Когда вы выбираете правильный композитный материал PEEK, вы всегда попадаете в затруднительное положение и не знаете, какой материал выбрать. Сегодня мы сравним ненаполненный PEEK и PEEK из углеродного волокна, чтобы улучшить ваши знания о материалах PEEK.
Незаполненный PEEK — это высокопроизводительный термопластичный полимер на основе чистой смолы 100% без каких-либо наполнителей или армирования. Он бежевого или натурального цвета при комнатной температуре и может быть превращен в различные полуфабрикатные профили, такие как листы PEEK, стержни PEEK, трубы PEEK и т. д. Он имеет наивысшее удлинение и прочность, превосходные механические и химические свойства и подходит для применений, требующих химической стабильности и соответствия требованиям FDA. Его можно использовать непрерывно в условиях высоких температур 250°C.
Углеродный наполненный PEEK называется CF PEEK. Различные пропорции углеродного волокна, например 10%-30%, добавляются к ненаполненному PEEK, чтобы улучшить его характеристики. Конечно, характеристики будут отличаться, если добавлять другие пропорции.
Обычно мы используем в качестве эталона углеродное волокно 30%. Цвет PEEK с углеродным наполнителем обычно черный. По сравнению с ненаполненным PEEK, углеродное волокно PEEK значительно улучшает прочность на сжатие, жесткость и износостойкость, снижает коэффициент теплового расширения и увеличивает теплопроводность. Он очень подходит для применений, требующих высокой прочности и высокой износостойкости. И аксессуаров с высокой термостойкостью.
| Свойство | Ненаполненный ПЭЭК | ПЭЭК с углеродным наполнителем | Полученные результаты |
| Плотность | 1,31 г/см³ | 1,41 г/см³ | / |
| Предел прочности | 16 000 фунтов на кв. дюйм (110 МПа) | 19 000 фунтов на кв. дюйм (131 МПа) | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Модуль упругости | 500 000 фунтов на кв. дюйм (3 448 МПа) | 1 100 000 фунтов на кв. дюйм (7 586 МПа) | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Предел прочности при изгибе | 25 000 фунтов на кв. дюйм (172 МПа) | 25 750 фунтов на кв. дюйм (177 МПа) | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Модуль упругости при изгибе | 600 000 фунтов на кв. дюйм (4 137 МПа) | 1 250 000 фунтов на кв. дюйм (8 620 МПа) | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Прочность на сжатие | 20 000 фунтов на кв. дюйм (138 МПа) | 29 000 фунтов на кв. дюйм (200 МПа) | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Температура теплового отклонения | 162 °С | 291 °С | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Впитывание воды | 0.001 | 0.0006 | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Коэффициент температурного расширения | 2,6 x 10^-5 дюйм/дюйм/°F | 1,0 x 10^-5 дюйм/дюйм/°F | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Износостойкость | Умеренный | Отличный | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Электропроводность | Изолирующий | Проводящий | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Химическая устойчивость | Отличная; устойчива к большинству химикатов и растворителей | Отлично; схожая стойкость с повышенной долговечностью | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Электрическая изоляция | Превосходно; высокая диэлектрическая прочность | Умеренная; улучшенная проводимость за счет содержания углерода | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Теплопроводность | Низкий (~0,25 Вт/м·К) | Высокая (~3,5 раза выше, чем у ненаполненного ПЭЭК) | Ненаполненный ПЭЭК |
| Удлинение при разрыве | 0.2 | 0.05 | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Тепловые свойства | Максимальная рабочая температура: 480°F (250°C) | Максимальная рабочая температура: 600°F (316°C) | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Твердость | Роквелл М100 | Роквелл М102 | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Огнестойкость | УЛ 94 В-0 | УЛ 94 В-0 | ТАКОЙ ЖЕ |
| Коэффициент трения | ~0.25 | Ниже из-за углерода; ~0,05 в условиях смазки | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
| Удельное сопротивление | Высокое удельное сопротивление | Более низкое удельное сопротивление из-за содержания углерода | ПЭЭК с углеродным наполнителем |
Прочность на растяжение и сжатие PEEK с углеродным наполнителем оказалась выше, чем у ненаполненного PEEK из-за прочности, придаваемой углеродными волокнами. Это делает PEEK с углеродным наполнителем идеальным для использования в приложениях, где ожидаются высокие нагрузки.
Модуль упругости при растяжении и модуль упругости в расплаве углеродного волокна PEEK30 значительно выше, чем у ненаполненного PEEK, что свидетельствует о повышенной жесткости армированного углеродным волокном PEEK30 по отношению к деформации под напряжением.
Углеродное волокно PEEK30 имеет значительно более высокую температуру деформации, поэтому оно лучше подходит для высокотемпературных применений, где прочность компонентов играет решающую роль.
Эта особенность обеспечивает износостойкость углеродного волокна PEEK30, что полезно там, где имеются скользящие или вращающиеся механизмы.
Два проанализированных материала демонстрируют высокую химическую стойкость; тем не менее, несколько меньшее водопоглощение углеродного волокна PEEK30 может быть преимуществом во влажных условиях.
Ненаполненный материал PEEK имеет более низкий коэффициент теплового расширения, чем углеродное волокно PEEK30, поэтому он может обеспечивать размерную стабильность при изменении температуры.
| Область применения | Ненаполненный ПЭЭК | углеродное волокно ПЭЭК |
| Медицинский | Используется в имплантатах и хирургических инструментах | Подходит для высокопрочных имплантатов |
| Примеры: устройства для фиксации позвоночника, зубные имплантаты. | Имплантаты для замены суставов | |
| Аэрокосмическая промышленность | Используется в электронных компонентах и теплоизоляции. | Идеально подходит для легких, высокопрочных конструкционных деталей |
| Электрические разъемы в самолетах | Кронштейны крыльев | |
| Автомобильная промышленность | Используется в уплотнениях, клапанах и насосах | Подходит для высоконагруженных компонентов, таких как шестерни. |
| Уплотнения топливного насоса | Высокопроизводительные подшипники в гоночных автомобилях | |
| Пищевая промышленность | Соответствует требованиям FDA для применения в контакте с пищевыми продуктами | Используется в оборудовании для обработки пищевых продуктов с высокой нагрузкой. |
| Примеры: насадки для наполнения, лопасти для смешивания. | Компоненты клапанов в высокотемпературной обработке пищевых продуктов | |
| Полупроводники и электроника | Используется в инструментах для обработки пластин | Используется в высокопроизводительных электронных компонентах |
| Инструменты для химико-механической полировки | Разъемы и радиаторы | |
| Нефть и газ | Используется в уплотнениях и электрических соединителях. | Подходит для критически важных компонентов в суровых условиях |
| Электроизоляционные материалы в скважинах | Компоненты клапана высокого давления |
Сравнительная таблица, анализирующая трудности, возникающие при использовании ненаполненного ПЭЭК и ПЭЭК с углеродным наполнителем, особенно в тех случаях, когда свойства углеродного волокнистого ПЭЭК превосходят свойства обычного ПЭЭК.
| Аспект | Ненаполненный ПЭЭК | CF-PEEK |
| Процесс обработки | Легче обрабатывать обычными инструментами | Требуются специализированные инструменты (например, алмазные) для точной обработки из-за повышенной твердости |
| Требования к охлаждению | Могут использоваться стандартные методы охлаждения (жидкие охлаждающие жидкости) | Предпочтительнее использовать сжатый воздух, чтобы избежать загрязнения и сохранить биосовместимость. |
| Температура обработки | Температура плавления: от 350°C до 400°C | Похожая температура плавления, но требует тщательного контроля для предотвращения деградации |
| Удлинение и прочность | Более высокое удлинение обеспечивает более легкую обработку | Меньшее удлинение; более склонен к растрескиванию, если не обращаться осторожно во время обработки |
| Потребности в отжиге | Может потребоваться отжиг для снятия внутренних напряжений. | Более критичен к отжигу из-за подверженности трещинам и деформации под действием напряжений |
| Износ инструмента | Достаточно стандартных режущих инструментов. | Более высокий износ инструмента из-за абразивной природы; может потребоваться более частая смена инструмента |
| Литье под давлением | Высокие свойства текучести облегчают формование | Плохие свойства текучести; требует более высокого давления впрыска и более длительного времени охлаждения |
| Скорость усадки | Умеренная усадка | Меньшая усадка, но высокое содержание наполнителя может привести к короблению, если не контролировать его должным образом. |
| Отделка поверхности | Достигается хорошая отделка поверхности | Достижение высококачественной отделки поверхности является более сложной задачей из-за жесткости материала. |
Два подтипа PEEK — это PEEK, армированный углеродным волокном, и ненаполненный PEEK, которые оба относятся к категории высокопроизводительных термопластичных полимеров. Хотя у них много общих характеристик, они в чем-то отличаются, и у них есть свойства, которые делают их идеальными для определенных целей.
Если у вас есть какие-либо вопросы по поводу Ненаполненный ПЭЭК и углеродное волокно PEEK, пожалуйста связаться с нами и мы ответим на них бесплатно.
Zhejiang Bw Industrial инвестировала 15 миллионов юаней в недавно построенный центр исследований и разработок в области прикладных технологий PEEK, который был введен в эксплуатацию. С помощью этого центра исследований и разработок наш технический персонал может предоставлять множество технических услуг для отрасли PEEK, в основном включая:
