PEEK薄膜与金属热压粘接制成高温粘结力很好的复合材料。3 v# G- {4 `! v- z; n- a1 a; p# S
六、主要生产公司9 Z" W1 X" V5 G" W1 s" b
国外主要生产公司；
. r4 T; ]& y; w( ~% O4 d# D0 M3 o1、英国ICI(PEEK原粉生产商)； 7 ]9 m& ?6 C* q% w
2、德国Degussa(PEEK原粉生产商)；
3 X- X( J4 c+ Z; m4 t+ O3、英国Victrex PLC9 N, i/ o% ]1 |# s" @
4、日本住友（Victrex PLC与三井的合资公司）共混公司； k n+ N1 p, f
5、美国LNP(已被GE收购，LNP已加入到GE的全球共混物行业) 0 o5 N4 F7 M/ D( u9 `6 t# L! Y
8、荷兰DSM
! m" g6 u7 ~) @2 e4 {7 \. @/ d9、美国RTP公司) h, }+ ?$ h# a1 j
国内主要生产公司： |
发表于 2008-6-20 13:59:19
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