Chemische Beständigkeit von PEEK-Kunststoffgranulat
Der international bekannte SWER ist einer der chemikalienbeständigsten Indikatoren, der für den Einsatz in den härtesten Bereichen erforderlich ist.
Obwohl PEEK eine schlechte Leitfähigkeit aufweist, ist es dennoch anfällig gegenüber hochkonzentrierten Säuren wie Schwefel- und Nitrosäure.
Aus technischer Sicht werden Salpetersäurekonzentrationen von 20% – 30% für Passivierungsfälle verwendet, bei denen der Säuregehalt ein sehr wichtiger Faktor ist.
Glasgefülltes PEEK-Granulat
Glasfasermodifiziertes PEEK (Polyetheretherketon) ist ein Verbundwerkstoff, der PEEK-Harz durch Zugabe von Glasfaser (Glasfaser) verstärkt.
Eigenschaften der PEEK-Kohlefaser
1. Aufgrund der glasfaserverstärkten PEEK-Verstärkung erreicht es eine viel höhere mechanische Festigkeit als reines PEEK. Reines PEEK ist oft für eine Zugfestigkeit von 90–100 MPa bekannt, nach der Zugabe von 30%-Glasfasern steigt diese Festigkeit auf bis zu 140–160 MPa. Dieser Wert kann sogar noch steigen, wenn der Glasfaseranteil 40% beträgt. Obwohl die Steigerungsrate dieses Parameters über die 40%-Konzentration der Glasfaser fällt, ist es dennoch von großem Wert in der „Verbundwerkstoffwissenschaft und -technik“.
2. Viele Dinge beeinflussen PEEK und insbesondere Glasfasern, wie etwa die Marktnachfrage und Schwankungen der Rohstoffpreise. Konkrete Zahlen können in diesem Fall nicht genannt werden. Dennoch ist mit Glasfasern verwebtes PEEK im Vergleich zu kohlenstofffaserverstärktem PEEK-Verbundwerkstoff relativ günstig und stellt daher eine kostengünstige Alternative dazu dar. Im Allgemeinen werden PEEK-Produkte im Einzelhandel für $0,1-$10,00 pro Gramm verkauft, je nach Markenkategorie, bestimmten Qualitäten und Großbestellungen.
3.Glas-/kohlefaserverstärktes PEEK-Polymermaterial, das sich leicht mit Direktformverfahren herstellen lässt, weist nachweislich die gleichen Eigenschaften wie HR-PEEK auf und kann als die nächste Generation biokompatibler Implantatmaterialien für orthopädische Anwendungen eingestuft werden. Durch die Anwendung solcher Verfahren kann der Block in eine Vielzahl komplexer Formen gebracht werden, die für eine Vielzahl industrieller Leistungsaufgaben geeignet sind.
4. Der Anteil an Glasfasern liegt im Allgemeinen in einem Bereich von 5% bis 60%; bei besonderen Anforderungen werden entsprechende Werte festgelegt. Im Bereich von weniger als 30% Glasfaser wird an der Verbesserung der mechanischen Festigkeit des Materials gearbeitet, und ab 30% und darüber hinaus wird an der Erhöhung des Moduls des Materials gearbeitet. Bei Fasern mit bis zu 40% des hinzugefügten Elements zeigen Festigkeit und Modul die lineare Zunahme des Materials. Über 40% verlangsamt sich die Festigkeitszunahme, der Modul nimmt jedoch weiter zu, daher ist dies ein grundlegendes Element für Fälle, in denen maximale Festigkeit erforderlich ist.
5. Der Zugversuch bestätigt, dass der Anfangsmodul von PEEK bei Zugabe von 10-20%-Glasfasern und einer Variation von etwa 100-200 MPa während des Verformungsprozesses gleich bleibt. Diese wichtige Tatsache zeigt deutlich, dass Glasfasern das Rückgrat für die Struktur von PEEK bilden, sodass es unter der Belastung beim Auseinanderziehen stabil bleibt.
PEEK-Kohlefaser
Reines, ungefülltes PEEK steht für Produkte ohne Zusatz von verstärkenden Füllstoffen; es weist die Eigenschaften des reinen Harzes 100% Polyetheretherketon auf. Dieser elastische Kunststoff ist aufgrund seiner bemerkenswerten mechanischen Eigenschaften, seiner Hitzebeständigkeit und seiner außergewöhnlich hohen Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit allen anderen Konkurrenzmaterialien unschlagbar. Die sich fast nie verändernden PEEK-Partikel verkörpern die unveränderten Eigenschaften des unaromatisierten PEEK-Harzes, da keine Zusatzstoffe wie Glas- und Kohlenstofffasern enthalten sind.
Eigenschaften von ungefülltem PEEK-Granulat
1. Das leere PEEK (Polyetheretherketon) weist nach erfolgreichem Bestehen aller unten genannten Tests und der ISO-527-Norm eine hohe Elastizität auf. Dieses Material weist bei einem Spannungsniveau im Bereich von 0 bis 100 MPa eine absolute Dehnung von 5% auf; daher ist es in seiner Zähigkeit und Robustheit überlegen. Diese Daten zeigen nicht nur die Robustheit eines ungefüllten PEEK, sondern auch, wie gut es unter Belastungsbedingungen funktioniert.
2. Die thermischen Tests bei 23 °C und 120 °C zeigen auch die geringen Leistungsverluste durch PEEK-Materialien ohne Verstärkungsmittel. Dennoch kann dieses Material bis zu 10 Millionen Ermüdungszyklen bei 100 MPa, insbesondere bei 23 °C, standhalten, was bedeutet, dass dieses Material zwar sehr hart, aber bei wiederholter Belastung sehr haltbar ist. Die Methoden, bei denen Spannung in einem vorgeschriebenen Bereich von 10% bis 100% der maximalen Zielrückhaltekraft in Verbindung mit einer Schwingungsfrequenz von 5 Hz in Sägezahnform gemäß den ISO-Anforderungen angewendet wird, bieten die Möglichkeit, die Materialeigenschaften der Ermüdungsbeständigkeit unter 1.000.000 Zyklen zu messen.
PEEK-Kohlefasergranulat
Kohlenstofffasermodifiziertes PEEK (Polyetheretherketon) ist ein Hochleistungs-Peek-Kohlefaser-Verbundwerkstoff, der thermoplastische Kohlefasern zu PEEK-Harz hinzufügt. Die Zugabe von Kohlefasern verbessert die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen erheblich und macht sie zu einer idealen Wahl für die Herstellung anspruchsvoller technischer Teile wie ABS-Pumpenrotoren, Hochgeschwindigkeitslaufräder und Kupplungsgabeln.
Eigenschaften der PEEK-Kohlefaser
1. Hohe spezifische Festigkeit: Die spezifische Festigkeit von kohlenstofffasermodifiziertem PEEK übertrifft die von Aluminiumlegierungen bei weitem. Insbesondere beträgt die Zugfestigkeit gewöhnlicher Aluminiumlegierungen (wie der Serie 7075) etwa 530 MPa, während die Zugfestigkeit von kohlenstofffaserverstärktem PEEK 1500 MPa oder mehr erreichen kann. Dies bedeutet, dass die spezifische Festigkeit von kohlenstofffasermodifiziertem PEEK mindestens dreimal so hoch ist wie die von Aluminiumlegierungen. Die Einführung von Kohlefasern hat die Tragfähigkeit von Verbundwerkstoffen erheblich verbessert und gleichzeitig den Vorteil des geringen Gewichts beibehalten, was insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Bereichen wichtig ist.
2. Verschleißfestigkeit: Im Vergleich zu unverändertem PEEK weist Peek-Kohlefaser-Prepreg eine deutlich verbesserte Verschleißfestigkeit auf, und die Verschleißfestigkeit kann um mehr als 50% erhöht werden. Diese Verbesserung verringert die Verschleißrate bei längerem Gebrauch und verlängert die Lebensdauer des Teils.
3. Korrosionsbeständigkeit: PEEK selbst ist ein Hochleistungskunststoff, der für seine hervorragende chemische Beständigkeit bekannt ist. Es hält einer Vielzahl von Chemikalien stand, darunter den meisten Säuren, Basen und Lösungsmitteln. Beispielsweise ist der Massenverlust von 30%-Kohlefaser-PEEK laut Literaturberichten sehr gering, wenn es bei Raumtemperatur mit konzentrierter Schwefelsäure (98%) in Kontakt kommt, und die jährliche Verlustrate kann weniger als 0,1% betragen. Dies bedeutet, dass PEEK in extrem rauen chemischen Umgebungen stabil bleibt, ohne dass es durch chemische Korrosion zu einer nennenswerten Verschlechterung kommt.
4.Proportionsbereich der Formel und Anpassungszweck:
Der Anteil an Kohlefasern in Verbundwerkstoffen liegt üblicherweise zwischen 5% und 60%, wobei unterschiedliche Anteile für unterschiedliche Anwendungsanforderungen geeignet sind:
Anteil innerhalb von 30%: wird hauptsächlich verwendet, um die Festigkeit des Materials zu verbessern. Innerhalb dieses Anteilsbereichs kann eine Erhöhung des Kohlenstofffaseranteils die Zug- und Druckfestigkeit des Materials effektiv erhöhen.
Verhältnis über 30%: Der Schwerpunkt verlagert sich auf die Erhöhung des Moduls des Materials. Obwohl der Kohlenstofffasergehalt über 30% die Festigkeit des Materials nicht mehr signifikant erhöht, kann er die Steifigkeit des Materials deutlich erhöhen und eignet sich für Anwendungen, die einen hohen Modul erfordern.
5.Die Auswirkung der Anpassung der Proportionen:
Wenn die Zugabemenge weniger als 30% beträgt, stehen Festigkeit und Modul des Materials in positiver Beziehung zum Zugabeverhältnis, d. h. mit zunehmendem Kohlenstofffasergehalt nehmen auch Festigkeit und Steifheit des Materials zu.
Wenn der Gehalt 30% übersteigt, wird der festigkeitssteigernde Effekt einer weiteren Erhöhung des Kohlenstofffasergehalts abgeschwächt, der Modul (dh die Steifigkeit) des Materials nimmt jedoch weiterhin zu. Dies ist entscheidend für die Konstruktion von Teilen, die eine spezifische Steifigkeit und keine extreme Festigkeit erfordern.
