التقدم المحرز في تطبيق البلاستيك الهندسي الخاص بولي إيثر إيثر كيتون (نظرة خاطفة)

تم تطوير Polyether ether ketone (PEEK) لأول مرة بواسطة Imperial Chemical (ICI) في عام 1977 وتم بيعه رسميًا باسم VICTREX®PEEK في عام 1982. وفي عام 1993 ، استحوذت VICTREX على مصنع إنتاج ICI وأصبحت شركة مستقلة.تمتلك Weigas أكبر مجموعة من منتجات poly (ether ketone) في السوق ، بسعة حالية تبلغ 4،250 طن / سنة.بالإضافة إلى ذلك ، سيتم إطلاق مصنع VICTREX® poly (ether ketone) الثالث بسعة سنوية تبلغ 2900 طن في أوائل عام 2015 ، بسعة تزيد عن 7000 طن / أ.

Ⅰ.مقدمة في الأداء 

نظرة خاطفة كأهم منتج للبولي (أريل إيثر كيتون ، هيكله الجزيئي الخاص يمنح البوليمر مقاومة درجات الحرارة العالية ، الأداء الميكانيكي الجيد ، التشحيم الذاتي ، المعالجة السهلة ، مقاومة التآكل الكيميائي ، مثبطات اللهب ، مقاومة التجريد ، مقاومة الإشعاع ، استقرار العزل ، تُعرف الآن مقاومة التحلل المائي والمعالجة السهلة ، مثل الأداء الممتاز ، على أنها أفضل اللدائن الهندسية بالحرارة. 

1 مقاومة درجات الحرارة العالية

عادةً ما تحتوي بوليمرات ومزائج VICTREX PEEK على درجة حرارة انتقال زجاجي تبلغ 143 درجة مئوية ، ونقطة انصهار تبلغ 343 درجة مئوية ، ودرجة حرارة تمسخ حراري تصل إلى 335 درجة مئوية (ISO75Af ، مملوءة بألياف الكربون) ، ودرجة حرارة خدمة مستمرة تبلغ 260 درجة C (UL746B ، بدون تعبئة). 

2. مقاومة التآكل

توفر مواد البوليمر VICTREX PEEK احتكاكًا ممتازًا ومقاومة للتآكل ، خاصة في درجات الاحتكاك المعدلة المقاومة للتآكل ، على نطاق واسع من الضغوط والسرعات ودرجات الحرارة وخشونة سطح التلامس. 

3. المقاومة الكيميائية

يشبه VICTREX PEEK فولاذ النيكل ، ويوفر مقاومة ممتازة للتآكل في معظم البيئات الكيميائية ، حتى في درجات الحرارة المرتفعة.

4. دخان النار الخفيف وغير سامة

مادة البوليمر VICTREX PEEK مستقرة جدًا ، عينة 1.5 مم ، درجة ul94-V0 بدون مثبطات اللهب.إن تركيب هذه المادة ونقاوتها الكامنة تمكنها من إنتاج القليل جدًا من الدخان والغاز في حالة نشوب حريق.

5. مقاومة التحلل المائي

البوليمرات والخلائط من VICTREX PEEK مقاومة للهجوم الكيميائي بواسطة الماء أو بخار الضغط العالي.يمكن أن تحافظ الأجزاء المصنوعة من هذه المادة على مستويات عالية من الخواص الميكانيكية عند استخدامها باستمرار في الماء عند درجات حرارة وضغوط عالية.

6. خصائص كهربائية ممتازة

يوفر VICTREX PEEK أداءً كهربائيًا ممتازًا على نطاق واسع من الترددات ودرجات الحرارة.

بالإضافة إلى ذلك ، تتميز مادة البوليمر VICTREX PEEK أيضًا بنقاوة عالية وحماية البيئة وسهولة المعالجة وخصائص أخرى.

Ⅱ.البحث عن حالة الإنتاج

منذ التطوير الناجح لـ PEEK ، بأدائها الممتاز الخاص ، تم تفضيلها على نطاق واسع من قبل الناس وسرعان ما أصبحت تركيزًا بحثيًا جديدًا.أدت سلسلة من التعديلات الكيميائية والفيزيائية وتعزيز PEEK إلى توسيع مجال تطبيق PEEK.

1. التعديل الكيميائي

التعديل الكيميائي هو تغيير التركيب الجزيئي وانتظام البوليمر عن طريق إدخال مجموعات وظيفية خاصة أو جزيئات صغيرة ، مثل: تغيير نسبة مجموعات كيتون الأثير في السلسلة الرئيسية أو إدخال مجموعات أخرى ، أو تشابك متفرع ، أو مجموعات سلسلة جانبية ، أو بلمرة مشتركة للكتل وبلمرة مشتركة عشوائية على السلسلة الرئيسية لتغيير خصائصها الحرارية.

VICTREX®HT ™ و VICTREX®ST ™ هما PEK و PEKEKK ، على التوالي.يتم استخدام نسبة E / K لـ VICTREX®HT ™ و VICTREX®ST ™ لتحسين مقاومة درجات الحرارة العالية للبوليمر.

2. التعديل المادي

بالمقارنة مع التعديل الكيميائي ، يتم استخدام التعديل الفيزيائي على نطاق واسع في الممارسة ، بما في ذلك تحسين الملء وتعديل المزج وتعديل السطح.

1) تعزيز الحشو

أكثر أنواع التعزيزات شيوعًا هي تقوية الألياف ، بما في ذلك الألياف الزجاجية وتقوية ألياف الكربون وتقوية ألياف آرلين.تظهر النتائج التجريبية أن الألياف الزجاجية وألياف الكربون وألياف الأراميد لها تقارب جيد مع PEEK ، لذلك غالبًا ما يتم اختيارها كمواد مالئة لتحسين النظرة الخاطفة ، وصنع مواد مركبة عالية الأداء ، وتحسين قوة ودرجة حرارة الخدمة لراتنج PEEK.درجات Hmf عبارة عن مركب جديد مملوء بألياف الكربون من VICTREX يوفر مقاومة فائقة للإجهاد وإمكانية تشغيل وخصائص ميكانيكية ممتازة مقارنة بسلسلة VICTREX PEEK الحالية عالية القوة المليئة بألياف الكربون.

من أجل تقليل الاحتكاك والتآكل ، غالبًا ما تتم إضافة PTFE والجرافيت والجزيئات الصغيرة الأخرى لتحسين التعزيز.يتم تعديل درجات التآكل وتقويتها بشكل خاص بواسطة VICTREX للاستخدام في البيئات عالية التآكل مثل المحامل.

2) مزج التعديل

يمزج PEEK مع مواد البوليمر العضوية ذات درجة حرارة انتقال الزجاج العالية ، والتي لا يمكنها فقط تحسين الخصائص الحرارية للمركبات وتقليل تكلفة الإنتاج ، ولكن أيضًا لها تأثير كبير على الخصائص الميكانيكية.

VICTREX®MAX-Series ™ عبارة عن مزيج من مادة البوليمر VICTREX PEEK وراتنج البوليميد البلاستيكي الحراري EXTEM®UH الأصلي المعتمد على البلاستيك المبتكر من سابك.تم تصميم مواد بوليمر MAX Series ™ عالية الأداء ذات المقاومة الممتازة للحرارة لتلبية الطلب المتزايد على مواد بوليمر PEEK الأكثر مقاومة لدرجة الحرارة العالية.

سلسلة VICTREX® T عبارة عن مزيج حاصل على براءة اختراع يعتمد على مادة بوليمر VICTREX PEEK و Celazole® polybenzimidazole (PBI).يمكن صهره ويمكن أن يلبي القوة الممتازة المطلوبة ، ومقاومة التآكل ، والصلابة ، والزحف ، والخصائص الحرارية في ظل ظروف درجات الحرارة العالية الأكثر تطلبًا.

3) تعديل السطح

أظهر بحث VICTREX ، الذي تم إجراؤه بالتعاون مع Wacker ، المنتج الرائد للسيليكون السائل ، أن بوليمر VICTREX PEEK يجمع بين قوة كل من السيليكون الصلب والمرن مع الخصائص اللاصقة للمواد البلاستيكية الأخرى المهندسة.يمكن لمكون نظرة خاطفة كإدخال ، مطلي بمطاط السيليكون السائل ، أو تقنية التشكيل بالحقن مزدوجة المكونات ، الحصول على التصاق ممتاز.درجة حرارة قالب الحقن VICTREX PEEK هي 180 درجة مئوية ، حيث تتيح الحرارة الكامنة معالجة سريعة لمطاط السيليكون ، وبالتالي تقليل دورة الحقن الكلية.هذه هي ميزة تقنية القولبة بالحقن المكونة من عنصرين.

3. الآخر

1) الطلاءات VICOTE ™

قدمت VICTREX طلاء أساسه نظرة خاطفة ، VICOTE ™ ، لمعالجة فجوات الأداء في العديد من تقنيات الطلاء الحالية.توفر طلاءات VICOTE ™ درجات حرارة عالية ومقاومة للتآكل وقوة ومتانة ومقاومة للخدش بالإضافة إلى مجموعة واسعة من مزايا الأداء العالي للتطبيقات التي تتعرض لظروف قاسية مثل درجات الحرارة العالية والتآكل الكيميائي والتآكل ، سواء في الصناعة أو السيارات أو تجهيز الأغذية وأشباه الموصلات والإلكترونيات أو الأجزاء الصيدلانية.توفر طلاءات VICOTE ™ مدة خدمة ممتدة ، وأداء ووظائف محسّنة ، وخفض تكلفة النظام الإجمالية ، وحرية تصميم محسّنة لتحقيق تمايز المنتج.

2) أفلام APTIV ™

تقدم أفلام APTIV ™ مجموعة فريدة من الخصائص والميزات المتأصلة في بوليمرات VICTREX PEEK ، مما يجعلها واحدة من أكثر منتجات الأفلام عالية الأداء تنوعًا المتاحة.تتميز أفلام APTIV الجديدة بأنها متعددة الاستخدامات ومناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك أفلام الاهتزاز لمكبرات صوت الهاتف المحمول ومكبرات الصوت الاستهلاكية ، وعازل الأسلاك والكابلات والسترات الملتفة ، ومحولات الضغط وأغشية المستشعرات ، والأسطح المقاومة للتآكل للمنتجات الصناعية والإلكترونية ، والركائز الكهربائية ورأى عزل الطيران.

Ⅲ مجال التطبيق

تم استخدام PEEK على نطاق واسع في مجالات الطيران والسيارات والإلكترونيات والطاقة والصناعة وأشباه الموصلات والمجالات الطبية منذ إطلاقها.

1. الفضاء الجوي

الفضاء هو أول مجال تطبيق PEEK.تتطلب خصوصية الفضاء الجوي معالجة مرنة ، وتكلفة معالجة منخفضة ، ومواد خفيفة الوزن يمكنها تحمل البيئة القاسية.يمكن أن تحل نظرة خاطفة (PEEK) محل الألمنيوم والمعادن الأخرى في أجزاء الطائرة لأنها قوية بشكل استثنائي وخامل كيميائيًا ومثبط للهب ، ويمكن تشكيلها بسهولة إلى أجزاء ذات تفاوتات صغيرة جدًا.

داخل الطائرة ، كانت هناك حالات ناجحة لمشابك تسخير الأسلاك ومشبك الأنابيب ، وشفرة المكره ، ومقبض باب غرفة المحرك ، وفيلم تغطية العزل ، والقفل المركب ، وحزام السلك المربوط ، وحزام الأسلاك ، والأكمام المموجة ، وما إلى ذلك. رادوم خارجي ، محور تروس الهبوط غطاء ، غطاء فتحة ، قوس هدية وهلم جرا.

يمكن أيضًا استخدام راتينج PEEK في صنع بطاريات للصواريخ والمسامير والصواميل وأجزاء لمحركات الصواريخ.

2. مرتبة ذكية

في الوقت الحاضر ، تتطلب صناعة السيارات بشكل متزايد الأداء المزدوج لوزن السيارة ، وتقليل التكلفة وتعظيم أداء المنتج ، وخاصة سعي الناس لراحة السيارة واستقرارها ، ووزن تكييف الهواء المقابل ، والنوافذ الكهربائية ، والوسائد الهوائية ، ومعدات نظام الكبح ABS. في ازدياد.يتم استخدام مزايا راتنج PEEK ، مثل الأداء الديناميكي الحراري الجيد ، ومقاومة الاحتكاك ، والكثافة المنخفضة ، والمعالجة السهلة ، لصنع قطع غيار السيارات.بينما يتم تقليل تكلفة المعالجة بشكل كبير ، لا يمكن فقط تقليل الوزن بنسبة تصل إلى 90٪ ، ولكن أيضًا يمكن ضمان عمر الخدمة لفترة طويلة.لذلك ، يتم استخدام PEEK ، كبديل للفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم ، لتصنيع مادة الغطاء الداخلي للمحرك.تصنيع محامل السيارات ، والحشيات ، وموانع التسرب ، وحلقات القابض ومكونات أخرى ، بالإضافة إلى تطبيقات نظام النقل والفرامل وتكييف الهواء كثيرة أيضًا.

3. الإلكترونيات

يتميز VICTREX PEEK بخصائص مقاومة درجات الحرارة العالية ، ومقاومة التآكل ، ومقاومة التآكل ، والتقلب المنخفض ، والاستخراج المنخفض ، وامتصاص الرطوبة المنخفض ، وحماية البيئة ومثبطات اللهب ، واستقرار الحجم ، والمعالجة المرنة ، وما إلى ذلك. ويستخدم على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر ، والهواتف المحمولة ، لوحات الدوائر والطابعات والصمامات الثنائية الباعثة للضوء والبطاريات والمفاتيح والموصلات ومحركات الأقراص الثابتة والأجهزة الإلكترونية الأخرى.

4. صناعة الطاقة

غالبًا ما يُنظر إلى اختيار المواد المناسبة على أنه أحد العوامل الرئيسية للتطوير الناجح في صناعة الطاقة ، وفي السنوات الأخيرة أصبح VICTREX PEEK شائعًا بشكل متزايد في صناعة الطاقة لتحسين الأداء التشغيلي وتقليل مخاطر التعطل المرتبط بفشل المكونات.

يتم استخدام VICTREX PEEK بشكل متزايد من قبل صناعة الطاقة لمقاومتها العالية للحرارة ، ومقاومة الإشعاع ، ومقاومة التحلل المائي ، والتشحيم الذاتي ، ومقاومة التآكل الكيميائي ، والأداء الكهربائي الممتاز ، مثل أنابيب تسخير الأسلاك المتكاملة تحت سطح البحر ، والأسلاك والكابلات ، والموصلات الكهربائية ، وأجهزة استشعار قاع البئر والمحامل والبطانات والتروس وحلقات الدعم وغيرها من المنتجات.في النفط والغاز ، يتم استخدام الطاقة المائية والطاقة الحرارية الأرضية وطاقة الرياح والطاقة النووية والطاقة الشمسية.

كما تستخدم أغشية APTIV ™ وطلاءات VICOTE ™ على نطاق واسع في الصناعة.

5. أخرى

في الصناعة الميكانيكية ، يتم استخدام راتنجات PEEK بشكل شائع لصنع صمامات الضاغط وحلقات المكبس والأختام وأجسام المضخات الكيميائية المختلفة وأجزاء الصمام.من الواضح أن استخدام هذا الراتينج بدلاً من الفولاذ المقاوم للصدأ لصنع المكره لمضخة دوامة يمكن أن يقلل من درجة التآكل ومستوى الضوضاء ، ويطيل من عمر الخدمة.بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر الموصلات الحديثة سوقًا محتملاً آخر لأن PEEK تفي بمواصفات مواد تجميع الأنابيب ويمكن ربطها في درجات حرارة عالية باستخدام مجموعة متنوعة من المواد اللاصقة.

تتطور صناعة أشباه الموصلات نحو رقائق أكبر ، ورقائق أصغر ، وخطوط أضيق وأحجام عرض خط ، وما إلى ذلك. تتمتع مادة بوليمر VI CTREx PEEK بمزايا واضحة في تصنيع الرقائق ، والمعالجة الأمامية ، والمعالجة والفحص ، والمعالجة الخلفية.

في الصناعة الطبية ، يمكن لراتنج PEEK أن يتحمل ما يصل إلى 3000 دورة من التعقيم عند 134 درجة مئوية ، مما يجعله مناسبًا لتصنيع المعدات الجراحية وطب الأسنان ذات متطلبات التعقيم العالية التي تتطلب الاستخدام المتكرر.يمكن أن يُظهر راتنج PEEK قوة ميكانيكية عالية ومقاومة جيدة للضغط وثبات التحلل المائي في الماء الساخن والبخار والمذيبات والكواشف الكيميائية ، إلخ. ويمكن استخدامه لتصنيع مجموعة متنوعة من الأجهزة الطبية التي تتطلب تطهيرًا بالبخار بدرجة حرارة عالية.لا تتمتع النظرة الخاطفة بمزايا الوزن الخفيف ، وغير السامة ومقاومة التآكل فحسب ، بل إنها أيضًا المادة الأقرب إلى الهيكل العظمي البشري ، والتي يمكن دمجها عضوياً مع الجسم.لذلك ، فإن استخدام راتينج PEK لتصنيع هيكل عظمي بشري بدلاً من المعدن هو تطبيق مهم آخر لـ PEEK في المجال الطبي.

Ⅳ آفاق

جنبًا إلى جنب مع تطور العلم والتكنولوجيا ، سيكون الناس أكثر فأكثر لمتطلبات المواد ، خاصة في نقص الطاقة الحالي ، يجب على مؤلفي فقدان الوزن أن تفكر كل مؤسسة في السؤال ، فالبلاستيك بدلاً من الفولاذ هو الاتجاه الحتمي لتطوير مواد اللدائن الهندسية الخاصة PEEK سيكون الطلب "العالمي" أكثر فأكثر ، كما سيكون مجال تطبيق أكثر وأكثر اتساعًا.