聚醚醚酮(PEEK)是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的
重复单元所构成的
高聚物,属
特种高分子材料。具有耐高温、耐
化学药品腐蚀等物理
化学性能,是一类半结晶
高分子材料,可用作耐高温
结构材料和电
绝缘材料,可与
玻璃纤维或
碳纤维复合制备
增强材料。一般采用与芳香族
二元酚缩合而得的一类聚芳醚类高聚物。这种材料在
航空航天领域、医疗器械领域(作为
人工骨修复
骨缺损)和工业领域有大量的应用。
聚醚醚酮是芳香醚酮的典型化合物。1962年美国Bonner以及1964年英国Goodman分别报道了通过亲电取代反应路线可以合成聚芳醚酮,但所得到的聚芳醚酮分子量比较低,主要原因是获得的聚芳醚酮的结晶度较高,以至于它在大多数溶剂中不能溶解,在尚未形成高分子量聚合物之前就从反应体系中沉淀出来。
英国开发了通过亲核取代反应路线合成聚芳醚酮的工艺技术,并取得突破性进展。1977年,英国首先开始研究聚芳醚酮的重要品种——聚醚醚酮,1980年开始在市场销售,以Victrix PEEK为商品名投放市场。1982年,聚醚醚酮的产量达到1000吨。1982年,日本也开始销售聚醚醚酮。
PEEK(聚醚醚酮)
塑胶原料是芳香族结晶型
热塑性高分子材料,具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的电性能。
聚合物分子量取决于二氟二苯甲酮和对苯二酚的
摩尔比。两者通常为等摩尔比,若前者稍过量,则聚合物含有氟端基。氟端基比酚端基的
热稳定性更好。
碱金属碳酸盐通常为碳酸钾和
碳酸钠的混合物,用量是1mol对苯二酚至少有2mol(碱金属碳酸盐相应于一个羟基至少对应一个
碱金属原子)。若碱金属碳酸盐与对苯二酚的比值过低,则聚合物呈脆性;若比值过高,则会引发一系列副反应而影响
产品性能。
缩聚反应在带有
搅拌装置的
不锈钢反应器中进行。将原料二氟二苯甲酮、对苯二酚及溶剂二苯砜(量约为二氟二苯甲酮的2到3倍)加入聚合反应器中,通氮气并加热升温至180℃,加入无水
碳酸钾碳酸钠的混合物,升温至200℃保温1h,然后再升温至250℃保温15min,最终升温至320℃ 保温2.5h。
反应物从反应器中放出,经冷却后至滞留罐。聚合物与
无机盐、
氟化钠、
氟化钾、二苯砜一起结晶析出。反应中生成的
二氧化碳与氮气经冷凝后放空。
罐中的聚合物粉碎后,用500pm孔径的
细筛筛选,然后送入
萃取器,用
丙酮萃取,
悬浮液经第一及第二
压滤机压滤,并用丙酮洗涤沉淀,以除去二苯砜。滤液送至
结晶器,回收二苯砜与丙酮,
滤饼送至水洗罐,用水洗涤,以除去聚合物中的无机盐。悬浮液经第三、第四压滤机压滤后,滤液送
溶剂回收,压滤后的滤饼送至
干燥器经干燥后制得产品。
PEEK注射成型时,成型前需预干燥,干燥条件为150℃,3h。其加工条件:料筒温度370~390℃,注射压力120MPa,模具温度170℃。挤出成型时的加工温度为350~370℃。
由于聚醚醚酮PEEK具有优良的综合性能,在许多特殊领域可以替代金属、陶瓷等
传统材料。该塑料的耐高温、
自润滑、耐磨损和抗疲劳等特性,使之成为当今最热门的高性能工程塑料之一,它主要应用于
航空航天、
汽车工业、电子电气和医疗器械等领域。