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聚芳醚酮(英文名稱polyetherketoneketone)簡稱PAEK是一類亞苯基環(huán)通過氧橋(醚鍵)和羰基(酮)連接而成的一類結(jié)晶型聚合物。按分子鏈中醚鍵、酮基與苯環(huán)連接次序和比例的不同，可形成許多不同的聚合物。主要有聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮 (PEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)等品種。聚芳醚酮分子結(jié)構(gòu)中含有剛性的苯環(huán)，因此具有優(yōu)良的高溫性能、力學(xué)性能、電絕緣性、耐輻射和耐化學(xué)品性等特點。聚芳醚酮分子結(jié)構(gòu)中的醚鍵又使其具有柔性，因此可以用熱塑性工程塑料 的加工方法進行成型加工。聚芳醚酮系列品種中，分子鏈中的醚鍵與酮基的比例(E/K)越低，其熔點和玻璃化溫度就越高。

聚芳醚酮可用來制造耐高沖擊齒輪、軸承、電熨斗零件、微波爐轉(zhuǎn)盤傳動件、汽車齒輪密封件、齒輪支撐座、軸襯、粉末涂料和超純介質(zhì)輸送管道、航空航天結(jié)構(gòu)材料等。

基本信息

• 中文名稱

  聚芳醚酮

• 外文名稱

  polyetherketoneketone

• 縮    寫

  PEEK

• 定    義

  醚鍵和羰基連接而成的聚合物

發(fā)展

聚芳醚酮的研究開發(fā)始于20世紀60年代。1962年Du pont公司和1964年ICI公司分別報道了在Friedel-Crafts催化劑存在下，通過親電取代可以合成聚芳醚酮。后來，陸續(xù)有人對這一技術(shù)進行研究和作出重大貢獻。1979年，ICI制得了高分子量的PEK，奠定了合成聚芳醚酮的基礎(chǔ)。

在聚芳醚酮主要品種中，以PEEK最為重要，于1977年由ICI公司研究開發(fā)成功，1980年投產(chǎn)。到二十世紀80年代末， 上有5大公司生產(chǎn)聚芳醚酮，分別是ICI、Du pont和Amoco、BASF 和Hoechst。

國內(nèi)于20世紀80年代中期開始研制聚芳醚酮。1990年吉林大學(xué)發(fā)表了制造專利并有少量生產(chǎn)。

品種和結(jié)構(gòu)

聚芳醚酮各品種間的區(qū)別是化學(xué)組成、醚酮的順序和比例。由于醚對酮單元的數(shù)量比例影響其Tg和Tm，因此各種PAEK的特性不同，高酮含量品種Tg和Tm均高。

(1)聚醚醚酮PEEK

聚醚醚酮(英文名稱polyetheretherketone,縮寫為PEEK)是 個工業(yè)生產(chǎn)的品種，結(jié)構(gòu)式如下:

PEEK化學(xué)名稱為聚(氧-1，4-亞苯氧基-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯基)，英文名稱為poly(oxy-1，4-phenyleneoxy-1，4-phenylenecarbonyl-1，4-phenylene)，CAS號為31694-16-3。

一種綜合性能優(yōu)良的特種工程塑料。其耐熱性、耐水性、耐溶劑性、電絕緣性優(yōu)異;疲勞強度高;耐放射性是所有塑料中*的;氧指數(shù)較高，燃燒時產(chǎn)生的煙少且無毒。

(2)聚醚酮PEK

聚醚酮(英文名稱polyetherketone,縮寫為PEK)。結(jié)構(gòu)式如下:

PEK化學(xué)名稱為聚(氧-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯基)，英文名稱poly(oxy-1,4-phenylenecarbonyl-1,4-phenylene),CAS號273870-27-4。

PEK由于其分子結(jié)構(gòu)中的醚鍵和酮基的比例低于PEEK，因而其熔點和玻璃化溫度均高于PEEK ，耐熱性優(yōu)于PEEK，連續(xù)使用溫度為250℃。

(3)聚醚酮酮PEKK

聚醚酮酮英文名稱為polyetherketoneketone,縮寫為PEKK。結(jié)構(gòu)式如下:

PEKK化學(xué)名稱為聚(氧-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯基)，英文名稱poly(oxy-1,4-phenylenecarbonyl-1,4-phenylenecarbonyl-1,4-phenylene)，CAS號為74970-25-5.

PEKK的性能依所用單體酰氯的不同而有所差異。以對苯二甲酰氯為原料合成的PEKK在聚芳醚酮主要品種中具有*玻璃化溫度和熔點。以間苯二甲酰氯為原料合成的PEKK熔點和玻璃化溫度有所降低。在實際生產(chǎn)中大多以對苯二甲酰氯和間苯二甲酰氯的混合物為原料生產(chǎn)PEKK。

(4)聚醚醚酮酮PEEKK

聚醚醚酮酮英文名稱為polyetheretherketoneketone,縮寫為PEEKK。結(jié)構(gòu)式如下:

PEEKK化學(xué)名稱為聚(氧-1，4-亞苯氧基-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯基)，英文名稱poly(oxy-1,4-phenyleneoxy-1,4-phenylenecarbonyl-1,4-phenylenecarbonyl)，CAS 號為60015-03-4。

PEEKK分子結(jié)構(gòu)中的酮基和醚鍵的比例與PEK相同，其熔點和玻璃化溫度 與PEK相近，同樣具有優(yōu)異的耐熱性、機械強度和剛性。

(5)聚醚酮醚酮酮PEKEKK

聚醚酮醚酮酮的英文名稱為polyetherketoneetherketoneketone,縮寫為PEKEKK。結(jié)構(gòu)式如下:

PEKEKK的化學(xué)名稱為聚(氧-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯氧基-1，4-亞苯羰基-1，4-亞苯羰基-亞苯基)，英文名稱poly(oxy-1，4-phenylcarbonyl-1,4-phenyleneoxy-1,4-phenylenecarbonyl-1,4-phenylenecarbonyl-1,4-phenylene).CAS號為60015-05-6.

PEKEKK是僅次于PEEK的一個重要品種。PEKEKK機械性能優(yōu)異，強度高、剛性大;具有可靠的耐疲勞性;長期連續(xù)使用溫度為250-260℃;未增強品級的極限氧指數(shù)僅36%，即使不添加任何阻燃劑也能達到UL94 V-0級;具有良好的電絕緣性能;耐磨性好，對幾乎所有的化學(xué)藥品均是穩(wěn)定的;耐水性、耐熱水性、耐蒸汽性好;耐輻射性能非常好。

主要物化性能

(1)玻璃化溫度和熔點(Tg和Tm):聚芳醚酮的分子鏈結(jié)構(gòu)規(guī)整，非常容易結(jié)晶，具有較高的玻璃化溫度和熔點，不同結(jié)構(gòu)的聚芳醚酮的Tg和Tm如下表:

不同結(jié)構(gòu)聚芳醚酮的Tg和Tm

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化學(xué)結(jié)構(gòu) Tg Tm

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-(-O-C6H4-O-C6H4-CO-C6H4-)n- 143 334

-(-O-C6H4-CO-C6H4-)n- 154 367

-(-O-C6H4-O-C6H4-CO-C6H4-CO-C6H4-)n- 158 363

-(-O-C6H4-CO-C6H4-O-C6H4-CO-C6H4-CO-C6H4-)n- 173 370

-(-O-C6H4-CO-C6H4-CO-C6H4-)n- 156 338

-(-O-C6H4-C6H4-O-C6H4-CO-C6H4-)n- 167 416

-(-O-C6H4-C6H4-CO-C6H4-)n- 205 386

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(2)聚芳醚酮的物理力學(xué)性能:聚芳醚酮能在較寬的范圍內(nèi)保持力學(xué)性能，不同聚芳醚酮力學(xué)性能如下表:

不同聚芳醚酮的力學(xué)性能表

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項目 PEEK PEK PEKK PEEKK PEKEKK

密度 g/cm 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3

熔點℃ 338 373 334 363 375

Tg(DSC)℃ 143 154 156 158 175

熱變形溫度℃ 160 186 160

屈服拉伸應(yīng)力MPa 103 105 102 104

屈服伸長率% 11 5 4 6

拉伸強度 MPa 92 86 85

拉伸模量GPa 3.8 4.0 4.5 4.0 4.0

斷裂伸長% 50 36 36

彎曲強度MPa 170

彎曲模量 GPa 3.7

無缺口沖擊強度 不斷裂 不斷裂 不斷裂

缺口沖擊強度J/m 83 51

沖擊韌性 Kj/m 2 1

洛氏硬度 R126

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(3) 結(jié)晶形:聚芳醚酮都是結(jié)晶的聚合物

(4) 耐熱性:聚芳醚酮具有較高的耐熱性，用碳纖維、玻璃纖維增強的聚芳醚酮的熱變性溫度可達300℃以上;

(5) 耐熱水性:耐熱水性是聚芳醚酮的主要特征之一，PEEK在80℃熱水中浸泡800小時候拉伸強度和斷裂伸長率基本無變化;

(6)耐疲勞性和耐磨性:聚芳醚酮的耐疲勞性及抗蠕變性能都遠高于其他樹脂;

(7)耐化學(xué)品性:常溫下聚芳醚酮只溶于濃硫酸，在濃硝酸中會變黃，對其他溶劑均穩(wěn)定。

(8)燃性:聚芳醚酮毋須加阻燃劑，本身具有阻燃性。

(9)耐輻射性;聚芳醚酮具有很好的耐X射線、β射線和γ射線能力;

(10)電性能:聚芳醚酮有很好的電性能室溫下的體積點電阻率為6.25·10歐姆·cm 以上。

用途

由于聚芳醚酮優(yōu)越的各種性能及易加工性能，幾乎可用于每一個工業(yè)領(lǐng)域。

(1)航空航天領(lǐng)域:用碳纖維、玻璃纖維增強的聚芳醚酮可用于飛機和飛船的機艙、門把手、操縱桿、發(fā)動機零件、直升機旋翼等;

(2)電子工業(yè):電線電纜包覆、高溫接線柱、電機絕緣材料等;

(3)汽車工業(yè):汽車齒輪秘封片、吃路邊你支撐座、軸承粉末涂料、輪胎內(nèi)壓傳感器殼等;

(4)機械設(shè)備:軸承座、超離心機、復(fù)印機上分離爪、化工用濾材、葉輪等