Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Полиэфир эфир кетоны (PEEK) – инженерлік қолданыстарда пайдаланылатын полиарилэфиркетон (PAEK) отбасынан түсті емес органикалық термопластикалық полимер. Ол 1978 жылдың қараша айында ойлап табылып, 1980 жылдардың басында Imperial Chemical Industries (ICI) компаниясының, кейін Victrex PLC болып қайта аталған, бір бөлігімен нарыққа енгізілді.
Polyether ether ketone (PEEK) is a colourless organic thermoplastic polymer in the polyaryletherketone (PAEK) family, used in engineering applications. It was invented in November 1978 and brought to market in the early 1980s by part of Imperial Chemical Industries (ICI) that later became Victrex PLC.
Синтез
PEEK полимерлері бисфенолят тұздарын диакилдеу арқылы сатылы өсу полимерлендіру арқылы алынады. Типикалық реакция – 4,4'-дифторбензофенонның гидрохинонның динатрий тұзымен өзара әрекеттесуі, ол натрий карбонатымен депротондау арқылы орынды (in situ) түзіледі. Реакция 300 °C шамасында дифенил сульфоны сияқты полярлы протонсыз еріткіштерде жүргізіледі.
PEEK polymers are obtained by step growth polymerization by the dialkylation of bisphenolate salts. Typical is the reaction of 4,4' difluorobenzophenone with the disodium salt of hydroquinone, which is generated in situ by deprotonation with sodium carbonate. The reaction is conducted around 300 °C in polar aprotic solvents such as diphenyl sulfone.
Қасиеттері
PEEK – жоғары температурада сақталатын тамаша механикалық және химиялық тұрақтылығы бар жартылай кристалл термопластик. PEEK-ті қалыптауға қолданылатын өңдеу шарттары кристаллизация деңгейіне, соның салдарынан механикалық қасиеттерге әсер ете алады. Оның Юнг модулі 3,6 ГПа, ал созылу беріктігі 90-100 МПа құрайды. PEEK-тің шыны тәрізді өту температурасы шамамен 143 °C (289 °F), ал балқу температурасы шамамен 343 °C (662 °F) болады. Кейбір түрлерінің пайдалы жұмыс температурасы 250 °C (482 °F) дейін жетеді. Жылу өткізгіштігі бөлме температурасы мен қою температурасы арасында температурамен бірге дерлік сызықты түрде артады. Ол жылулық деградацияға, сондай-ақ органикалық және сулы орталардың әсеріне жоғары төзімді. Галогендер, күшті Брёнстед және Льюис қышқылдары, сондай-ақ кейбір галогенделген қосылыстар және жоғары температурада алифалық көмірсутектер оған әсер етеді. Бөлме температурасында концентрленген күкірт қышқылында ерігіш, бірақ полимердің үлкен бетіне көлем қатынасы болмаса, мысалы, ұсақ ұнтақ немесе жұқа пленка болса, еріу процесі өте ұзаққа созылуы мүмкін. Ол биологиялық ыдырауға жоғары төзімді.
PEEK is a semicrystalline thermoplastic with excellent mechanical and chemical resistance properties that are retained to high temperatures. The processing conditions used to mould PEEK can influence the crystallinity and hence the mechanical properties. Its Young's modulus is 3.6 GPa and its tensile strength is 90 to 100 MPa. PEEK has a glass transition temperature of around 143 °C (289 °F) and melts around 343 °C (662 °F). Some grades have a useful operating temperature of up to 250 °C (482 °F). The thermal conductivity increases nearly linearly with temperature between room temperature and solidus temperature. It is highly resistant to thermal degradation, as well as to attack by both organic and aqueous environments. It is attacked by halogens and strong Brønsted and Lewis acids, as well as some halogenated compounds and aliphatic hydrocarbons at high temperatures. It is soluble in concentrated sulfuric acid at room temperature, although dissolution can take a very long time unless the polymer is in a form with a high surface area to volume ratio, such as a fine powder or thin film. It has high resistance to biodegradation.
Қолданбалар
PEEK талапты қолданыстарға арналған бұйымдар жасау үшін қолданылады, оның ішінде подшипниктер, поршеньдердің бөліктері, сорғылар, жоғары өнімді сұйық хроматографиясының бағаналары, компрессор тақташаларының клапандары және электр кабельдерінің оқшаулауы. Бұл ультра жоғары вакуум қолдануларымен үйлесетін сирек пластмассалардың бірі, бұл оны аэроғарыш, автомобиль және химия өнеркәсібі үшін қолайлы етеді. PEEK медициналық имплантаттарда қолданылады, мысалы, нейрохирургиялық қолдануда жартылай бас сүйегін жасау үшін. PEEK омыртқа біріктіру құрылғыларында және нығайту таяқшаларында қолданылады. Ол сәулеленуге өткізгіш, бірақ гидрофобты, сондықтан сүйекпен толық бірігуге келмейді. PEEK тығындары мен коллекторлары сұйықтармен жұмыс істеуде жиі қолданылады. PEEK жоғары температурада да (260 °C / 500 °F дейін) жақсы жұмыс істейді. Осыған және оның төмен жылу өткізгіштігіне байланысты, ол қыздырылған жіптен қалыптау (FFF) басып шығаруда қыздырылған бөлікті суық бөліктен жылу оқшаулау үшін де қолданылады.
PEEK is used to fabricate items for demanding applications, including bearings, piston parts, pumps, high performance liquid chromatography columns, compressor plate valves, and electrical cable insulation. It is one of the few plastics compatible with ultra high vacuum applications, which makes it suitable for aerospace, automotive, and chemical industries. PEEK is used in medical implants, for example in creating a partial replacement skull in neurosurgical applications. PEEK is used in spinal fusion devices and reinforcing rods. It is radiolucent, but it is hydrophobic causing it to not fully fuse with bone. PEEK seals and manifolds are commonly used in fluid applications. PEEK also performs well in high temperature applications (up to 260 °C/500 °F). Because of this and its low thermal conductivity, it is also used in fused filament fabrication (FFF) printing to thermally separate the hot end from the cold end.
Өңдеудің нұсқалары
ПЕЕК көптеген басқа термопластиктерге қарағанда салыстырмалы түрде жоғары температурада (343 °C / 649,4 °F) балқиды. Оның балқу температурасының диапазонында оны инъекциялық қалыптау немесе экструзия әдістері арқылы өңдеуге болады. Техникалық тұрғыдан, ұнтақталған ПЕЕК-ті жіпшеге айналдырып, одан 3D-басылымға арналған бөлшектерді қорытылған шөгінді модельдеу (FDM) немесе қорытылған жіпше жасау (FFF) технологиясын қолдану арқылы жасау мүмкін. ПЕЕК жіпшелері IIa класына дейінгі медициналық құрылғыларды өндіруге қолданылғанын көрсеткен. Осы жаңа жіпшелердің арқасында FFF әдісін тіс протездері сияқты түрлі медициналық қолданулар үшін пайдалануға болады. Қатты күйде ПЕЕК-ті, мысалы, CNC фрезерлік станоктарымен өңдеу оңай, және ол термотұрақты, электр және жылу оқшаулағыш қасиеттері жоғары сапалы пластикалық бөлшектерді жасау үшін кеңінен қолданылады. ПЕЕК-тің толтырылған түрлерін де CNC станоктарымен өңдеуге болады, бірақ материалдағы кернеуді дұрыс басқаруға ерекше назар қажет. ПЕЕК – жоғары өнімділік полимері, бірақ оның күрделі өндіріс процесіне байланысты жоғары бағасы оны тек ең қажетті қолданулар үшін ғана қолдануға шектейді.
PEEK melts at a relatively high temperature (343 °C / 649.4 °F) compared to most other thermoplastics. In the range of its melting temperature it can be processed using injection moulding or extrusion methods. It is technically feasible to process granular PEEK into filament form and 3D printing parts from the filament material using fused deposition modeling – FDM (or fused filament fabrication – FFF) technology. PEEK filaments have been demonstrated for producing medical devices up to class IIa. With this new filament, it is possible to use the FFF method for different medical applications like dentures. In its solid state PEEK is readily machinable, for example, by CNC milling machines and is commonly used to produce high quality plastic parts that are thermostable and both electrically and thermally insulating. Filled grades of PEEK can also be CNC machined, but special care must be taken to properly manage stresses in the material. PEEK is a high performance polymer, but its high price, due to its complex production process, restricts its use to only the most demanding applications.
Биомеханикалық қолданбаларда пішін-мемори PEEK
PEEK дәстүрлі пішін жады полимері емес; алайда, өңдеудегі соңғы жетістіктер механикалық әрекеттестіру арқылы PEEK-те пішін жады қасиеттерін пайдалануға мүмкіндік берді. Бұл технология ортопедиялық хирургия саласында қолданыс тапты.
PEEK is not traditionally a shape memory polymer; however, recent advances in processing have allowed shape memory behaviour in PEEK with mechanical activation. This technology has expanded to applications in orthopaedic surgery.