PEEK虽然是超耐热性树脂,但由于它具有高温(350~400℃)流动性好和热分解温度很高的(560℃)的特点,因此可以采用***成型,挤出成型、模压成型、吹塑成型、熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂等多种方法成型加工。作为二次加工可以采用真空成型、压延、拉伸、超声波焊接、粘接、复合、机械加工等加工手段。
下面简单介绍一下,常用的PEEK***成型和挤出成型的一般加工工艺条件。
4.1***成型
4.1.1设备
PEEK可用通常的螺杆式或柱塞式***成型机加工成型,***成型机应满足下述基本条件:料筒温度可升到400℃;料筒内应该没有形成熔融料死角的地方;由于熔融粘度不会自动流淌,所以喷嘴不需要加断流阀(shut off valve)。
4.1.2 模具温度
由于PEEK是结晶性树脂,因此使其充分结晶可以提高其性能。一般模温在160℃以上时,就可以充分结晶,即使不热处理也能得到很好的成型品,如果因为模具结果所限模温无法提高时,可在200℃以上热处理一小时,也能使结晶完全,从而使机械强度和耐***性等提高。
4.1.3预备干燥
虽然PEEK的吸水率很低,饱和吸水率只有0.5%,但是要在高温下成型,所以加工成型之前有必要在150℃干燥3小时以上。
PEEK的标准***成型条件如表4所示。
表4 PEEK的标准***成型条件
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项 目
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纯 树 脂
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30%玻璃
纤维增强
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30% 碳
纤维增强
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料筒温度(℃)
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根部
中间
喷嘴
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330~360
350~380
350~380
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350~380
370~400
370~400
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350~380
370~400
370~400
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模具温度(℃)
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130~170
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140~180
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140~180
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***压力(Kg/cm2)
螺杆背压(Kg/cm2)
保 持 压
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1000~1400
50~100
500~700
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1200~1600
50~100
600~800
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1200~1600
50~100
600~800
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注 射 速 度
螺杆转数(rpm)
循环周期(秒)
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中速~高速
50
30
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中速~高速
50
30
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中速~高速
50
30
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4.2挤出成型
PEEK可以采用挤出成型工艺加工成薄膜、电线***、单丝、棒材、薄板等。表5列出了PEEK薄膜的挤出成型条件。
表5 PEEK的标准挤出成型条件
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项 目
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条 件
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挤出机螺杆
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Φ30, L/D=24, C.R.=3
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料筒温度(℃)
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喂 料
压缩部
机 头
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350
370
380
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模具温度(℃)
定型辊温度(℃)
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380
30
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螺杆转数(rmp)
线速度(m/min)
吐出量(Kg/cm2)
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30
10
5
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PEEK的标准物性数据(数据中心)
五.用途
5.1复合材料
近些年来引人注目的是热塑性树脂基复合材料,其中发展***快的是由ICI公司推出的PEEK复合材料(商品名APC-2)。
5.1.1制造方法
APC-2是将碳纤维的长纤维用PEEK熔融预浸制得,由于碳纤维与基体PEEK的相容性好,可以制得粘结性很好的复合材料,孔隙率只有0.1%。表6是其材料的机械性能。
表6 APC-2的标准机械性能
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项目
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单位
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数值
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(铺层方向0°)
拉伸强度
拉伸模量
断裂伸长
弯曲强度
弯曲模量
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Mpa
Gpa
%
Mpa
Gpa
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2130
134
1.45
1880
121
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(铺层方向90°)
拉伸强度
拉伸模量
断裂伸长
弯曲强度
弯曲模量铺层方向
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Mpa
Gpa
%
Mpa
Gpa
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80
8.9
1.0
137
8.9
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(铺层方向&plu***n;45°)
拉伸强度
拉伸模量
断裂伸长
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Mpa
Gpa
%
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300
19.2
17.2
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比环氧树脂复合材料易加工
成型后不需***
有良好的耐冲击性,损伤容限大
有优良的抗蠕变性和耐疲劳性
有良好的耐热性
有优良的耐热湿循环性
损伤处易修补
5.1.3制品的规格
ICI上市的***通常单向预浸物(CF含量68%&plu***n;2)和由这种预浸的按各种角度(+45°/90°/-45°/0°)铺层后压制成的薄板的规格如表7所示。
表7 典型的APC-2制品的规格
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1.单向预浸物(CF含量68%&plu***n;2)
标准宽度 140mm
216mm
标准厚度 0.125mm
标准重量 213g/㎡
标准长 50m
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2.薄板 (+45°/90°/-45°/0°)
标准尺寸 405mm×405mm
700mm×700mm
标准厚度 1mm(预浸物8层)
2mm(预浸物16层)
3mm(预浸物24层)
4mm(预浸物32层)
5mm(预浸物40层)
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