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PEEK(聚醚醚酮)是一种半晶态聚合物，综合性能优良的特种工程塑料。具有高熔点(343°C)和优异的力学性能。PEEK自1978年由ICI公司开发以来，一直被作为重要的战略性国防军工材料。近年来，随着3D打印技术的兴起与应用，PEEK凭借高温性能、机械强度、生物相容性以及优异的耐化学性，使其成为适用3D打印技术的可行材料，亦是目前较为热门的3D打印材料。
图为：PEEK材料
什么是PEEK？
总部位于英国的帝国化学工业公司（ICI）在20世纪80年代推出了聚醚醚酮（PEEK）。该材料的基本形态为半结晶、高纯度聚合物，其包含两个醚基团和一个酮基的重复单体。 PEEK属于聚酮聚合物（PAEK）家族，其家族成员还有PEK、PEEKK、PEKK或PEKEKK等。由于其优异的性能和广泛的可用性，它的光芒较家族其他成员更胜一筹，使其成为该特定聚合物群中应用最广泛的一种。
PEEK优异性能
PEEK具有一些格外引人注目的性能，主要表现在： 耐高温性：PEEK具有较高的玻璃化转变温度（Tg=143℃）和熔点（Tm=334℃），其负载热变形温度高达316℃，长期使用温度为260℃，瞬时使用温度可达300℃。 自润滑性：PEEK具有良好的滑动特性，适合于严格要求低摩擦系数和耐磨耗用途的场合，特别是用碳纤维、石墨、PTFE改性的PEEK耐磨性非常优越。 耐腐蚀性：除浓硫酸外，PEEK不溶于任何溶剂，具有很高的化学稳定性。 阻燃性：PEEK具有自熄性，即使不加任何阻燃剂，可达到UL标准的94V-0级。 易加工性：由于PEEK具有较好的高温流动性，且热分解温度高的特点，可采用多种加工方式，比如注塑成型、挤出成型、模压成型及熔融纺丝等。
图为：PEEK颗粒
机械特性：PEEK具有良好的韧性和刚性，它具备与合金材料媲美的优良耐疲劳性。 电性能：PEEK有较高的体积电阻率和表面电阻率，在宽广的温度范围及环境变化下可以承受各种频率的交流电位场强，保持良好的绝缘性能。 耐水解性：树脂及其复合材料不受水和高压水蒸气的化学影响，在高温及高压蒸汽或水环境下可以连续使用而保持良好的机械性能。 耐候性：优良的耐候性能，聚合物可用于制造工作环境要求严格或需要经常耐杀菌处理的组件。
PEEK的缺点 和其他材料一样，PEEK也有一些不容忽视的缺点需要注意。 PEEK的熔点为343°C（649.4°F），决定了其必须在非常高的温度下进行处理，这也会导致变形出现。PEEK是半结晶聚合物，即结晶会导致进一步的收缩，从而产生内应力，进而导致变形。为了避免收缩，材料从熔融状态变为固态时，减少部件内的残余应力，挤出机、加热室的温度环境非常重要。 在耐化学性方面，PEEK难以抵抗氯/溴、浓硫酸和硝酸以及酮类和硝基苯。PEEK也会受到卤素和钠的侵蚀，限制了它在某些工业领域的使用。 此外，PEEK对紫外线的抵抗力较低。这可以通过添加一层由特殊煤烟颗粒组成的颜料层来解决。碳填充等级提供更好的紫外线稳定性，可用于需要更高抗紫外线性质的某些应用。
PEEK发展历程及性能提升
总体而言，PEEK材料经过三个发展阶段。 1978-1992年，是PEEK的初始孕育阶段，英国ICI开发研制出PEEK，申请专利并将其工业化。此时，PEEK的主要性能体现在耐高温性、自润滑性、耐腐蚀性等，主要用于国防军工领域。 1993-2004年，处于PEEK的垄断发展及瓦解阶段，英国威格斯（Victrex）公司从ICI收购PEEK业务，呈现垄断式发展态势，并不断扩大生产规模，应用领域也从最初的军用拓展至工业及生物医疗等民用领域。 由于PEEK多应用于军事领域，威格斯对其进行了技术封锁。在我国政策大力扶持下，吉林大学吴忠文教授团队自主研发出具有独立知识产权的PEEK专利技术，创建了吉大高新材料有限责任公司并投产。吉大高新成为第一个打破威格斯垄断地位的公司，并进一步提升了PEEK材料的性能，与碳纤维、玻璃纤维、晶须等复合增强，形成性能更优越的复合材料。PEEK碳纤增强系列、PEEK玻纤增强系列以及按照客户要求配方改性PEEK系列，这些改良后的PEEK力学性能优异，耐磨、耐辐照、耐剥离性能更显著。 2005年至今，PEEK进入全面发展阶段，业内收购重组划分市场。赢创（Evonik）收购了吉大高新，索尔维（Solvay）收购了印度Garda的PEEK业务。2009年，我国金发科技股份有限公司、盘锦中润特塑有限公司等进入该领域。这一阶段PEEK的改性复合及加工技术逐步发展，PEEK与聚合物如聚四氟乙烯、聚醚砜、液晶聚合物、聚醚酰亚胺等共混，还可以填充微米、纳米级无机颗粒，以改善其摩擦学性能，同时提高PEEK的刚性、尺寸稳定性及冲击强性等性能。 从最初的晶体聚合物，到融入碳纤维、玻璃纤维形成更优越的复合材料，再到填充微米、纳米级无机颗粒，PEEK的性能随着与其他材料的融合进一步提升，应用范围也在进一步扩大。
PEEK的应用领域
瑕不掩瑜，基于PEEK制造的物体和零部件，其性能和可塑性早已超过材料本身的局限性，应用领域不断扩展。在许多特殊领域可以替代金属、陶瓷等传统材料，使之成为当今最热门的高性能工程塑料之一，在航空航天、汽车工业、电子电气和医疗机械等领域有着广泛应用。 数显显示，汽车等（包括航空）运输业市场约占PEEK树脂消费量的50%，半导体制造设备占20%，压缩机阀片等一般机械零部件制品占30%，医疗器械和分析仪器等其他市场占10%。
汽车等运输机械领域 PEEK树脂在欧洲市场的增长尤以汽车零部件制品市场的增长最为迅速，特别是发动机周围零部件、变速传动部件、转向零部件等都选用了PEEK塑料代替一些传统的高价金属作为制造材料。随着汽车行业适应微型化、轻量化以及降低成本的要求，PEEK树脂的需求仍将不断增长。
PEEK(聚醚醚酮)是一种半晶态聚合物，综合性能优良的特种工程塑料。具有高熔点(343°C)和优异的力学性能。PEEK自1978年由ICI公司开发以来，一直被作为重要的战略性国防军工材料。近年来，随着3D打印技术的兴起与应用，PEEK凭借高温性能、机械强度、生物相容性以及优异的耐化学性，使其成为适用3D打印技术的可行材料，亦是目前较为热门的3D打印材料。
图为：PEEK材料制造的汽车周边零部件
半导体制造以及电子电器行业有望成为PEEK树脂应用的另一个增长点。在半导体行业，为了达到高功能化、低成本，要求硅片的尺寸更大，制造技术更先进，低粉尘、低气体放出、低离子溶出、低吸水性是对半导体制造工艺中各种设备材质的特殊要求，这将是PEEK树脂大显身手的地方。
办公用机械零部件领域 
图为：peek材料的齿轮
对于复印机的分离爪、特殊耐热轴承、链条、齿轮等，用PEEK树脂代替金属作为它们的材料时，可以使部件轻量化、耐疲劳，并能够做到无油润滑。 电线包覆领域 
图为：PEEK材料应用于电线包覆
PEEK包覆层有很好的阻燃性，不加任何阻燃剂，其阻燃级别即可达UL94 V-0级。PEEK树脂也具有耐剥离性、耐辐照性（109拉德）等优点，因此用在军工以及核能等相关领域的特种电线。
纤维领域 
图为：PEEK应用于工业滤布
PEEK纤维（包括单丝）可用于工业滤布、工业用刷等制品中。在复合材料领域，PEEK纤维的魅力在于其热塑性且耐高温。在工业滤布和工业用刷方面除耐热性外，其魅力还在于它的耐化学药品性和耐磨性。
医疗分析器械领域 
图为：PEEK应用于医疗领域
由于PEEK可耐反复的高压灭菌，在医疗器械中可用于制造内窥镜零件、牙科用的去垢器等。另外，由于PEEK的高强度和低溶出性，已用在仪器分析的液相色谱柱、管、附件等。而且，由于PEEK与人体具有很好的相融性，作为人工骨材料已经成功地替代了传统的钛金属。
PEEK材料厂商
作为重要的特种工程塑料，其对生产过程和材料性能有着严格的要求。英国威格斯（Victrex）、比利时索尔维(Solvay)、德国赢创(Evonik)是全球三大PEEK生产商。
英国威格斯（Victrex） 
图为：Victrex品牌标识
英国威格斯公司(Victrex plc)，原为英国ICI高级材料公司的分公司，于1993年被管理层收购并独立发展，如今为全球领先创新型高性能聚芳醚酮材料制造商。威格斯是全世界最早生产PEEK的厂家，从事PEEK研发生产销售30多年。威格斯公司的材料重点应用于国防军工、汽车运输、航空航天、电子电气、医疗设备、核能核电等高端领域发展。威格斯聚合物事业部专门从事高性能聚芳醚酮的开发和生产。
威格斯的PEEK聚合物已经在长丝熔融和粉料激光烧结的3D打印零件中得到应用，同时该公司还在积极开发新的解决方案。
比利时索尔维(Solvay) 
图为:索尔维(Solvay)品牌标识
索尔维是一家总部位于比利时首都布鲁塞尔的跨国性化工集团。索尔维集团的产品被广泛应用于各行业领域，旗下90%的销售产品位居全球前三甲。索尔维在稀土、白炭黑、工程塑料、聚酰胺和中间体、香料及功能化学品、基础化学品、特种化学品、特种聚合物、新兴生物化学等业务领域占据重要地位。 索尔维的PEEK材料用于3D打印已经获得了一系列的成功案例，其中，传奇性汽车创新者Matti Holtzberg领导的Polimotor 2项目，配备了索尔维KetaSpire® 聚醚醚酮增强等级生产的3D打印燃油进气歧管。
德国赢创(Evonik) 
图为：德国赢创(Evonik)品牌标识
赢创在高性能聚合物开发与生产方面拥有超过40年的丰富经验。其多元化的产品组合包含几乎所有工业应用的解决方案。 凭借极为出色的耐热性与耐化学性，赢创VESTAKEEP®特殊聚合物可替代金属部件，满足轻量化结构件应用的需求。VESTAKEEP® Easy Slide I是一款PEEK改性产品，具有优越的耐磨性与较低的滑动摩擦，能够用于生产体积更小且更为强韧的结构部件，例如真空泵。而VESTAKEEP® 5000 HCM（热压成型）级产品能够提高定制PEEK密封件的生产效率，使这些应用于石油天然气行业的密封件具有出色的机械特性和卓越的表现。
国内PEEK主要生产企业
中研高性能工程塑料有限公司 
图为：中研高性能工程塑料有限公司
吉林中研高性能工程塑料有限公司成立于2006年，公司现有生产能力为年产PEEK树脂1000吨，是目前全球范围内第二家采用5000升反应釜进行生产的PEEK专利企业，是集PEEK研发、生产、销售为一体的现代化高端的科技企业。
吉大特塑工程研究有限公司 
图为：吉大特塑工程研究有限公司
长春吉大特塑工程研究有限公司成立于2002年，是一家从事特种工程塑料及高性能改性专用料研发、生产和销售及相关的二次制品生产和销售的高科技股份制企业。公司具备年产100吨PEEK、100吨聚芳砜等专用材料生产及其改性塑料的生产能力，拥有高耐热等级特种工程塑料、特种工程塑料基增强材料、特种工程塑料专用树脂等4大系列60多个牌号的产品。
盘锦中润特塑有限公司 
图为：盘锦中润特塑有限公司
辽宁盘锦中润特塑有限公司成立于2009年，拥有4项特种工程塑料合成专利权，涉及到不同方法生产聚砜、聚醚砜、聚醚醚砜、联苯聚醚醚砜及共聚醚醚酮的合成技术。公司一期工程建设1000吨/年PEEK的生产装置。
金发科技股份有限公司 
图为：金发科技股份有限公司
金发科技股份有限公司是国内改性塑料龙头企业，采用了独特的技术生产PEEK树脂，牌号为VisPEEK，目前已建成百吨级中试线，年产能在300吨左右，在建设千吨级生产线。
江苏君华特种工程塑料制品有限公司 
图为：江苏君华特种工程塑料制品有限公司产品展示
江苏君华特种工程塑料制品有限公司是国内领先行业的PEEK型材批量挤出企业。其从在2007年首次挤出PEEK型材至今，已有12年PEEK生产及研发经验，开发及和生产的PEEK零件达两千余种。
适用PEEK材料的3D打印设备
343°C的熔点，对于能够打印PEEK这种超高温材料的3D打印设备提出了要求。业内很多企业专门针对PEEK材料推出专业3D打印设备，如德国EOS、意大利Roboze、荷兰Tractus 3D等企业。 
图为：EOS公司的P800 3D打印机
EOS公司的P800工业级3D打印机是基于激光烧结技术的快速制造，公司还推出基于聚芳醚酮的PEEK HP3高性能聚合物材料，利用激光烧结技术制造PEEK HP3材料的部件和产品，提供高效、低成本PEEK复杂产品制造方案。EOS P800工业级3D打印机系统内部操作温度为385摄氏度，在此温度下，PEEK HP3材料所成型的部件与产品性能佳。由于不同的温度、新旧粉末混合比例以及冷却过程都会导致烧结部件与产品的性能不同。 
图为：oboze One+400 3D打印机
总部设在意大利Bari的Roboze公司，其Roboze One+400 3D打印机可以支持12种不同的材料，包括PEEK、PEI、PC/ABS、TPU、碳-PA等。Roboze的机器特点在于耐用、稳定性高，挤出嘴可达到400℃度的高温，关键的打印部件是通过机加工来获得极高的精度的，弃用皮带传输动力，Roboze的桌面机X轴和Y轴采用引入调质钢架和斜齿轮，从而达到25微米的精度，确保了高速进给所需要的顺畅和低摩擦系数。
图为：Tractus T3500 3D打印机
Tractus 3D建造了一个高达3.5米的大型3D打印机——T3500，该打印机能够满足各个行业的特定需求，在改进后，该打印机的打印温度可以达到450摄氏度，可以打印PEEK满足医疗甚至航空航天领域的要求。T3500的分辨率可以达到3微米，而且根据所打印的材料不同，该3D打印机的速度可以达到最高每秒400毫米。 
图为:恒通peek 耐高温3D打印机
在国内，陕西恒通智能机器有限公司于2016年推出国内首台PEEK材料耐高温3D打印机,喷头温度可达400℃,使用PEEK材料打印出机械、核工程和航空等科技领域需要的零部件。 
图为：FUNMAT HT 3D打印机
FUNMAT HT是远铸智能公司针对PEEK推出的3D打印设备，FUNMAT HT 3D打印机拥有一个设备齐全的加热腔室，并配置一个超过400度的高温打印喷嘴，除PEEK材料外，该机器还可以处理几乎所有高性能热塑性材料，成型尺寸高达260x260x260mm，可以满足大部分的产品研发和小批量生产应用需求。
结束语：PEEK是公认的性能最高的热塑性材料之一，2018年全球PEEK材料市场规模突破8亿美元。随着3D打印技术的兴起及应用扩展，作为重要耗材的PEEK，将会迎来更广阔的应用空间。
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发表于 2021-4-15 15:16:10
