引言：
聚醚醚酮（PEEK），作为一种高性能工程塑料，近年来在工业领域备受瞩目。它具有优异的耐热性、耐化学性、机械性能和耐磨性，被广泛应用于航空航天、医疗器械、汽车制造等领域。PEEK不仅具有出色的性能表现，而且具有良好的加工性和可塑性，使其成为许多行业中不可或缺的材料之一。在本文中，我们将深入探讨PEEK的定义、特性以及其在各个领域的广泛应用，希望为读者展示PEEK作为一种创新材料的重要性和潜力。
1. 什么是聚醚醚酮 (PEEK)？
聚醚醚酮（PEEK）是聚芳醚酮（PAEK）家族中的一种无色有机热塑性聚合物，用于工程应用。它于 1978 年 11 月发明，并于 1980 年代初由帝国化学工业公司（ICI）的一部分（后来成为威格斯公司）推向市场。PEEK是一种半结晶热塑性塑料，具有优异的机械和耐化学性能，可在高温下保持。该聚合物非常坚硬，杨氏模量为 3.6 GPa，抗拉强度在 90–100 MPa 范围内。玻璃化转变温度约为143℃。该聚合物具有很强的抗热降解能力以及有机和水环境降解的能力。聚醚醚酮用途非常广泛，用于航空航天、汽车、电气和医疗行业。由于其坚固性，它用于制造化学和工程行业的物品。常见示例包括轴承、活塞部件、泵、HPLC 色谱柱、压缩机板阀和电缆绝缘层。
PEEK聚合物是通过双酚酸盐的二烷基化反应而合成的，采用阶梯生长聚合法。在典型的聚合过程中，将4,4′-二氟二苯甲酮与对苯二酚的二钠盐反应，并在约300℃的极性非质子溶剂（如二苯基砜）中进行反应，以完成亲核取代反应（如下图）。
2. 聚醚醚酮的化学结构和性能
PEEK具有线性和对称的分子结构，由4,4'-二氟二苯甲酮和联苯-4,4'-二醇的重复单元组成。这使它具有高度的结晶度，使其成为半结晶。强大的分子间作用力，如氢键、范德华力和 pi-pi 相互作用将聚合物链固定在一起。这些牢固的粘结有助于其出色的机械和热性能。
PEEK的熔化温度（Tm）高达343℃左右，使其能够在高温下保持其机械性能。它还具有约 143℃ 的高玻璃化转变温度 （Tg），这意味着它在高温下具有良好的尺寸稳定性和刚度。PEEK还具有很强的耐酸性、碱、碳氢化合物和辐射等化学物质，使其适用于恶劣环境。此外，它还具有低吸水率和出色的耐磨性。
聚醚醚酮耐化学性十分优异，因此存在于各种化学品中。PEEK几乎与HPLC中使用的任何溶剂兼容。唯一会侵蚀PEEK的溶剂是浓硝酸和硫酸。然而，当系统钝化时，PEEK管可以安全地承受20-30%的硝酸。二氯甲烷、二甲基亚砜和四氢呋喃均可引起PEEK的溶胀。
3. 聚醚醚酮的应用
PEEK在石油和石油环境、电子、核、汽车、海洋、医疗、通用工业和航空航天等多个领域有着广泛的应用。
3.1 PEEK的工业应用
（1）化学和工程行业
PEEK的优良耐化学性使其理想的组件暴露在恶劣的化学品和环境。它被用于泵组件，密封，阀门和管道处理腐蚀性流体的衬里。
（2）电气和电子
由于其良好的电气绝缘性能和耐高温能力，PEEK被用于电连接器、电路板和其他电子元件。
3.2 PEEK的医疗和保健用途
（1）生物相容性植入物
PEEK的生物相容性和耐磨性使其成为有价值的医用植入物材料。脊柱植入物、骨板和假体组件可以由PEEK制成，具有长期性能并降低排斥反应的风险。
（2）医疗器械
PEEK因其可灭菌性和处理重复使用的能力被用于各种医疗器械中。注射器本体、手术器械和诊断设备的组件都可以受益于PEEK的性能。
3.3 汽车和航空航天应用
（1）轻量化
航空航天工业利用PEEK代替飞机中较重的金属部件，因为其高强度重量比。这有助于提高燃油效率和整体飞机性能。发动机部件、轴承和内部部件可以由PEEK制成。
（2）汽车应用
随着小型化发动机舱室的发展趋势，PEEK提供了一种替代金属的解决方案，并提供减轻重量、降低噪音和功能集成。聚醚醚酮最重要的性能效益是增强干燥和润滑的表面相互作用，在宽温度范围内的杰出机械性能，易于加工和优良的疲劳性能。主要应用包括:
引擎盖下的活塞单元
垫圈
轴承
用于传动、制动和空调系统的各种主动元件
3.4 PEEK应用的新兴趋势和创新
（1）3D打印
3D打印技术的进步为PEEK开辟了新的途径。定制的医疗植入物、复杂的航空航天部件和轻量化的汽车部件现在可以使用3D打印和PEEK高效地生产。
（2）聚醚醚酮复合材料
聚醚醚酮与其他材料如碳纤维或玻璃纤维结合可以进一步提高其性能。这些复合材料提供了更高的强度，改善了耐磨性，并为特定的应用量身定制了性能。
4. 聚醚醚酮可生物降解吗？
聚醚醚酮是不可生物降解的。它强大的化学键和结构使它高度抵抗微生物的分解。这使得PEEK成为长期应用程序的好选择，但这也意味着如果没有正确地处理它，它可能会在环境中累积。
有一些研究将聚醚醚酮与其他可降解材料(如聚乙醇酸)共混。这些共混物可以提供PEEK的强度和生物相容性的优点，同时也解决了生物降解性的问题
5. PEEK 的优点和缺点
5.1 PEEK 的优点
（1）出色的介电性能和低损耗
（2）良好的耐辐射性、耐溶剂性、耐磨性和耐磨性
（3）低摩擦系数、低烟雾和有毒气体排放
（4）极低的吸湿性
（5）不受持续暴露于热水或蒸汽的影响
（6）优异的抗疲劳性、抗应力开裂性、抗氧化性和耐酸性
（7）热稳定性好，机械性能非常好
（8）优异的抗紫外线性能，纯度高，重量轻
5.2 PEEK 的局限性和缺点
虽然PEEK是一种具有许多优点的通用材料，但它也有一些需要考虑的局限性和缺点:
（1）成本:与一些替代品相比，PEEK是一种相对昂贵的材料。这可能使某些应用程序难以访问它。
（2）加工:高加工温度和专门的机械需要与PEEK一起工作。这可能会限制缺乏必要设备的制造商的使用。
（3）耐化学性：浓酸和强氧化剂会损坏PEEK。
（4）生物相容性: PEEK通常被认为具有生物相容性，但其惰性表面会阻碍软组织的附着，这对口腔种植长期成功至关重要。通过表面修饰技术来提高附着力的研究正在进行中。
（5）磨损:取决于所使用的应用程序和填充材料，PEEK会随着时间的推移而磨损，特别是当与较软的材料搭配时。
6. 结论
在本文中，我们深入探讨了聚醚醚酮（PEEK）作为一种高性能工程塑料的特性以及广泛应用领域。PEEK以其优异的耐热性、耐化学性、机械性能和耐磨性，成为许多行业中备受青睐的材料选择。无论是航空航天、医疗器械还是汽车制造，PEEK都展现出了其独特的价值和潜力。随着科技的不断进步和工程材料的不断创新，PEEK作为一种高性能材料将继续在各个领域发挥重要作用。希望通过本文的介绍，读者对PEEK有了更深入的了解，能够认识到其在工程领域的重要性，并在实际应用中充分发挥其优势。
参考：
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Polyether_ether_ketone
[2]https://www.cdiproducts.com/capabilities/material-science/peek-polymer
[3]https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=7989
[4]https://www.sciencedirect.com/topics/chemical-engineering/polyether-ether-ketones
[5]https://omnexus.specialchem.com/selection-guide/polyetheretherketone-peek-thermoplastic/key-applications
[6]https://www.calpaclab.com/polyetherether-ketone-peek-chemical-compatibility-chart/
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