趙德啟++趙東曉

摘 要：聚醚醚酮為分子主鏈中含有鏈節(jié)線性芳香族高分子化合物，構(gòu)成單位是氧-對亞苯基-氧-羰-對亞苯基，屬于半結(jié)晶性、熱塑性塑料。聚醚醚酮樹脂性能優(yōu)異，多用于特種構(gòu)成中，可耐260 ℃高溫，其機(jī)械性能優(yōu)異，具有良好的自潤滑性，此材料是20世紀(jì)80年代被開發(fā)的，可用于航天航空、汽車、船舶、礦山、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域中，不過此材料的耐磨性能仍滿足不了抗疲勞、抗沖擊零部件的要求。該文探討了聚醚醚酮復(fù)合材料的性能及在通用機(jī)械中的應(yīng)用，并提出了實用性應(yīng)用策略，為聚醚醚酮復(fù)合材料在通用機(jī)械中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：聚醚醚酮 復(fù)合材料 性能 通用機(jī)械

中圖分類號：TH145.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0077-02

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，推動了現(xiàn)代工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品提出了更高的要求，比如高速、高效、節(jié)能環(huán)保等。西方國家對高性能工程復(fù)合材料研發(fā)較早，并將相關(guān)材料逐漸應(yīng)用于通用機(jī)械、密封件、墊片、閥片、閥座、軸承等配件中，可確保各種配件均符合耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、耐老化等高標(biāo)準(zhǔn)，并以此替代貴重金屬材料。因此，探討聚醚醚酮復(fù)合材料的性能及在通用機(jī)械中的應(yīng)用，對聚醚醚酮復(fù)合材料應(yīng)用于通用機(jī)械中有著極大現(xiàn)實意義。

1 聚醚醚酮復(fù)合材料性能

1.1 聚醚醚酮復(fù)合材料

聚醚醚酮為半結(jié)晶性芳香族線性熱塑性工程塑料，此種材料具有芳香族熱固性塑料耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性、熱塑性塑料易加工性的特點，其無毒、重量輕、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度，這些綜合性能造就了聚醚醚酮復(fù)合材料的優(yōu)良特點。高性能聚醚醚酮復(fù)合材料研制時要注重補(bǔ)強(qiáng)填料選擇，嚴(yán)格處理其表面，以適宜的配合技術(shù)與加工設(shè)備、工藝進(jìn)行共同研發(fā)。新型復(fù)合材料性能有：高溫性能。密封墊圈于通用機(jī)械中的應(yīng)用，要全面分析鑒定高分子材料試樣測定壓縮變形相關(guān)方式，通常要鑒定聚醚醚酮復(fù)合材料高溫性能，恒定負(fù)荷下要檢驗復(fù)合材料墊圈于高溫下變形性能及其不同安裝方式對變形的影響，聚醚醚酮復(fù)合材料可于260 ℃高溫下正常工作；低溫性能。聚醚醚酮復(fù)合材料墊圈加載1 MPa壓力，再置于-40 ℃冷凍室內(nèi)3 h之后將其取出，之后便卸載壓力，于50倍放大鏡下詳細(xì)觀察未發(fā)現(xiàn)墊圈表面有裂紋、壓痕等不良問題，通常聚醚醚酮復(fù)合材料墊圈可于-40 ℃低溫下保持正常性能。

1.2 聚醚醚酮復(fù)合材料新的應(yīng)用

聚醚醚酮復(fù)合材料可用作生物假體材料，聚醚醚酮極具摩擦性及生物相容性，其優(yōu)勢是其他聚化合物無法比擬的。早期醫(yī)用人造骨關(guān)節(jié)均是以鈦鋼合金為主，此合金強(qiáng)度大、剛性強(qiáng)，但其生物相容性低，極易導(dǎo)致患者出現(xiàn)不適感與骨質(zhì)疏松，且容易出現(xiàn)磨碎、松動等情況，患者就需要再次更換，給患者帶來二次傷痛；質(zhì)子交換膜材料。質(zhì)子交換膜燃料電池中均是以全氟磺酸質(zhì)子交換膜實現(xiàn)，但其制備工藝非常復(fù)雜，所需費用高，燃料滲透率高，應(yīng)用溫度偏低，這則制約了PEMFC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，至此便出現(xiàn)了質(zhì)子交換膜材料，對SPEEK進(jìn)行了復(fù)合改性，以便提高其質(zhì)子交換能力及燃料阻隔性能，復(fù)合膜于基體SPEEK DS低時，吸水率及質(zhì)子傳導(dǎo)率可有效提高，于基體SPEEK DS高時，吸水率降低，而質(zhì)子傳導(dǎo)率變小。

2 通用機(jī)械中聚醚醚酮復(fù)合材料的應(yīng)用

聚醚醚酮復(fù)合材料配制務(wù)必科學(xué)合理，所得密封件應(yīng)具備高強(qiáng)度、耐高溫、耐磨損等性能，復(fù)合材料制品可于壓力容器、壓縮機(jī)、水泵、閥門等通用機(jī)械中應(yīng)用，該文對此進(jìn)行了下述幾方面分析。

2.1 壓力容器中應(yīng)用

聚醚醚酮復(fù)合材料生產(chǎn)壓力容器用墊片，其溫度要保持在80 ℃，壓力要控制在40 MPa，相應(yīng)的工作頻率要不定期操作，保證材料的使用壽命及其應(yīng)用效果。以聚醚醚酮復(fù)合材料制作的壓力容器對接管口的密封圈，于160 ℃過熱水中應(yīng)用效果良好。

2.2 壓縮機(jī)中應(yīng)用

聚醚醚酮復(fù)合材料制作的閥片、活塞環(huán)，用于1.25系列無油潤滑油壓縮機(jī)中，其工作性能穩(wěn)定、無噪聲，產(chǎn)品具有良好的耐磨性，應(yīng)用時間長，且不易變形。以聚醚醚酮復(fù)合材料制作的三瓣密封環(huán)，并將此密封環(huán)用于氫氣壓縮機(jī)中，此種壓縮機(jī)工作環(huán)境十分惡劣，壓力通常是60 MPa，工作溫度均在260 ℃下，具有催化劑硬質(zhì)顆粒等類雜質(zhì)。此種復(fù)合材料三瓣密封環(huán)充分滿足了進(jìn)口產(chǎn)品運(yùn)行壽命及其密封性能。

2.3 水泵中應(yīng)用

聚醚醚酮復(fù)合材料制作的水泵軸承與隔板、徑向軸承、推力盤等類產(chǎn)品可用于艦船、礦山水泵中。艦船、礦山水泵工作環(huán)境非常惡劣，其偏擺大極易導(dǎo)致軸承徑向力大，介質(zhì)泥沙含量偏大，傳統(tǒng)運(yùn)用的襯膠、聚四氟乙烯復(fù)合材料制品不耐磨，從而導(dǎo)致水泵應(yīng)用時間短，后期維修工作非常復(fù)雜。以聚醚醚酮復(fù)合材料制作的產(chǎn)品，極具耐磨性，產(chǎn)品使用時間增長了大約5倍，聚醚醚酮復(fù)合材料可制作耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕泵體與葉輪等類零部件。

2.4 閥門中應(yīng)用

以聚醚醚酮復(fù)合材料制作的閥門可生產(chǎn)閥座與密封圈等類產(chǎn)品，于熱電工業(yè)應(yīng)用中極具耐高溫性，耐腐蝕性與耐磨損性亦高，使用時間長。

2.5 醫(yī)學(xué)中應(yīng)用

聚醚醚酮生物復(fù)合材料極具機(jī)械性能及生物活性，可用于骨缺損修復(fù)與創(chuàng)傷修復(fù)、口腔固定修復(fù)、種植等領(lǐng)域。聚醚醚酮彈性模量極其接近人體皮質(zhì)骨，并有著良好的塑性能力及射線半透射性，臨床檢查及診斷時無需拆除。于20世紀(jì)90年代發(fā)展為金屬植入物替代品，聚醚醚酮復(fù)合材料被逐漸用于骨科及創(chuàng)傷等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中。1992年，醫(yī)學(xué)家將聚醚醚酮用于牙科，以此制造正畸咬合棒與種植體臨時基臺及愈合帽。比如Gabeiel等學(xué)者對制備體積分?jǐn)?shù)為0%～50%HA晶須增強(qiáng)HA/PEEK復(fù)合材料施以嚴(yán)格的紋理分析，并進(jìn)行詳細(xì)的拉伸測試之后可見，HA晶須與PEEK基體之間存在良好的界面連接，而10%、20%HA晶須增強(qiáng)了PEEK復(fù)合材料，其抗拉強(qiáng)度為90 MPa與75 MPa，而此抗拉強(qiáng)度和人皮質(zhì)骨縱向拉伸強(qiáng)度十分接近，具有良好的力學(xué)性能與生物活性，是效果優(yōu)良的骨科植入材料。

3 結(jié)語

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，人們對現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品提出了更高的要求，聚醚醚酮復(fù)合材料亦應(yīng)時而生，此材料可用于航天航空、汽車、船舶、礦山、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域中，聚醚醚酮復(fù)合材料重量輕、強(qiáng)度高，具有良好的耐高溫、耐腐蝕、耐磨損性能，于汽車零部件、通用機(jī)械與工程機(jī)械等行業(yè)的應(yīng)用極具潛力，現(xiàn)已是諸多高強(qiáng)度、低磨損與長壽命零部件等產(chǎn)品的替代材料。盡管我國聚醚醚酮復(fù)合材料發(fā)展飛速，但關(guān)于其性能及于通用機(jī)械中的應(yīng)用仍存在諸多不足之處，因此，探討聚醚醚酮復(fù)合材料的性能及其在通用機(jī)械中的應(yīng)用，對聚醚醚酮復(fù)合材料應(yīng)用于通用機(jī)械中有著極大現(xiàn)實意義。該文簡述了聚醚醚酮復(fù)合材料性能，探討了聚醚醚酮符合材料于通用機(jī)械中應(yīng)用，以此為聚醚醚酮復(fù)合材料在通用機(jī)械中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

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