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產(chǎn)品描述
PEEK 注塑成型可利用聚醚醚酮 (PEEK) 生產(chǎn)出高品質(zhì)塑料部件，PEEK 是一種工程熱塑性塑料，具有出色的性能，適合醫(yī)療和航空航天工業(yè)應(yīng)用。PEEK 出色的熱性能和機(jī)械性能源于其半結(jié)晶分子結(jié)構(gòu) — 一些 PEEK 分子高度有序（結(jié)晶），而另一些則隨機(jī)有序（無(wú)定形）。
PEEK的分子結(jié)構(gòu)如下圖所示：
什么是 PEEK 塑料？
PEEK屬于通過(guò)逐步聚合生產(chǎn)的聚芳醚酮 (PAEK) 材料。這種工程熱塑性塑料可抵抗多種化學(xué)品，但某些酸會(huì)腐蝕 PEEK。此外，PEEK 的抗紫外線能力較差，但易于消毒且耐磨性高。
通常，PEEK 以淺棕色的天然顏色供應(yīng)——它可以被染成黑色，但這樣做會(huì)降低其部分機(jī)械性能。PEEK 也可以用玻璃纖維或碳纖維等填料進(jìn)行改性，這會(huì)增加 PEEK 的強(qiáng)度和剛度，但會(huì)降低其柔韌性。
由于 PEEK需要高溫加工，因此注塑成型工藝具有挑戰(zhàn)性。如果加工溫度不適宜，這種注塑塑料可能更容易疲勞和應(yīng)力開(kāi)裂。PEEK 也是一種成本相對(duì)較高的材料，因?yàn)樗且环N特種塑料，因此其應(yīng)用受到限制。
PEEK 注塑成型的優(yōu)勢(shì)
盡管存在這些挑戰(zhàn)，PEEK 注塑成型仍能生產(chǎn)出具有耐高溫、優(yōu)異機(jī)械性能和生物相容性的塑料部件。例如手術(shù)設(shè)備和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫密封件。以下列出了該材料的一些優(yōu)點(diǎn)：
耐醫(yī)療滅菌
對(duì)醫(yī)療器械和設(shè)備部件進(jìn)行消毒的方法有很多種，包括伽瑪射線、干熱、環(huán)氧乙烷和高壓滅菌，而 PEEK 可以耐受所有這些消毒方法。
生物相容性
醫(yī)療級(jí) PEEK 是一種惰性、生物相容性材料，可用于制造脊柱支架和其他植入物。它對(duì) X 射線透明，在人體內(nèi)長(zhǎng)期不易降解。但并非所有等級(jí)的 PEEK 都適用于醫(yī)療應(yīng)用。
耐高溫
PEEK 的熔點(diǎn)為 343°C，熱變形溫度為 336°C。由于其半結(jié)晶結(jié)構(gòu)，PEEK 還具有明確的熔點(diǎn)，并能在很寬的溫度范圍內(nèi)保持其結(jié)構(gòu)完整性。
低排氣量
PEEK 在高溫環(huán)境或真空條件下不會(huì)釋放滯留氣體。此外，PEEK 的耐化學(xué)性確保它不會(huì)因腐蝕或長(zhǎng)期暴露于潮濕環(huán)境中而釋放氣體。
耐磨性
PEEK 具有高硬度（87.5 肖氏硬度）、低摩擦和半結(jié)晶結(jié)構(gòu)，因此具有極強(qiáng)的耐磨性。不過(guò)，PEEK 通常會(huì)與碳纖維或PTFE等填料結(jié)合使用，以進(jìn)一步提高其耐磨性，以適應(yīng)要求特別高的應(yīng)用。
耐化學(xué)性
PEEK 可耐受大多數(shù)酸、堿、無(wú)機(jī)化學(xué)品和碳?xì)浠衔锏那治g。但是，它無(wú)法耐受鉻酸、硝酸、氫氟酸和硫酸。溴、氯、氟和熱鈉等無(wú)機(jī)化學(xué)品也會(huì)使 PEEK 性能下降。
強(qiáng)度和剛度
PEEK 的機(jī)械性能比大多數(shù)塑料都要好。它具有出色的抗疲勞性，并且足夠堅(jiān)韌，在受到?jīng)_擊載荷時(shí)不會(huì)開(kāi)裂或斷裂。此外，通過(guò)添加碳纖維，PEEK 的機(jī)械性能可以進(jìn)一步增強(qiáng)。
PEEK 注塑成型設(shè)計(jì)指南
壁厚
注塑成型 PEEK 的建議壁厚為 1.0 至 3 毫米。憑借出色的機(jī)械強(qiáng)度，PEEK 可以支撐相對(duì)較薄的壁，同時(shí)保持足夠的部件強(qiáng)度。建議采用均勻的壁厚，但只要壁厚不會(huì)突然變化，PEEK 部件的壁厚也可以不同。
半徑
與其他熱塑性塑料一樣，注塑 PEEK 時(shí)應(yīng)避免使用銳角。銳角邊緣和角會(huì)使部件更難成型，從而增加模具成本。重要的是，銳角半徑還會(huì)造成應(yīng)力集中，從而削弱部件。一般規(guī)則是保持最小半徑等于壁厚的 25%。
拔模角度
拔模斜度是指對(duì)部件垂直壁施加的錐度，以便更容易將部件從模具中頂出。一般來(lái)說(shuō)，拔模斜度應(yīng)保持在 0.5° 到 2° 之間。表面更光滑的 PEEK 部件需要的拔模斜度較小，而表面有紋理的部件則需要的拔模斜度較大。
零件公差
零件公差是零件之間允許的尺寸變化。注塑 PEEK 的公差可以嚴(yán)格到 0.05%，但模具設(shè)計(jì)和注塑溫度是影響因素。與所有注塑熱塑性塑料一樣，PEEK 冷卻時(shí)會(huì)收縮。未填充的 PEEK 的收縮率在 1 到 1.8% 之間，而填充的 PEEK 的收縮率高達(dá) 0.9%，具體取決于零件尺寸和流動(dòng)方向。
PEEK 材料特性
下表列出了一些常見(jiàn) PEEK 等級(jí)的材料特性：
- PEEK 450 G 未填充不含玻璃纖維或碳纖維
- PEEK 90GL30 GF 30% 填充 30% 玻璃纖維
- PEEK 450CA30 CF 30% 填充30%碳纖維
- PEEK 150G903 未填充，但已著色，因此顏色為黑色
填充級(jí) PEEK 強(qiáng)度更高，但強(qiáng)度的增加是以犧牲彈性為代價(jià)的。著色 PEEK 具有不同的機(jī)械性能。
| PEEK 450 G 未填充 | 聚醚醚酮 90GL30 GF30% | 聚醚醚酮 450CA30 CF30% | PEEK 150G903黑色 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 身體的 | 密度（克/立方厘米） | 1.30 | 1.52 | 1.40 | 1.30 |
| 收縮率（%） | 1 至 1.3 | 0.3 至 0.9 | 0.1 至 0.5 | 1 至 1.3 | |
| 肖氏硬度（D） | 84.5 | 87 | 87.5 | 84.5 | |
| 機(jī)械的 | 抗拉強(qiáng)度（MPa） | 98 @ 收益 | 195 @休息 | 265 @ 休息 | 105 @ 收益 |
| 伸長(zhǎng)率（%） | 四十五 | 2.4 | 1.7 | 20 | |
| 彎曲模量 (GPa) | 3.8 | 11.5 | 24 | 3.9 | |
| 抗彎強(qiáng)度（MPa） | 165 | 290 | 380 | 175 | |
| 注塑成型 | 干燥溫度（℃） | 150 | 150 | 150 | 150 |
| 干燥時(shí)間（小時(shí)） | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 熔融溫度 (°C) | 343 | 343 | 343 | 343 | |
| 模具溫度 (°C) | 170 至 200 | 170 至 200 | 180 至 210 | 160 至 200 | |
PEEK材料加工
PEEK 需要適當(dāng)?shù)牟牧霞庸ひ员苊?/font>注塑成型缺陷。以下部分包含注塑成型人員應(yīng)遵循的加工指南以及零件設(shè)計(jì)師應(yīng)了解的注意事項(xiàng)。
水分
PEEK 樹(shù)脂會(huì)吸收水分，因此在注塑成型開(kāi)始前必須徹底干燥 — 通常，PEEK 必須干燥至水分含量低于 0.02%。注塑成型人員可以將材料放入烤箱中，在 160°C 的溫度下烘烤 2 到 3 小時(shí)，以達(dá)到此水分含量。
溫度控制
PEEK 的加工溫度較高，范圍從 350°C 到 400°C。模具必須保持在高達(dá) 200°C 的溫度下才能防止零件缺陷，而溫度控制不佳可能會(huì)導(dǎo)致所謂的淬火冷卻問(wèn)題，從而產(chǎn)生額外的無(wú)定形 PEEK 區(qū)域，最終導(dǎo)致零件質(zhì)量下降。
填充 PEEK 材料需要特別注意。例如，一些玻璃填充 PEEK 復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性較低，這意味著如果長(zhǎng)時(shí)間暴露在高加工溫度下，它們可能會(huì)降解。
注射壓力
PEEK 的最佳注射壓力取決于材料等級(jí)、注塑機(jī)和模具設(shè)計(jì)。注射壓力最高可達(dá) 2,000 Bar，但可以通過(guò)提高溫度或注射速度來(lái)降低。注射后，必須保持保壓以減少空隙或凹痕等缺陷的發(fā)生。
收縮
收縮是注塑過(guò)程中的正常現(xiàn)象，但可以通過(guò)增加注射壓力和隨后的保壓壓力來(lái)減少收縮。碳纖維填料可以減少整體收縮，但填料量過(guò)大可能會(huì)導(dǎo)致部件翹曲。
PEEK 注塑成型技術(shù)取得成功
PEEK 是一種昂貴的材料，用于要求苛刻的應(yīng)用。這就是為什么可制造性設(shè)計(jì) (DFM) 和與熟練的注塑成型師合作以確保您的零件第一次就制造正確非常重要。
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