PEEK(聚醚醚酮)是一种高性能特种工程塑料,以优异的力学性能著称,其强度表现突出,广泛应用于对材料强度、耐温性、耐腐蚀性有高要求的领域(如航空航天、医疗、汽车等)。以下从关键强度指标、影响因素及应用场景三方面详细说明:
一、PEEK材料的关键强度指标(典型值,不同牌号略有差异)
1. 拉伸强度
- 纯PEEK(未增强):约90-100 MPa(断裂时的最大拉伸应力),高于多数工程塑料(如尼龙约60 MPa、POM约70 MPa)。
- 增强型PEEK(如加玻纤30%):拉伸强度可提升至150-170 MPa,接近部分金属(如铝合金约200-300 MPa),且重量仅为金属的1/5-1/3。
2. 弯曲强度
- 纯PEEK:约130-150 MPa;增强型(30%玻纤):约200-250 MPa,具备良好的抗形变能力,适合承受弯曲载荷的结构件(如齿轮、轴承座)。
3. 冲击强度
- 纯PEEK(无缺口):约80-100 kJ/m²,韧性优于多数刚性塑料;增强型因玻纤加入,冲击强度略降(约50-70 kJ/m²),但仍高于陶瓷等脆性材料。
- 缺口冲击强度:纯PEEK约15-20 kJ/m²,增强型约10-15 kJ/m²,在有应力集中的场景下仍能保持一定韧性。
4. 抗压强度
- 纯PEEK:约120-140 MPa;增强型可达180-220 MPa,适合制作承受压力的部件(如液压系统密封件、阀芯)。
5. 长期使用强度(蠕变性能)
- PEEK在高温下(如150℃)的抗蠕变性能优异,长期载荷下形变极小,优于PA、PBT等材料,这也是其在高温工况中广泛应用的核心原因之一。
二、影响PEEK强度的因素
1. 材料改性:通过添加玻纤、碳纤、石墨等填充物,可显著提升拉伸、弯曲强度及刚性(如碳纤增强PEEK的强度可接近钢材)。
2. 温度:PEEK的玻璃化温度约143℃,熔点约343℃,在200℃以下时强度保持率较高(如150℃时拉伸强度仍可达室温的80%以上),高温稳定性远超普通塑料。
3. 加工工艺:注塑成型时的压力、温度控制会影响材料结晶度,结晶度提高可增强强度;而过度填充可能导致材料脆性增加,需平衡配方。
三、强度优势的应用场景
- 医疗领域:因强度接近人体骨骼(皮质骨拉伸强度约100-150 MPa),且生物相容性好,常用于制作骨科植入物(如椎间融合器、人工关节)。
- 航空航天:轻量化+高强度的特性,适合制作飞机结构件、发动机部件,减轻机身重量的同时满足力学要求。
- 工业机械:制作高温、高载荷下的耐磨件(如轴承、导轨),替代金属以降低磨损和能耗。
综上,PEEK的强度在塑料中属于“高性能级别”,尤其在高温、复杂工况下的综合力学性能优势显著,是替代金属和传统塑料的理想材料。具体应用时需根据载荷类型(拉伸、弯曲、冲击)、温度及环境选择合适牌号的PEEK(纯料或增强型)。