Полиэфирэфиркетон
 | |
| Идентификаторы | |
|---|---|
ПабХим CID | |
| Характеристики | |
| (С 19 Н 12 О 3 ) н | |
| Молярная масса | 288.3 g/mol |
| Плотность | 1,32 г/см 3 |
| Температура плавления | 343 ° С (649 ° F; 616 К) |
| Родственные соединения | |
Родственные соединения | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
| Полиэфирэфиркетон | |
|---|---|
| Физические свойства | |
| Плотность ( р ) | 1,32 г/см 3 |
| Водопоглощение — более 24 часов. | 0.1% |
| Механические свойства | |
| Модуль Юнга ( Э ) | 3,6 ГПа |
| Предел прочности ( σ т ) | 90–100 МПа |
| Удлинение ( е ) на перерыве | 50% |
| Надрезный тест | 55 кДж/м 2 |
| Термические свойства | |
| Температура плавления ( Т м ) | 343 °С |
| Температура стеклования ( Т г ) | 143 °С |
| Теплопроводность ( к ) | 0,25 Вт /( м ⋅ К ) |
| [1] | |
Полиэфирэфиркетон ( PEEK ) представляет собой бесцветный органический термопластичный полимер из семейства полиарилэфиркетонов (PAEK), используемый в инженерных целях. Он был изобретен в ноябре 1978 года. [2] и выведен на рынок в начале 1980-х годов частью компании Imperial Chemical Industries (ICI), которая позже стала Victrex PLC . [3]
Синтез
[ редактировать ]Полимеры ПЭЭК получают ступенчатой полимеризацией диалкилирования солей бисфенолятов путем . Типичной является реакция 4,4'-дифторбензофенона с динатриевой солью гидрохинона , которая образуется in situ путем депротонирования карбонатом натрия . Реакцию проводят при температуре около 300°C в полярных апротонных растворителях, таких как дифенилсульфон . [4] [5]
Характеристики
[ редактировать ]PEEK – это полукристаллический термопласт с превосходными механическими и химическими свойствами, которые сохраняются при высоких температурах. 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 составляет от 90 до 100 МПа. [6] 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). [4] Теплопроводность увеличивается почти линейно с температурой между комнатной температурой и температурой солидуса . [7] Он обладает высокой устойчивостью к термическому разложению , [8] а также к воздействию как органических, так и водных сред. Он подвергается воздействию галогенов и сильных Бренстеда и кислот 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 долгое время, если только полимер не находится в форме с высоким соотношением площади поверхности к объему, например, в виде мелкого порошка или тонкой пленки. Имеет высокую устойчивость к биоразложению.
Приложения
[ редактировать ]PEEK используется для изготовления изделий для требовательных применений, включая подшипники , поршней детали , насосы , колонки для высокоэффективной жидкостной хроматографии компрессоров , пластинчатые клапаны и электрических кабелей изоляцию . Это один из немногих пластиков, совместимых с приложениями в сверхвысоком вакууме , что делает его пригодным для аэрокосмической, автомобильной и химической промышленности. [9] PEEK используется в медицинских имплантатах , например, при создании частичной замены черепа в нейрохирургии.
PEEK используется в устройствах для спондилодеза и армирующих стержнях. [10] Он рентгенопрозрачен , но гидрофобен, поэтому не полностью срастается с костью. [9] [11] Уплотнения и коллекторы из PEEK обычно используются в жидкостных средах. PEEK также хорошо работает при высоких температурах (до 260 °C/500 °F). [12] Из-за этого, а также из-за его низкой теплопроводности, он также используется при печати методом плавления нитей (FFF) для термического отделения горячего конца от холодного.
Варианты обработки
[ редактировать ]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 экструзии . Технически осуществимо перерабатывать гранулированный PEEK в форму нитей и 3D-печатные детали из нитей с использованием технологии моделирования наплавленным осаждением – FDM (или изготовления плавленых нитей – FFF). [13] [14] Было продемонстрировано, что нити PEEK используются в производстве медицинских устройств до класса IIa . [15] С помощью этой новой нити можно использовать метод FFF для различных медицинских целей, например, для изготовления зубных протезов .
В твердом состоянии ПЭЭК легко обрабатывается, например, на с ЧПУ фрезерных станках , и обычно используется для производства высококачественных пластиковых деталей, которые являются термостабильными, а также электрически и теплоизолирующими. Наполненные марки PEEK также можно обрабатывать на станках с ЧПУ, но необходимо уделять особое внимание правильному управлению напряжениями в материале.
PEEK — это высокоэффективный полимер , но его высокая цена из-за сложного процесса производства ограничивает его использование только самыми требовательными приложениями. [16]
PEEK с памятью формы в биомеханических приложениях
[ редактировать ]PEEK традиционно не является полимером с памятью формы ; однако недавние достижения в области обработки позволили обеспечить память формы в PEEK при механической активации. Эта технология нашла применение в ортопедической хирургии . [17]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ ван дер Вегт, АК; Говерт, Л.Е. (2003). Полимеры, от цепи к пластику (на голландском языке) (5-е изд.). ДУП Синий. ISBN 90-407-2388-5 .
- ^ «Vitrex отмечает 40-летие успеха PEEK» . Виктрекс . Проверено 1 ноября 2021 г.
- ^ «Почему ПИК?» . www.drakeplastics.com . Проверено 23 апреля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Дэвид Паркер; Ян Бюссинк; Хендрик Т. ван де Грампе; Гэри В. Уитли; Эрнст-Ульрих Дорф; Эдгар Остлиннинг; Клаус Рейнкинг (15 апреля 2012 г.). Полимеры, высокая температура . Энциклопедия промышленной химии Ульмана. дои : 10.1002/14356007.a21_449.pub3 . ISBN 978-3527306732 . (требуется подписка)
- ^ Кеммиш, Дэвид (2010). Обновленная информация о технологии и применении полиарилэфиркетонов . И.Смизерс. ISBN 978-1-84735-408-2 .
- ^ Данные о свойствах материала: Полиэфирэфиркетон (PEEK) , www.makeitfrom.com.
- ^ Блюмм, Дж.; Линдеманн, А.; Шоппер, А. (2008). «Влияние содержания УНТ на теплофизические свойства композитов ПЭЭК-УНТ». Материалы 29-го Японского симпозиума по теплофизическим свойствам, 8–10 октября 2008 г., Токио . стр. 306–8. ISSN 0911-1743 .
- ^ Патель, Парина; Халл, Т. Ричард; Маккейб, Ричард В.; Флэт, Дайанна; Грасмедер, Джон; Перси, Майк (май 2010 г.). «Механизм термического разложения поли(эфирэфиркетона) (PEEK) из обзора исследований разложения» (PDF) . Деградация и стабильность полимеров . 95 (5): 709–718. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2010.01.024 .
- ^ Jump up to: а б «ПЭЭК (Полиэфирэфиркетон)» . www.scientificspine.com . Проверено 6 мая 2020 г.
- ^ Лаузон, Майкл (4 мая 2012 г.). «Diversified Plastics Inc., роль PEEK в создании космического зонда» . PlasticsNews.com . Крейн Коммуникейшнз Инк . Проверено 6 мая 2012 г.
- ^ «10 пористых клеток TLIF, которые нужно знать…!» . SPINEMarketGroup . 01.02.2020 . Проверено 6 мая 2020 г.
- ^ «Свойства материала PEEK» . www.uplandfab.com .
- ^ Ньюсом, Майкл (24 марта 2014 г.). «Arevo Labs объявляет о выпуске высокопроизводительных материалов, армированных углеродным волокном и нанотрубками, для процесса 3D-печати» . Пресс-релизы Solvay . ЛуВан Коммуникейшнз Инк . Проверено 27 января 2016 г.
- ^ Трифт, Энн. «3D-печать высокопрочных углеродных композитов с использованием PEEK, PAEK» . Новости дизайна . Проверено 27 января 2016 г.
- ^ Пресс-релиз Indmatec PEEK MedTec .
- ^ Инь, Цзюнь; Чжан, Айцин; Лью, Конг Ён; Ву, Лихуа (2008). «Синтез поли(эфирэфиркетона) с помощью микроволнового облучения и его характеристика». Полимерный вестник . 61 (2): 157–163. дои : 10.1007/s00289-008-0942-6 . ISSN 1436-2449 . S2CID 97563069 .
- ^ Аноним. «Хирургические технологии; MedShape Solutions, Inc. объявляет о первом одобренном FDA устройстве PEEK с памятью формы; закрытие размещения акций на сумму 10 миллионов долларов». Медицинское письмо CDC и FDA .
