聚醚醚酮(簡稱PEEK)不僅具有優異的機械、耐熱和耐化學品性能,且摩擦系數低,承載齧合性好,是繼聚四氟乙烯(PTFE)後又一類良好的自潤滑材料,在承載能力和耐磨性方面比PTFE表現更好,在無潤滑、低速高載、高溫、潮濕、污染、腐蝕等惡劣環境下尤為适用。在此基礎上,碳纖維的加入不僅增強了它的力學性能,對它的摩擦性能也有重要的影響。
30%的碳纖維增強PEEK複合材料在室溫下,拉伸強度比未增強時增加一倍,在150℃下達到三倍,與此同時,增強後的複合材料在沖擊強度、彎曲強度和模量方面也得到了大幅度的提升,伸長率急劇降低,熱變形溫度可超過300℃。複合材料的沖擊能量吸收率直接影響到複合材料在承受沖擊時的表現,碳纖維增強PEEK複合材料顯示出高達180kJ/kg的比能吸收能力。
據挪恩複材介紹,碳纖維增強PEEK主要應用領域包括以下幾方面:
1、醫療領域
目前可用的醫用高分子材料有聚四氟乙烯、聚乳酸、矽橡膠等數十種,但是從生物醫學的角度上來看,這些材料還不算理想,在使用過程中多少有些副作用,而PEEK樹脂因為具有無毒、質量輕、耐磨蝕等優點,是與人體骨骼最接近的材料,可與肌體有機結合,因此聚醚醚酮樹脂及其複合材料近年作為骨科植入物被深入研究并應用于脊柱、關節等方面。
相關研究證明,與傳統髋臼假體材料超高分子聚乙烯相比,碳纖維增強的聚醚醚酮有較高的耐磨性能和較好的生物相容性,是一種未來髋臼假體的理想材料。将碳纖維增強聚醚醚酮和钛合金的細胞毒性比較,發現兩者的細胞相容性相似,碳纖維增強聚醚醚酮複合材料可作為未來矯形外科固定器械的替代材料
2、汽車領域
汽車的能耗與車重緊密相關,汽車輕量化不僅可降低燃油消耗和廢氣排放,還可以提高動力性和安全性,是汽車節能的有效途徑。汽車輕量化除了通過結構輕量化設計外,采用輕質材料是更為直接的方法。碳纖維增強聚醚醚酮複合材料憑借其密度小、性能良好、工藝方便等優勢,越來越頻繁地出現于汽車行業,且表現出以塑代鋼的巨大潛力。
3、航空航天領域
由于聚醚醚酮PEEK具有低密度及良好的加工性等優勢,便于直接加工成高要求的零部件,而碳纖維增強的聚醚醚酮複合材料進一步增強了聚醚醚酮的整體性能,從而越來越多地被應用于飛機制造。例如,波音757-200系列飛機使用的整流罩就是用碳纖維增強PEEK材質制造的。
4、電子電器領域
PEEK在高溫、高壓和高濕度等惡劣的環境下,仍能保持良好的電絕緣性,并在很寬的溫度範圍内具有不易變形等特性,因此被作為理想的電絕緣材料應用于電子電器領域。經過碳纖維增強後的聚醚醚酮在力學性能、耐化學腐蝕、耐輻射性和耐高溫性能等方面都有進一步的提高,使其應用領域進一步擴大。
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