PEEK和PAEK有何不同?

John Grasmeder, Carin Burger

VICTREX AE™ 250单向带彻底改变了航空航天复合材料的性能,VICTREX AM™ 200线材重新定义了增材制造材料的Z向强度:随着这类新型PAEK(聚芳醚酮)产品先后推出,经常有人问我,“这些产品属于PEEK吗?”“PEEK和PAEK有什么不同?”  下面我来回答一下这些问题!

要厘清这些问题,最简单的办法是将PAEK看作是一类聚合物的总称——它们由最小的芳基、醚基和酮基结构单元组成。我在早些时候的博客中,曾提到过这一点。

您可能会惊讶地发现,到目前为止,有文献记载的PAEK已经超过340种,但其中大多数为非晶材料,几乎没有什么工业应用价值。

PAEK家族:有文献记载的已知聚芳醚酮约340种。

威格斯更专注于半结晶材料,它们能够赋予聚合物良好的耐化学腐蚀性、耐疲劳性、抗蠕变性和耐磨性。相关内容我在以前的博客中曾经探讨过。

PEEK是最广为人知的PAEK,其重复单元结构如图所示:

威格斯生产的其他PAEK包括VICTREX HT™(属于PEK),如图所示:

以及VICTREX ST™(属于PEKEKK),如图所示:

随着酮醚比的增加,玻璃化温度(Tg)和熔点(Tm)也随之提高。
对于高温条件下刚度和强度要求较高的应用来说,其所需的玻璃化温度也较高,因为当温度高于玻璃化温度时,聚合物即可从坚硬的玻璃态转变为柔软的高弹态。

不过,还必须考虑另外一个因素:更高的熔点意味着聚合物必须在更高的温度下加工,这是具有挑战性的。  通常情况下,PAEK的加工温度较其熔点高30-60°C。而实际上,如果温度远高于430°C,加工热塑性塑料就会变得很棘手。

从上面的表格中可以发现一些非常有趣的现象:  我将测得的玻璃化温度(Tg)和熔点(Tm)用绝对温标(即开氏温标,K = °C + 273.15)表示。  当我们根据开氏温标计算Tg与Tm的比率时,发现它们之间的比率是恒定的,都是1.5:1。这是一条“不成文的规则”,我们称之为半结晶全对位PAEK。

重新制定规则
在威格斯,我们时常思考:“我们是否可以打破这条规则?  这样我们就可以在不降低玻璃化温度的情况下降低熔点,使客户能够在较低的温度下进行加工,同时保持材料的耐高温性能。”

正是基于这一想法,威格斯最终研发出我们称之为“LMPAEK”的PAEK(即低熔点PAEK),并将其应用于VICTREX AE™ 250单向带和VICTREX AM™ 200线材。  这些聚合物的Tm:Tg比通常较低,为1.35。这意味着熔点和加工温度降低了约40°C,但其玻璃化温度至少与PEEK一样出色。

In 《LMPAEK™简介及其为何适用于复合材料和增材制造一文中,我们将讨论这些独特的VICTREX LMPAEK共聚物产品的其他特性和优势,以及它们为何适用于复合材料、混合包覆成型和增材制造。

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关于作者

John Grasmeder,威格斯首席科学家

John Grasmeder博士在聚合物行业拥有超过25年的丰富经验,曾在帝国化学工业(ICI)、巴斯夫(BASF)、赫斯特和壳牌等跨国企业在英国和德国的合资公司担任过研发、商务和业务负责人。John在2005年加入威格斯,从2010年起担任技术总监,2016年成为威格斯首席科学家

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Carin Burger,威格斯研发部技术服务工程师

Carin Burger在威格斯担任材料科学家已有14余年的时间,  她在研发和技术服务方面经验丰富。  作为欧洲、中东和非洲地区技术服务团队的一员,Carin与客户共同解决他们的问题,并为他们提供设计、加工和生产方面的支持。

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