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特種工程塑料聚醚醚酮（PEEK）的開發(fā)與應(yīng)用
日期：2025-12-20 04:14
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摘要：
北京江寧化工技術(shù)研究所：李玉芳
聚醚醚酮樹脂（ Polyether Ether Ketone，簡(jiǎn)稱 PEEK樹脂）是由4，4‘-二氟二苯甲酮與對(duì)苯二酚在堿金屬碳酸鹽存在下，以二苯碸作溶劑進(jìn)行縮合反應(yīng)製得的一種新型半晶態(tài)芳香族熱塑性工程塑料。它屬耐高溫?zé)崴苄运芰希哂休^高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（143℃ ）和熔點(diǎn)（ 334℃ ），負(fù)載熱變型溫度高達(dá)316℃（ 30%玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)牌號(hào)），可在250℃下長(zhǎng)期使用，與其他耐高溫塑料如PI、PPS、PTFE、PPO等相比，使用溫度上限高出近50℃；PEEK樹脂不僅耐熱性比其他耐高溫塑料優(yōu)異，而且具有高強(qiáng)度、高模量、高斷裂韌性以及優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性；PEEK樹脂在高溫下能保持較高的強(qiáng)度，它在200℃時(shí)的彎曲強(qiáng)度達(dá)24MPa左右，在250℃下彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度仍有12～13MPa；PEEK樹脂的剛性較大，尺寸穩(wěn)定性較好，線脹係數(shù)較小，非常接近於金屬鋁材料；具有優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性，在通常的化學(xué)藥品中，隻有濃硫酸能溶解或者破壞它，它的耐腐蝕性與鎳鋼相近，同時(shí)其自身具有阻燃性，在火焰條件下釋放煙和有毒氣體少，抗輻射能力強(qiáng)；PEEK樹脂的韌性好，對(duì)交變應(yīng)力的優(yōu)良耐疲勞性是所有塑料中*出眾的，可與合金材料媲美；PEEK樹脂具有突出的摩擦學(xué)特性，耐滑動(dòng)磨損和微動(dòng)磨損性能優(yōu)異，尤其是能在250℃下保持高的耐磨性和低的摩擦係數(shù)；PEEK樹脂易於擠出和注射成型，加工性能優(yōu)異，成型效率較高。此外，PEEK還具有自潤滑性好、易加工、絕緣性穩(wěn)定、耐水解等優(yōu)異性能，使得其在航空航天、汽車製造、電子電氣、醫(yī)療和食品加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，開發(fā)利用前景十分廣闊。字串2
1、聚醚醚酮的用途［１－２ ］
在航空航天方麵，PEEK樹脂可以替代鋁和其它金屬材料製造各種飛機(jī)零部件，利用其優(yōu)異的阻燃性能，可用來製造飛機(jī)內(nèi)部部件，以降低飛機(jī)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的危害程度。
在電子電器方麵，PEEK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環(huán)境條件下，仍能保持良好的電絕緣性。因此電子電器領(lǐng)域逐漸成為PEEK樹脂的**大應(yīng)用領(lǐng)域。由於PEEK樹脂本身純度很高，機(jī)械和化學(xué)性能穩(wěn)定，這使得矽片加工過程中的汙染得到降低。PEEK樹脂在很大的溫度範(fàn)圍內(nèi)不變形，用其製作的零部件可經(jīng)受熱焊處理的高溫環(huán)境。根據(jù)這一特性，在半導(dǎo)體工業(yè)中，PEEK樹脂常用來製造晶圓承載器、電子絕緣膜片以及各種連接器件，此外還可用於晶片承載片（Wafer Carriers）絕緣膜、連接器、印刷電路板、高溫接插件等。另外，PEEK樹脂還可應(yīng)用於μg/L級(jí)超純水的輸送、貯存設(shè)備，如管道、閥門、泵和容積器等?，F(xiàn)在日本等國的超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)已經(jīng)在使用PEEK樹脂材料。
在醫(yī)療方麵，PEEK樹脂除用於生產(chǎn)**要求高、需反複使用的手術(shù)和牙科設(shè)備和製作一些精密醫(yī)療儀器外，*重要的應(yīng)用是可以替代金屬製作的人造骨。用PEEK樹脂製作的人造骨除具有質(zhì)輕、無毒、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)外，還是塑料材料中與人體骨骼*接近的材料，可與肌體有機(jī)結(jié)合，所以用PEEK樹脂代替金屬製造人體骨骼是其在醫(yī)療領(lǐng)域方麵一個(gè)非常重要的應(yīng)用，具有深遠(yuǎn)的意義和價(jià)值，其潛在的應(yīng)用前景將是非常喜人的。字串2
在燃源電力方麵，PEEK樹脂具有耐高溫性，又不容易水解，並且還耐輻射，所以用其製作的電線電纜線圈骨架等已成功應(yīng)用於核電站。
在石油勘探與開采工業(yè)中，可用於製造開采機(jī)械涉及的特殊幾何尺寸的探頭。
在機(jī)械工業(yè)方麵，PEEK樹脂常用來製作壓縮機(jī)閥片、活塞環(huán)、密封件和各種化工用泵體、閥門部件。用該樹脂代替不鏽鋼製作渦流泵的葉輪，可明顯降低磨損程度和噪音級(jí)彆，延長(zhǎng)其使用壽命。除此之外，由於PEEK樹脂符合管組工件材料的規(guī)格要求，在高溫下仍可使用各種粘合劑進(jìn)行粘接，所以現(xiàn)代連接器將是其另一個(gè)潛在的應(yīng)用市場(chǎng)。
在汽車和其他工業(yè)方麵，利用PEEK樹脂良好的耐摩擦性能和機(jī)械性能，可以作為金屬不鏽鋼和鈦的替代品用於製造發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)罩、汽車軸承、墊片、密封件、離合器齒環(huán)等各種零部件，另外也可用在汽車的傳動(dòng)、剎車和空調(diào)係統(tǒng)中。目前波音飛機(jī)、AMD、尼桑、NEC、夏普、克萊斯勒、通用、奧迪、空中客車公司已開始大量使用這種材料；在塗料方麵，將PEEK樹脂的精細(xì)粉末塗料覆蓋在金屬表麵，可以得到具有絕緣性好、耐腐蝕性強(qiáng)、耐熱、耐水的金屬PEE**體塗裝製品，廣泛應(yīng)用於化工防腐蝕、家用電器、電子、機(jī)械等領(lǐng)域。此外，PEEK樹脂還可用於製造液體色譜分析儀用填充柱和連接用的超細(xì)管。
近期，印度孟買的Gharda化工公司與Victrex公司合作在印度孟買新建了一座生產(chǎn)能力為120噸/年的PEEK樹脂半工業(yè)化生產(chǎn)裝置。該生產(chǎn)裝置采用與Victrex公司不同的工藝路線生產(chǎn)，僅使用一種單體原料，工藝成本比Victrex公司低，生產(chǎn)出的PEEK產(chǎn)品顏色較暗，但比Victrex公司的產(chǎn)品便宜10%～15%。Gharda公司計(jì)劃在今後幾年將其擴(kuò)建到800～1000噸/年的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，Gharda化工公司將是Victrex公司的有力競(jìng)爭(zhēng)者，至少將搶占世界10%的PEEK市場(chǎng)。
另外，一些跨國化學(xué)公司如杜邦和巴斯夫也分彆生產(chǎn)類似PEEK的高性能聚合物，如聚醚醚酮，但目前還冇有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
目前，世界PEEK樹脂的總消費(fèi)量約為1800噸/年，其中歐洲約占48%，美國約占41%，亞太地區(qū)約占6%，其他地區(qū)約占5%。產(chǎn)品主要應(yīng)用於包括航空、工業(yè)、電子和醫(yī)學(xué)各部門在內(nèi)的一些領(lǐng)域，其中運(yùn)輸業(yè)的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的34%，工業(yè)方麵約占31%，電子方麵約占23%，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域約占6%，其他方麵約占6%。
3、聚醚醚酮新產(chǎn)品的開發(fā)［４－６ ］
隨著PEEK樹脂生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的不斷增加以及用途的拓寬，新產(chǎn)品不斷被研究和開發(fā)出來。2002年Victrex公司推出了一種耐熱型PEEK樹脂新品種PEEK-HT。PEEK-HT是一種半結(jié)晶性聚合物，玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為157℃，熔點(diǎn)為374℃。同標(biāo)準(zhǔn)級(jí)PEEK樹脂相比較，該樹脂具有優(yōu)異的高溫性能，保持力學(xué)性能及物理性能的溫度提高30℃，高溫下的耐磨損性能提高2倍；在較寬的溫度範(fàn)圍內(nèi)，能保持較好的耐蠕變性能和耐疲勞性能；在250℃溫度下，具有更高的拉伸強(qiáng)度、彎曲模量和壓縮強(qiáng)度；具有優(yōu)異的耐受化學(xué)藥品、溶劑和燃料性能；更容易用射出、擠出成型機(jī)加工成型，射出成型後不需要後處理，可以大量生產(chǎn)公差小的零件。PEEK-HT樹脂新品種有粉末（PEEK-HTP22 ）和粒料（ PEEK-HT G22）兩種形態(tài)，主要應(yīng)用市場(chǎng)是汽車和航空發(fā)動(dòng)機(jī)箱、頭燈反射器、熱交換製件，閥門襯套以及深海油田製件等，在某些領(lǐng)域已經(jīng)部分取代了金屬和陶瓷。目前，PEEKHT新品種的年銷售量已經(jīng)超過100噸。 字串2
2003年Victrex公司推出了一種矽樹脂改性（ Silicon-Modified）的PEEK樹脂，-40～140℃下的伊佐德缺口衝擊強(qiáng)度（ Izod）是標(biāo)準(zhǔn)無填料PEEK樹脂的2～3倍，其剛性和抗衝性能接近聚碳酸酯，目前正在接受多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的評(píng)估，產(chǎn)品已經(jīng)能夠按噸為單位供應(yīng)。
日本東京YamakyuChain公司開發(fā)出一種PEEK聚合物，可用作生產(chǎn)係統(tǒng)板帶鏈條的材料。這種用PEEK樹脂生產(chǎn)的鏈條可以經(jīng)受250℃的高溫，並且可以在無潤滑的條件下以200m/min的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還具備好的耐化學(xué)性能及抗靜電性能。這種PEEK聚合物可替代金屬加工件，其產(chǎn)品主要用於各種高性能的終端產(chǎn)品，包括汽車和飛機(jī)組件、工業(yè)用泵、閥門和密封件以及矽片輸送設(shè)備、連接器和可**的外科手術(shù)器材等。
2003年荷蘭LNP工程塑料有限公司推出了兩種PEEK複合材料新品種
Thermocomp LF-100-12和ＴhermocompLF-1006。據(jù)悉，這兩種新型複合材料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度性能，其製品的熱性能和耐化學(xué)腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)於常用的一些熱塑性複合材料，同時(shí)還具有耐燃性好，發(fā)煙霧量較少以及價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)。ThermocompLF-100-12含有60%的玻璃纖維和礦物填料含量，它的抗彎模量為15000MPa；ＴhermocompLF-1006的玻璃纖維含量為30%。在價(jià)格上，LF-100-12更具優(yōu)勢(shì)，比LF－1006約低40%左右。由於這兩種PEEK複合材料的剛性較好，抗彎變形能力較強(qiáng)，因而特彆適合於製造耐磨損的齒輪和軸承等製品。LNP公司已使用這類PEEK複合材料開發(fā)出化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域用泵體葉輪等部件，並正在開發(fā)其在汽車業(yè)、電工行業(yè)、航空製造業(yè)和機(jī)械製造業(yè)等領(lǐng)域的新應(yīng)用。字串1
英國Robix公司利用PEEK樹脂為原料，采用擠塑的方法生產(chǎn)出直徑達(dá)600～1200毫米，橫斷麵達(dá)25mm×19mm的圓形零件，此外還能生產(chǎn)直徑為3米的橫斷麵較厚的零件。英國OmnifitLimited公司采用PEEK替代不鏽鋼，製造出用於色譜儀產(chǎn)品所用的接插器和配件。該產(chǎn)品既具有化學(xué)惰性又能夠在典型色譜柱環(huán)境中承受41.34MPa的壓力。與所替代的不鏽鋼材料不同，該產(chǎn)品不會(huì)乾擾分離和提純工藝，且具有出色的耐化學(xué)藥品性能。
Quadrant工程塑料公司推出一種PEEK樹脂新品級(jí)Kerton PEEKGF30，該產(chǎn)品能耐所有的標(biāo)準(zhǔn)**方法、高能輻射（ ?琢或X射線）和多種化學(xué)品，且材料具有高強(qiáng)度和剛性，耐衝擊和耐磨損性優(yōu)於目前使用的熱固性材料。KertonPEEK-GF30經(jīng)過250次循環(huán)**後也不會(huì)降解，因此可延長(zhǎng)醫(yī)療器件的服務(wù)壽命；此外，它還具有非常好的尺寸穩(wěn)定性和固有穩(wěn)定性，可以降低機(jī)械公差，得到高質(zhì)量高精度的部件。該產(chǎn)品完全可以達(dá)到醫(yī)療服務(wù)需反複**而後清潔的要求。
近期，Victrex公司推出了一係列不同用途的PEEK樹脂。PEEK-450GL30采用30%玻纖增強(qiáng)，連續(xù)工作溫度可以達(dá)到300℃，可用於鍋爐檢測(cè)探測(cè)器的密封；用於油田泵密封結(jié)合環(huán)的PEEK樹脂不僅在強(qiáng)度上可取代青銅，而且在磨損時(shí)具有更好的伸長(zhǎng)率。用於加壓醫(yī)藥反應(yīng)器閥門襯套的PEEK樹脂，具有高耐冷流性，在一定溫度範(fàn)圍內(nèi)保持剛性和強(qiáng)度，製作的閥門密封性和不滲透性達(dá)到ANSIVI級(jí)；用於賽車分配器齒輪的PEEK樹脂，能耐高溫和長(zhǎng)期的磨損，連續(xù)工作溫度可以達(dá)到260℃，在接近它的熔融溫度343℃時(shí)還能保持物理性能，比青銅合金齒輪減輕81%的質(zhì)量。字串1
4、我國聚醚醚酮的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展建議
PEEK樹脂自從問世以來，一直被作為一種重要的戰(zhàn)略國防**料，開發(fā)國家對(duì)許多國家限製出口。在此期間，我國隻有一些科研機(jī)構(gòu)在辦理了進(jìn)口申請(qǐng)手續(xù)後，才有少量進(jìn)口。隨著PEEK樹脂在汽車、電子、機(jī)械等民用領(lǐng)域的廣泛使用，其出口限製開始逐漸放寬。為了滿足我國國防的發(fā)展和民用的急需，PEEK樹脂的研製被列入“七五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目和國家“863”計(jì)劃，在此期間，吉林大學(xué)特種工程塑料研究中心完成了PEEK樹脂的實(shí)驗(yàn)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(shí)產(chǎn)權(quán)的PEEK樹脂的合成路線。在此基礎(chǔ)上，“八五”期間對(duì)PEEK樹脂進(jìn)行了10噸/年規(guī)模的放大實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。到“九五”期間，吉林大學(xué)特種工程塑料研究中心又進(jìn)行了PEEK樹脂30噸/年規(guī)模的中試試驗(yàn)，並在“九五”末通過了鑒定驗(yàn)收。PEEK樹脂主要性能指標(biāo)達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的指標(biāo)。
2001年末，由吉林大學(xué)高新材料有限責(zé)任公司投資1億元建設(shè)的一期300噸/年P(guān)EEK樹脂生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，二期500噸/年P(guān)EEK樹脂項(xiàng)目已於2001年8月由國家批準(zhǔn)為“十五”產(chǎn)業(yè)化示範(fàn)工程，目前現(xiàn)正在實(shí)施中。屆時(shí)，吉林大學(xué)高新材料有限責(zé)任公司將成為繼VICTREXPLC公司之後，*先采用我國**技術(shù)商品化生產(chǎn)PEEK樹脂的公司。山東工業(yè)大學(xué)對(duì)PEEK樹脂的合成進(jìn)行了研究開發(fā)，得到產(chǎn)品的熔點(diǎn)為338.4℃，熔化熱為32.8J/g，分解溫度為456℃。此外，大連理工大學(xué)、中山大學(xué)、黑龍江大學(xué)、江西師範(fàn)大學(xué)、上海大學(xué)材料學(xué)院、上海材料研究院、江蘇理工大學(xué)、安徽師範(fàn)大學(xué)、大連輕工業(yè)學(xué)院等單位也開展了相應(yīng)的研究工作。字串5
雖然PEEK樹脂在我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，但與國外公司相比，PEEK樹脂在應(yīng)用開發(fā)上還存在一些問題。一是在適合各種不同需要的專用料開發(fā)上與國外還有很大差距。僅在日本市場(chǎng)，VICTREPLC公司提供的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)PEEK樹脂就有10多種，另外還有自潤滑、機(jī)電等一些特殊牌號(hào)的樹脂可供選擇，而國產(chǎn)PEEK樹脂卻隻有簡(jiǎn)單的幾種牌號(hào)。二是國外PEEK樹脂除了上述不同牌號(hào)的粉料、粒料外，還有專門廠家生產(chǎn)各種牌號(hào)、規(guī)格的管材、棒材、片材等不同型材供應(yīng)市場(chǎng)，而國內(nèi)由於設(shè)備所限還不能生產(chǎn)這些型材，使國產(chǎn)PEEK樹脂的應(yīng)用開發(fā)受到很大限製。因此，開發(fā)多品種PEEK專用料以及擴(kuò)大PEEK樹脂的應(yīng)用開發(fā)將是我國今後的發(fā)展重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]田愛國，郭強(qiáng).聚醚醚酮及其複合材料的特性與應(yīng)用研究進(jìn)展.工程塑料應(yīng)用，2002，30（2）：47-49
[2]郝章來，吳麗君.聚醚醚酮的生產(chǎn)應(yīng)用及發(fā)展前景.化工新型材料，2004，32（4）：43-44，35
[3]徐兆瑜.聚醚醚酮.四川化工與腐蝕控製，2003，6（2）：39-44
[4]致成.聚醚醚酮新產(chǎn)品層出不窮.中國化工信息，2004，19：A14
[5]國內(nèi)合成樹脂及塑料工業(yè)信息總站,《塑料工業(yè)》編輯部.2002-3003年國外塑料工業(yè)進(jìn)展.塑料工業(yè)，2004，32（3）：18-19
[6]Anno.European Plastics News，2003，30（3）：41
聚醚醚酮樹脂（ Polyether Ether Ketone，簡(jiǎn)稱 PEEK樹脂）是由4，4‘-二氟二苯甲酮與對(duì)苯二酚在堿金屬碳酸鹽存在下，以二苯碸作溶劑進(jìn)行縮合反應(yīng)製得的一種新型半晶態(tài)芳香族熱塑性工程塑料。它屬耐高溫?zé)崴苄运芰希哂休^高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（143℃ ）和熔點(diǎn)（ 334℃ ），負(fù)載熱變型溫度高達(dá)316℃（ 30%玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)牌號(hào)），可在250℃下長(zhǎng)期使用，與其他耐高溫塑料如PI、PPS、PTFE、PPO等相比，使用溫度上限高出近50℃；PEEK樹脂不僅耐熱性比其他耐高溫塑料優(yōu)異，而且具有高強(qiáng)度、高模量、高斷裂韌性以及優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性；PEEK樹脂在高溫下能保持較高的強(qiáng)度，它在200℃時(shí)的彎曲強(qiáng)度達(dá)24MPa左右，在250℃下彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度仍有12～13MPa；PEEK樹脂的剛性較大，尺寸穩(wěn)定性較好，線脹係數(shù)較小，非常接近於金屬鋁材料；具有優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性，在通常的化學(xué)藥品中，隻有濃硫酸能溶解或者破壞它，它的耐腐蝕性與鎳鋼相近，同時(shí)其自身具有阻燃性，在火焰條件下釋放煙和有毒氣體少，抗輻射能力強(qiáng)；PEEK樹脂的韌性好，對(duì)交變應(yīng)力的優(yōu)良耐疲勞性是所有塑料中*出眾的，可與合金材料媲美；PEEK樹脂具有突出的摩擦學(xué)特性，耐滑動(dòng)磨損和微動(dòng)磨損性能優(yōu)異，尤其是能在250℃下保持高的耐磨性和低的摩擦係數(shù)；PEEK樹脂易於擠出和注射成型，加工性能優(yōu)異，成型效率較高。此外，PEEK還具有自潤滑性好、易加工、絕緣性穩(wěn)定、耐水解等優(yōu)異性能，使得其在航空航天、汽車製造、電子電氣、醫(yī)療和食品加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，開發(fā)利用前景十分廣闊。字串2
1、聚醚醚酮的用途［１－２ ］
在航空航天方麵，PEEK樹脂可以替代鋁和其它金屬材料製造各種飛機(jī)零部件，利用其優(yōu)異的阻燃性能，可用來製造飛機(jī)內(nèi)部部件，以降低飛機(jī)發(fā)生火災(zāi)時(shí)的危害程度。
在電子電器方麵，PEEK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環(huán)境條件下，仍能保持良好的電絕緣性。因此電子電器領(lǐng)域逐漸成為PEEK樹脂的**大應(yīng)用領(lǐng)域。由於PEEK樹脂本身純度很高，機(jī)械和化學(xué)性能穩(wěn)定，這使得矽片加工過程中的汙染得到降低。PEEK樹脂在很大的溫度範(fàn)圍內(nèi)不變形，用其製作的零部件可經(jīng)受熱焊處理的高溫環(huán)境。根據(jù)這一特性，在半導(dǎo)體工業(yè)中，PEEK樹脂常用來製造晶圓承載器、電子絕緣膜片以及各種連接器件，此外還可用於晶片承載片（Wafer Carriers）絕緣膜、連接器、印刷電路板、高溫接插件等。另外，PEEK樹脂還可應(yīng)用於μg/L級(jí)超純水的輸送、貯存設(shè)備，如管道、閥門、泵和容積器等?，F(xiàn)在日本等國的超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)已經(jīng)在使用PEEK樹脂材料。
在醫(yī)療方麵，PEEK樹脂除用於生產(chǎn)**要求高、需反複使用的手術(shù)和牙科設(shè)備和製作一些精密醫(yī)療儀器外，*重要的應(yīng)用是可以替代金屬製作的人造骨。用PEEK樹脂製作的人造骨除具有質(zhì)輕、無毒、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)外，還是塑料材料中與人體骨骼*接近的材料，可與肌體有機(jī)結(jié)合，所以用PEEK樹脂代替金屬製造人體骨骼是其在醫(yī)療領(lǐng)域方麵一個(gè)非常重要的應(yīng)用，具有深遠(yuǎn)的意義和價(jià)值，其潛在的應(yīng)用前景將是非常喜人的。字串2
在燃源電力方麵，PEEK樹脂具有耐高溫性，又不容易水解，並且還耐輻射，所以用其製作的電線電纜線圈骨架等已成功應(yīng)用於核電站。
在石油勘探與開采工業(yè)中，可用於製造開采機(jī)械涉及的特殊幾何尺寸的探頭。
在機(jī)械工業(yè)方麵，PEEK樹脂常用來製作壓縮機(jī)閥片、活塞環(huán)、密封件和各種化工用泵體、閥門部件。用該樹脂代替不鏽鋼製作渦流泵的葉輪，可明顯降低磨損程度和噪音級(jí)彆，延長(zhǎng)其使用壽命。除此之外，由於PEEK樹脂符合管組工件材料的規(guī)格要求，在高溫下仍可使用各種粘合劑進(jìn)行粘接，所以現(xiàn)代連接器將是其另一個(gè)潛在的應(yīng)用市場(chǎng)。
在汽車和其他工業(yè)方麵，利用PEEK樹脂良好的耐摩擦性能和機(jī)械性能，可以作為金屬不鏽鋼和鈦的替代品用於製造發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)罩、汽車軸承、墊片、密封件、離合器齒環(huán)等各種零部件，另外也可用在汽車的傳動(dòng)、剎車和空調(diào)係統(tǒng)中。目前波音飛機(jī)、AMD、尼桑、NEC、夏普、克萊斯勒、通用、奧迪、空中客車公司已開始大量使用這種材料；在塗料方麵，將PEEK樹脂的精細(xì)粉末塗料覆蓋在金屬表麵，可以得到具有絕緣性好、耐腐蝕性強(qiáng)、耐熱、耐水的金屬PEE**體塗裝製品，廣泛應(yīng)用於化工防腐蝕、家用電器、電子、機(jī)械等領(lǐng)域。此外，PEEK樹脂還可用於製造液體色譜分析儀用填充柱和連接用的超細(xì)管。
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為了滿足製造高精度、耐熱、耐磨損、抗疲勞和抗衝擊零部件的要求，對(duì)PEEK樹脂進(jìn)行共混、填充、纖維複合等增強(qiáng)改性處理，可以得到性能更加優(yōu)異的PEEK塑料合金或PEEK複合材料。如PEEK與聚醚酮共混可以得到具有特定熔點(diǎn)和特定玻璃化溫度的複合材料，該材料的加工成型性能得到改善；PEEK與聚醚碸共混後的複合材料在具有良好力學(xué)性能的同時(shí)，又使阻燃性能得到了提高；在PEEK中加入專用酚醛樹脂製成的材料具有特殊的抗摩擦性能；PEEK與聚四氟乙烯共混製成的複合材料，在保持PEEK的高強(qiáng)度、高硬度的同時(shí)，還具有突出的耐磨性，可用於製造滑動(dòng)軸承、密封環(huán)等機(jī)械零部件；PEEK可與碳纖維和玻璃纖維等多種纖維進(jìn)行改性增強(qiáng)，製成高性能的複合材料，纖維增強(qiáng)的PEEK複合材料具有優(yōu)異的抗蠕變、耐濕熱、耐老化和抗衝擊性能。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(qiáng)度；在PEEK中加入晶須材料，可提高材料的硬度、剛性及尺寸穩(wěn)定性，用於製造大型石化生產(chǎn)線上的氫氣壓縮機(jī)和石油氣壓縮機(jī)的環(huán)狀、網(wǎng)狀閥片等。用無機(jī)納米材料增強(qiáng)改性的PEEK複合材料，是集有機(jī)樹脂和高性能無機(jī)納米粒子的諸多特性於一身的新型複合材料，它可顯著改善PEEK樹脂的抗衝擊和耐摩擦性能，同時(shí)提高PEEK的剛性和尺寸穩(wěn)定性，進(jìn)一步拓寬PEEK樹脂的應(yīng)用範(fàn)圍。字串2
2、國外聚醚醚酮的生產(chǎn)和消費(fèi)情況［２－３ ］
PEEK樹脂*早由英國ICI公司於20世紀(jì)70年代末研究開發(fā)成功，並於20世紀(jì)80年代初期實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，並有商品投放市場(chǎng)，商品名稱為“Victrex-PEEK”。
英國Victrex公司是世界上*早從事PEEK樹脂生產(chǎn)的廠家之一，在PEEK樹脂產(chǎn)品領(lǐng)域具有壟斷地位，市場(chǎng)銷量連續(xù)以每年20%的速度增長(zhǎng)， 2001年淨(jìng)收益增長(zhǎng)了37%，達(dá)到3230萬美元，銷售額增長(zhǎng)23%，達(dá)到10430萬美元。該公司PEEK樹脂的生產(chǎn)能力先後在1996、1999、2000年和2003年經(jīng)過4次擴(kuò)建，生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到2800噸/年。而且為了確保原料供應(yīng)，Victrex公司實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)反向一體化，在1999年和2000年先後購買了一座二氟苯甲酮（DFDPM ）生產(chǎn)廠和一座對(duì)苯二酚（ BDF ）生產(chǎn)廠（ 占50%股份）。此外，Victrex公司還計(jì)劃在今後三、四年在索爾頓-克雷維萊斯建設(shè)第2套規(guī)模相當(dāng)?shù)腜EEK樹脂生產(chǎn)裝置和第2套二氟二****生產(chǎn)裝置，以便向新建的PEEK樹脂生產(chǎn)裝置提供原料。
Victrex公司在歐洲通過其子公司Victrex歐洲公司出售PEEK樹脂產(chǎn)品，在美國通過其子公司Victrex美國公司出售PEEK樹脂產(chǎn)品，在日本通過與三井化學(xué)公司組建（股份為51/49其中三井化學(xué)公司占４９％ ）的合資企業(yè)Victrex MC公司出售PEEK樹脂產(chǎn)品。
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近期，印度孟買的Gharda化工公司與Victrex公司合作在印度孟買新建了一座生產(chǎn)能力為120噸/年的PEEK樹脂半工業(yè)化生產(chǎn)裝置。該生產(chǎn)裝置采用與Victrex公司不同的工藝路線生產(chǎn)，僅使用一種單體原料，工藝成本比Victrex公司低，生產(chǎn)出的PEEK產(chǎn)品顏色較暗，但比Victrex公司的產(chǎn)品便宜10%～15%。Gharda公司計(jì)劃在今後幾年將其擴(kuò)建到800～1000噸/年的工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，Gharda化工公司將是Victrex公司的有力競(jìng)爭(zhēng)者，至少將搶占世界10%的PEEK市場(chǎng)。
另外，一些跨國化學(xué)公司如杜邦和巴斯夫也分彆生產(chǎn)類似PEEK的高性能聚合物，如聚醚醚酮，但目前還冇有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
目前，世界PEEK樹脂的總消費(fèi)量約為1800噸/年，其中歐洲約占48%，美國約占41%，亞太地區(qū)約占6%，其他地區(qū)約占5%。產(chǎn)品主要應(yīng)用於包括航空、工業(yè)、電子和醫(yī)學(xué)各部門在內(nèi)的一些領(lǐng)域，其中運(yùn)輸業(yè)的消費(fèi)量約占總消費(fèi)量的34%，工業(yè)方麵約占31%，電子方麵約占23%，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域約占6%，其他方麵約占6%。
3、聚醚醚酮新產(chǎn)品的開發(fā)［４－６ ］
隨著PEEK樹脂生產(chǎn)能力和產(chǎn)量的不斷增加以及用途的拓寬，新產(chǎn)品不斷被研究和開發(fā)出來。2002年Victrex公司推出了一種耐熱型PEEK樹脂新品種PEEK-HT。PEEK-HT是一種半結(jié)晶性聚合物，玻璃化轉(zhuǎn)化溫度為157℃，熔點(diǎn)為374℃。同標(biāo)準(zhǔn)級(jí)PEEK樹脂相比較，該樹脂具有優(yōu)異的高溫性能，保持力學(xué)性能及物理性能的溫度提高30℃，高溫下的耐磨損性能提高2倍；在較寬的溫度範(fàn)圍內(nèi)，能保持較好的耐蠕變性能和耐疲勞性能；在250℃溫度下，具有更高的拉伸強(qiáng)度、彎曲模量和壓縮強(qiáng)度；具有優(yōu)異的耐受化學(xué)藥品、溶劑和燃料性能；更容易用射出、擠出成型機(jī)加工成型，射出成型後不需要後處理，可以大量生產(chǎn)公差小的零件。PEEK-HT樹脂新品種有粉末（PEEK-HTP22 ）和粒料（ PEEK-HT G22）兩種形態(tài)，主要應(yīng)用市場(chǎng)是汽車和航空發(fā)動(dòng)機(jī)箱、頭燈反射器、熱交換製件，閥門襯套以及深海油田製件等，在某些領(lǐng)域已經(jīng)部分取代了金屬和陶瓷。目前，PEEKHT新品種的年銷售量已經(jīng)超過100噸。 字串2
2003年Victrex公司推出了一種矽樹脂改性（ Silicon-Modified）的PEEK樹脂，-40～140℃下的伊佐德缺口衝擊強(qiáng)度（ Izod）是標(biāo)準(zhǔn)無填料PEEK樹脂的2～3倍，其剛性和抗衝性能接近聚碳酸酯，目前正在接受多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的評(píng)估，產(chǎn)品已經(jīng)能夠按噸為單位供應(yīng)。
日本東京YamakyuChain公司開發(fā)出一種PEEK聚合物，可用作生產(chǎn)係統(tǒng)板帶鏈條的材料。這種用PEEK樹脂生產(chǎn)的鏈條可以經(jīng)受250℃的高溫，並且可以在無潤滑的條件下以200m/min的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，而且還具備好的耐化學(xué)性能及抗靜電性能。這種PEEK聚合物可替代金屬加工件，其產(chǎn)品主要用於各種高性能的終端產(chǎn)品，包括汽車和飛機(jī)組件、工業(yè)用泵、閥門和密封件以及矽片輸送設(shè)備、連接器和可**的外科手術(shù)器材等。
2003年荷蘭LNP工程塑料有限公司推出了兩種PEEK複合材料新品種
Thermocomp LF-100-12和ＴhermocompLF-1006。據(jù)悉，這兩種新型複合材料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度性能，其製品的熱性能和耐化學(xué)腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)於常用的一些熱塑性複合材料，同時(shí)還具有耐燃性好，發(fā)煙霧量較少以及價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)。ThermocompLF-100-12含有60%的玻璃纖維和礦物填料含量，它的抗彎模量為15000MPa；ＴhermocompLF-1006的玻璃纖維含量為30%。在價(jià)格上，LF-100-12更具優(yōu)勢(shì)，比LF－1006約低40%左右。由於這兩種PEEK複合材料的剛性較好，抗彎變形能力較強(qiáng)，因而特彆適合於製造耐磨損的齒輪和軸承等製品。LNP公司已使用這類PEEK複合材料開發(fā)出化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域用泵體葉輪等部件，並正在開發(fā)其在汽車業(yè)、電工行業(yè)、航空製造業(yè)和機(jī)械製造業(yè)等領(lǐng)域的新應(yīng)用。字串1
英國Robix公司利用PEEK樹脂為原料，采用擠塑的方法生產(chǎn)出直徑達(dá)600～1200毫米，橫斷麵達(dá)25mm×19mm的圓形零件，此外還能生產(chǎn)直徑為3米的橫斷麵較厚的零件。英國OmnifitLimited公司采用PEEK替代不鏽鋼，製造出用於色譜儀產(chǎn)品所用的接插器和配件。該產(chǎn)品既具有化學(xué)惰性又能夠在典型色譜柱環(huán)境中承受41.34MPa的壓力。與所替代的不鏽鋼材料不同，該產(chǎn)品不會(huì)乾擾分離和提純工藝，且具有出色的耐化學(xué)藥品性能。
Quadrant工程塑料公司推出一種PEEK樹脂新品級(jí)Kerton PEEKGF30，該產(chǎn)品能耐所有的標(biāo)準(zhǔn)**方法、高能輻射（ ?琢或X射線）和多種化學(xué)品，且材料具有高強(qiáng)度和剛性，耐衝擊和耐磨損性優(yōu)於目前使用的熱固性材料。KertonPEEK-GF30經(jīng)過250次循環(huán)**後也不會(huì)降解，因此可延長(zhǎng)醫(yī)療器件的服務(wù)壽命；此外，它還具有非常好的尺寸穩(wěn)定性和固有穩(wěn)定性，可以降低機(jī)械公差，得到高質(zhì)量高精度的部件。該產(chǎn)品完全可以達(dá)到醫(yī)療服務(wù)需反複**而後清潔的要求。
近期，Victrex公司推出了一係列不同用途的PEEK樹脂。PEEK-450GL30采用30%玻纖增強(qiáng)，連續(xù)工作溫度可以達(dá)到300℃，可用於鍋爐檢測(cè)探測(cè)器的密封；用於油田泵密封結(jié)合環(huán)的PEEK樹脂不僅在強(qiáng)度上可取代青銅，而且在磨損時(shí)具有更好的伸長(zhǎng)率。用於加壓醫(yī)藥反應(yīng)器閥門襯套的PEEK樹脂，具有高耐冷流性，在一定溫度範(fàn)圍內(nèi)保持剛性和強(qiáng)度，製作的閥門密封性和不滲透性達(dá)到ANSIVI級(jí)；用於賽車分配器齒輪的PEEK樹脂，能耐高溫和長(zhǎng)期的磨損，連續(xù)工作溫度可以達(dá)到260℃，在接近它的熔融溫度343℃時(shí)還能保持物理性能，比青銅合金齒輪減輕81%的質(zhì)量。字串1
4、我國聚醚醚酮的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展建議
PEEK樹脂自從問世以來，一直被作為一種重要的戰(zhàn)略國防**料，開發(fā)國家對(duì)許多國家限製出口。在此期間，我國隻有一些科研機(jī)構(gòu)在辦理了進(jìn)口申請(qǐng)手續(xù)後，才有少量進(jìn)口。隨著PEEK樹脂在汽車、電子、機(jī)械等民用領(lǐng)域的廣泛使用，其出口限製開始逐漸放寬。為了滿足我國國防的發(fā)展和民用的急需，PEEK樹脂的研製被列入“七五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目和國家“863”計(jì)劃，在此期間，吉林大學(xué)特種工程塑料研究中心完成了PEEK樹脂的實(shí)驗(yàn)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(shí)產(chǎn)權(quán)的PEEK樹脂的合成路線。在此基礎(chǔ)上，“八五”期間對(duì)PEEK樹脂進(jìn)行了10噸/年規(guī)模的放大實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。到“九五”期間，吉林大學(xué)特種工程塑料研究中心又進(jìn)行了PEEK樹脂30噸/年規(guī)模的中試試驗(yàn)，並在“九五”末通過了鑒定驗(yàn)收。PEEK樹脂主要性能指標(biāo)達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的指標(biāo)。
2001年末，由吉林大學(xué)高新材料有限責(zé)任公司投資1億元建設(shè)的一期300噸/年P(guān)EEK樹脂生產(chǎn)線建成投產(chǎn)，二期500噸/年P(guān)EEK樹脂項(xiàng)目已於2001年8月由國家批準(zhǔn)為“十五”產(chǎn)業(yè)化示範(fàn)工程，目前現(xiàn)正在實(shí)施中。屆時(shí)，吉林大學(xué)高新材料有限責(zé)任公司將成為繼VICTREXPLC公司之後，*先采用我國**技術(shù)商品化生產(chǎn)PEEK樹脂的公司。山東工業(yè)大學(xué)對(duì)PEEK樹脂的合成進(jìn)行了研究開發(fā)，得到產(chǎn)品的熔點(diǎn)為338.4℃，熔化熱為32.8J/g，分解溫度為456℃。此外，大連理工大學(xué)、中山大學(xué)、黑龍江大學(xué)、江西師範(fàn)大學(xué)、上海大學(xué)材料學(xué)院、上海材料研究院、江蘇理工大學(xué)、安徽師範(fàn)大學(xué)、大連輕工業(yè)學(xué)院等單位也開展了相應(yīng)的研究工作。字串5
雖然PEEK樹脂在我國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，但與國外公司相比，PEEK樹脂在應(yīng)用開發(fā)上還存在一些問題。一是在適合各種不同需要的專用料開發(fā)上與國外還有很大差距。僅在日本市場(chǎng)，VICTREPLC公司提供的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)PEEK樹脂就有10多種，另外還有自潤滑、機(jī)電等一些特殊牌號(hào)的樹脂可供選擇，而國產(chǎn)PEEK樹脂卻隻有簡(jiǎn)單的幾種牌號(hào)。二是國外PEEK樹脂除了上述不同牌號(hào)的粉料、粒料外，還有專門廠家生產(chǎn)各種牌號(hào)、規(guī)格的管材、棒材、片材等不同型材供應(yīng)市場(chǎng)，而國內(nèi)由於設(shè)備所限還不能生產(chǎn)這些型材，使國產(chǎn)PEEK樹脂的應(yīng)用開發(fā)受到很大限製。因此，開發(fā)多品種PEEK專用料以及擴(kuò)大PEEK樹脂的應(yīng)用開發(fā)將是我國今後的發(fā)展重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]田愛國，郭強(qiáng).聚醚醚酮及其複合材料的特性與應(yīng)用研究進(jìn)展.工程塑料應(yīng)用，2002，30（2）：47-49
[2]郝章來，吳麗君.聚醚醚酮的生產(chǎn)應(yīng)用及發(fā)展前景.化工新型材料，2004，32（4）：43-44，35
[3]徐兆瑜.聚醚醚酮.四川化工與腐蝕控製，2003，6（2）：39-44
[4]致成.聚醚醚酮新產(chǎn)品層出不窮.中國化工信息，2004，19：A14
[5]國內(nèi)合成樹脂及塑料工業(yè)信息總站,《塑料工業(yè)》編輯部.2002-3003年國外塑料工業(yè)進(jìn)展.塑料工業(yè)，2004，32（3）：18-19
[6]Anno.European Plastics News，2003，30（3）：41
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