Quando você está escolhendo o material composto PEEK certo, você sempre tem problemas e não sabe qual material escolher. Hoje, compararemos peek não preenchido e peek de fibra de carbono para melhorar seu conhecimento sobre materiais de peek.
PEEK não preenchido é um polímero termoplástico de alto desempenho de resina pura 100% sem quaisquer enchimentos ou reforços. É bege ou de cor natural em temperatura ambiente e pode ser transformado em vários perfis semiacabados, como folhas de PEEK, hastes de peek, tubos de peek, etc. Ele tem o maior alongamento e tenacidade, excelentes propriedades mecânicas e químicas e é adequado para aplicações que exigem estabilidade química e conformidade com a FDA. Pode ser usado continuamente em ambientes de alta temperatura de 250 °C.
O PEEK preenchido com carbono é chamado de CF PEEK. Diferentes proporções de fibra de carbono, como 10%-30%, são adicionadas ao peek não preenchido para fazer com que o peek tenha melhor desempenho. Claro, o desempenho será diferente se diferentes proporções forem adicionadas.
Geralmente usamos fibra de carbono 30% como referência. A cor do PEEK preenchido com carbono é geralmente preta. Comparado com o peek não preenchido, o PEEK de fibra de carbono melhora significativamente a resistência à compressão, rigidez e resistência ao desgaste, reduz o coeficiente de expansão térmica e aumenta a condutividade térmica. É muito adequado para aplicações que exigem alta resistência e alta resistência ao desgaste. E acessórios de alta estabilidade térmica.
| Propriedade | PEEK não preenchido | PEEK com enchimento de carbono | Resultados |
| Densidade | 1,31 g/cm³ | 1,41 g/cm³ | / |
| Resistência à tracção | 16.000 psi (110 MPa) | 19.000 psi (131 MPa) | PEEK com enchimento de carbono |
| Módulo de tração | 500.000 psi (3.448 MPa) | 1.100.000 psi (7.586 MPa) | PEEK com enchimento de carbono |
| Resistência à Flexão | 25.000 psi (172 MPa) | 25.750 psi (177 MPa) | PEEK com enchimento de carbono |
| Módulo Flexural | 600.000 psi (4.137 MPa) | 1.250.000 psi (8.620 MPa) | PEEK com enchimento de carbono |
| Força compressiva | 20.000 psi (138 MPa) | 29.000 psi (200 MPa) | PEEK com enchimento de carbono |
| Temperatura de deflexão térmica | 162 °C | 291 °C | PEEK com enchimento de carbono |
| Absorção de água | 0.001 | 0.0006 | PEEK com enchimento de carbono |
| Coeficiente de expansão térmica | 2,6 x 10^-5 pol./pol./°F | 1,0 x 10^-5 pol/pol/°F | PEEK com enchimento de carbono |
| Resistência ao desgaste | Moderado | Excelente | PEEK com enchimento de carbono |
| Condutividade elétrica | Isolante | Condutor | PEEK com enchimento de carbono |
| Resistência química | Excelente; resistente à maioria dos produtos químicos e solventes | Excelente; resistência semelhante com durabilidade aprimorada | PEEK com enchimento de carbono |
| Isolamento elétrico | Excelente; alta rigidez dielétrica | Moderado; condutividade melhorada devido ao teor de carbono | PEEK com enchimento de carbono |
| Condutividade térmica | Baixo (~0,25 W/m·K) | Alto (~3,5 vezes o PEEK não preenchido) | PEEK não preenchido |
| Alongamento na ruptura | 0.2 | 0.05 | PEEK com enchimento de carbono |
| Propriedades térmicas | Temperatura máxima de serviço: 480°F (250°C) | Temperatura máxima de serviço: 600°F (316°C) | PEEK com enchimento de carbono |
| Dureza | Rockwell M100 | Rockwell M102 | PEEK com enchimento de carbono |
| Retardante de chama | UL 94 V-0 | UL 94 V-0 | MESMO |
| Coeficiente de fricção | ~0.25 | Menor devido ao carbono; ~0,05 em condições lubrificadas | PEEK com enchimento de carbono |
| Resistividade | Alta resistividade | Menor resistividade devido ao teor de carbono | PEEK com enchimento de carbono |
A resistência à tração e à compressão do PEEK com enchimento de carbono é maior do que a do PEEK sem enchimento devido à resistência conferida pelas fibras de carbono. Isso torna o PEEK com enchimento de carbono ideal para uso em aplicações onde se espera alta carga.
O módulo de tração e o módulo fundido da fibra de carbono PEEK30 são muito maiores do que os do PEEK não preenchido, o que mostra a rigidez aprimorada do PEEK30 reforçado com fibra de carbono contra deformação sob tensão.
A fibra de carbono PEEK30 tem HDT significativamente maior, sendo, portanto, melhor para aplicações de alta temperatura onde a resistência do componente desempenha um papel vital.
Esse recurso traz resistência ao desgaste na fibra de carbono PEEK30, o que é útil onde há mecanismos que deslizam ou giram.
Dois materiais analisados demonstram alta resistência química; no entanto, a absorção de água ligeiramente menor na fibra de carbono PEEK30 pode ser uma vantagem em condições úmidas.
O material PEEK não preenchido exibe um coeficiente de expansão térmica menor do que o da fibra de carbono PEEK30, podendo assim fornecer estabilidade dimensional nas mudanças de temperatura.
| Área de aplicação | PEEK não preenchido | fibra de carbono PEEK |
| Médico | Usado em implantes e instrumentos cirúrgicos | Adequado para implantes de alta resistência |
| Exemplos: Dispositivos de fixação da coluna, implantes dentários | Implantes de substituição articular | |
| Aeroespacial | Usado em componentes eletrônicos e isolamento térmico | Ideal para peças estruturais leves e de alta resistência |
| Conectores elétricos em aeronaves | Suportes de asa | |
| Automotivo | Usado em vedações, válvulas e bombas | Adequado para componentes de alta carga, como engrenagens |
| Selos de bomba de combustível | Rolamentos de alto desempenho em carros de corrida | |
| Processamento de alimentos | Em conformidade com a FDA para aplicações de contato com alimentos | Usado em equipamentos de processamento de alimentos de alta carga |
| Exemplos: Bicos de enchimento, pás de mistura | Componentes de válvulas no processamento de alimentos em alta temperatura | |
| Semicondutores e Eletrônica | Usado em ferramentas de processamento de wafer | Usado em componentes eletrônicos de alto desempenho |
| Ferramentas para polimento químico mecânico | Conectores e dissipadores de calor | |
| Óleo e Gás | Usado em vedações e conectores elétricos | Adequado para componentes críticos em ambientes hostis |
| Materiais de isolamento elétrico em poços | Componentes de válvula de alta pressão |
Tabela comparativa que analisa as dificuldades que surgem ao utilizar PEEK sem carga e PEEK com carga de carbono, especialmente quando as propriedades do PEEK de fibra de carbono são superiores às do PEEK convencional.
| Aspecto | PEEK não preenchido | ESPIADA CF |
| Processo de Usinagem | Mais fácil de usinar com ferramentas convencionais | Requer ferramentas especializadas (por exemplo, ferramentas diamantadas) para usinagem de precisão devido ao aumento da dureza |
| Requisitos de resfriamento | Podem ser utilizados métodos de resfriamento padrão (refrigerantes líquidos) | O ar pressurizado é preferível para evitar contaminação e manter a biocompatibilidade |
| Temperatura de processamento | Temperatura de fusão: 350°C a 400°C | Temperatura de fusão semelhante, mas requer monitoramento cuidadoso para evitar degradação |
| Alongamento e Resistência | Maior alongamento permite manuseio mais fácil | Menor alongamento; mais propenso a rachaduras se não for manuseado com cuidado durante a usinagem |
| Necessidades de recozimento | Pode exigir recozimento para aliviar tensões internas | Mais crítico para recozimento devido à suscetibilidade a trincas de tensão e deformação |
| Desgaste da ferramenta | Ferramentas de corte padrão são suficientes | Maior desgaste da ferramenta devido à natureza abrasiva; pode exigir trocas de ferramenta mais frequentes |
| Moldagem por injeção | Propriedades de alto fluxo facilitam a moldagem | Propriedades de fluxo ruins; requer pressões de injeção mais altas e tempos de resfriamento mais longos |
| Taxa de encolhimento | Encolhimento moderado | Menor contração, mas alto teor de enchimento pode levar à deformação se não for gerenciado adequadamente |
| Acabamento de superfície | Bom acabamento superficial alcançável | Conseguir um acabamento superficial de alta qualidade é mais desafiador devido à rigidez do material |
Os dois subtipos de PEEK são PEEK reforçado com fibra de carbono e PEEK não preenchido, ambos pertencentes à categoria de polímeros termoplásticos de alto desempenho. Embora tenham muitas características em comum, são diferentes em alguns aspectos e têm propriedades que os tornam ideais para usos específicos.
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