| Полиэфирэфиркетон | |
|---|---|
| Плотность | 1320 кг / м 3 |
| Модуль Юнга ( E ) | 3,6 Г Па |
| Предел прочности при растяжении ( σ т ) | 90-100 М Па |
| Удлинение при разрыве | 50% |
| тест с надрезом | 55 к Дж / м 2 |
| Температура стекла | 143 ° С |
| температура плавления | 343 ° С |
| Теплопроводность | 0,25 Вт / (м · К ) |
| Водопоглощение, 24 часа (ASTM D 570) | 0,1% |
| источник: [1] | |
Полиэфирэфиркетон ( PEEK ) представляет собой бесцветный органический термопластичный полимер из семейства полиарилэфиркетонов (PAEK), используемый в инженерных приложениях. Первоначально он был представлен Victrex PLC, затем Imperial Chemical Industries (ICI) в начале 1980-х годов. [2]
Синтез [ править ]
PEEK полимеры получают путем ступенчатой полимеризации в диалкилирования из bisphenolate солей. Типичный является реакцией 4,4'-дифторбензофенона с динатриевой солью гидрохинона , который генерируется на месте путем депротонирования с карбонатом натрия . Реакция проводится при температуре около 300 ° C в полярных апротонных растворителях, таких как дифенилсульфон . [3] [4]
Свойства [ править ]
PEEK - это полукристаллический термопласт с превосходной механической и химической стойкостью, который сохраняется до высоких температур. Условия обработки, используемые для формования PEEK, могут влиять на кристалличность и, следовательно, на механические свойства. Его модуль Юнга составляет 3,6 ГПа, а предел прочности на разрыв от 90 до 100 МПа. [5] PEEK имеет температуру стеклования около 143 ° C (289 ° F) и плавится около 343 ° C (662 ° F). Некоторые марки имеют полезную рабочую температуру до 250 ° C (482 ° F). [3] Теплопроводность увеличивается почти линейно с температурой между комнатной температурой и температурой солидуса . [6] Он очень устойчив ктермическое разложение , [7] , а также к воздействию органических и водных средах. Он подвергается воздействию галогенов и сильных кислот Бренстеда и Льюиса , а также некоторых галогенированных соединений и алифатических углеводородов 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 [ править ]
Благодаря своей прочности, PEEK используется для изготовления элементов, используемых в сложных приложениях, включая подшипники , детали поршней , насосы , высокоэффективные колонки для жидкостной хроматографии , пластинчатые клапаны компрессора и изоляцию электрических кабелей . Это один из немногих пластиков, совместимых с применением сверхвысокого вакуума , что делает его пригодным для использования в аэрокосмической, автомобильной, телетронной и химической промышленности. [8] ПЭЭК считается передовым биоматериалом, используемым в медицинских имплантатах , например, для использования с магнитно-резонансной томографией высокого разрешения. (МРТ) для создания частичной замены черепа в нейрохирургии.
PEEK находит все более широкое применение в устройствах для спондилодеза и арматурных стержнях. [9] Он обеспечивает оптимальный рост костей и рентгенопрозрачен, но обладает гидрофобностью, из-за чего не полностью срастается с костью. [8] [10] Уплотнения и коллекторы из ПЭЭК обычно используются в жидкостях. PEEK также хорошо работает в приложениях, где обычным явлением являются постоянные высокие температуры (до 500 ° F / 260 ° C). [11] Из-за этого и его низкой теплопроводности, он также используется в FFF- печати для термического отделения горячего конца от холодного.
Варианты обработки [ править ]
PEEK плавится при относительно высокой температуре (343 ° C / 649,4 ° F) по сравнению с большинством других термопластов. В диапазоне температур плавления его можно перерабатывать методами литья под давлением или экструзией . Технически возможно переработать гранулированный PEEK в форму нити и детали для 3D-печати из материала нити, используя моделирование методом наплавленного осаждения - технологию FDM (или производство плавленых нитей - FFF). [12] [13] Филаменты PEEK были продемонстрированы для производства медицинских устройств до класса IIa . [14] С этой новой нитью можно использовать метод FFF для различных медицинских применений, таких как зубные протезы .
В своем твердом состоянии из PEEK легко обрабатываемый, например, путь ( ЧПУ ) фрезерные станки и обычно используется для производства высококачественных пластмассовых деталей, которые термостабильные и электрический и термически изолирующие. PEEK с наполнителем также можно обрабатывать на станках с ЧПУ, но необходимо соблюдать особую осторожность, чтобы правильно управлять напряжениями в материале.
PEEK считается полимером с высокими эксплуатационными характеристиками , то есть его высокая цена ограничивает его использование только в самых требовательных областях.
PEEK с памятью формы в биомеханических приложениях [ править ]
PEEK традиционно не является полимером 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 ортопедической хирургии . [15]
Ссылки [ править ]
- ^ AK van der Vegt & LE Govaert, Polymeren, van keten tot kunstof, ISBN 90-407-2388-5 .
- ^ "Почему PEEK?" . drakeplastics.com . Проверено 23 апреля 2018 года .
- ^ 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 . DOI : 10.1002 / 14356007.a21_449.pub3 . ISBN 978-3527306732. (требуется подписка)
- ^ Дэвид Кеммиш «Обновленная информация о технологии и применении полиарилэфиркетонов» 2010. ISBN 978-1-84735-408-2 .
- ^ Данные о свойствах материала: полиэфирэфиркетон (PEEK) , www.makeitfrom.com.
- ^ J. Blumm, А. Линдеманн, А. Шоппер, «Влияние содержания CNT на теплофизические свойства PEEK-CNT композитов», Труды 29 - го симпозиума по Японии теплофизических свойств , 8-10 октября 2008 года, Токио.
- ^ 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 полимеров . 95 (5): 709–718. DOI : 10.1016 / j.polymdegradstab.2010.01.024 .
- ^ a b "PEEK (полиэфирный эфир кетон)" . www.scientificspine.com . Проверено 6 мая 2020 .
- ^ Lauzon, Майкл (4 мая 2012). "Diversified Plastics Inc., PEEK играет роль в космическом зонде" . PlasticsNews.com . Крейн Communications Inc . Проверено 6 мая 2012 года .
- ^ "10 пористых клеток TLIF, которые нужно знать ...!" . SPINEMarketGroup . 2020-02-01 . Проверено 6 мая 2020 .
- ^ «Свойства материала PEEK» . www.uplandfab.com .
- ^ Ньюсом, Майкл. «Arevo Labs объявляет о выпуске высококачественных материалов, армированных углеродным волокном и нанотрубками, для процесса 3D-печати» . Пресс-релизы Solvay . LouVan Communications Inc . Проверено 27 января +2016 .
- ^ Thryft, Ann. «3D-печать высокопрочных углеродных композитов с использованием PEEK, PAEK» . Новости дизайна . Проверено 27 января +2016 .
- ^ Пресс-релиз Indmatec PEEK MedTec .
- ^ 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 .
