高强度PEEK的特性

高强度 PEEK（聚醚醚酮）是在纯 PEEK 基础上通过增强改性（如添加碳纤维、玻璃纤维等）获得的高性能材料，既保留了 PEEK 本身的耐温、耐化学、自润滑等特性，又在机械强度上实现大幅提升，成为工程领域中 “以塑代钢” 的核心材料之一。其主要特性如下：

一、卓越的机械强度

1. 高强度与高刚性

• 拉伸强度：纯 PEEK 的拉伸强度约为 90-100MPa，而 30% 碳纤维增强 PEEK 的拉伸强度可达 170-200MPa，接近普通钢材（Q235 钢约 235MPa），远超多数工程塑料（如 PA66 约 80MPa，POM 约 60MPa）。

• 弯曲强度：30% 碳纤维增强 PEEK 的弯曲强度可达 250-300MPa，是纯 PEEK 的 1.5-2 倍，且在高温下仍保持稳定（200℃时弯曲强度仍能保持室温的 70% 以上）。

• 冲击强度：尽管刚性提升，但通过优化配方（如添加少量韧性改性剂），高强度 PEEK 仍具备一定韧性，缺口冲击强度可达 15-25kJ/m²，优于脆性材料（如酚醛树脂）。

2. 优异的抗蠕变性能
   蠕变（长期受力下的缓慢变形）是工程塑料的常见问题，而高强度 PEEK 在高温和负荷下的抗蠕变能力突出：例如，在 150℃、10MPa 负荷下，1000 小时后的蠕变率仅为 0.5%-1%，远低于纯 PEEK（约 2%-3%）和 PA（＞5%），适合制造长期承受负荷的结构件（如轴承座、支架）。

二、高温下的性能稳定性

1. 耐温与强度保持率

• 长期使用温度仍达 260℃，短期可耐 300℃以上高温。

• 高温下强度衰减缓慢：在 200℃时，拉伸强度仍保持室温的 80% 以上；250℃时保持 60%-70%，而多数增强塑料（如玻纤增强 PA6）在 150℃时强度已下降 50% 以上。
  这一特性使其可用于发动机舱、高温管道等高温工况下的承重部件。

2. 热变形温度高
   30% 碳纤维增强 PEEK 的热变形温度（HDT，1.82MPa 负荷下）可达 310℃以上，远超纯 PEEK（约 160℃）和多数工程塑料（如玻纤增强 POM 约 150℃），意味着在高温下不易因受力而变形。

三、耐化学与耐环境性能

1. 耐腐蚀性
   与纯 PEEK 一致，高强度 PEEK 对酸、碱、有机溶剂（如乙醇、丙酮）、油类等具有优异耐受性，仅在浓硝酸、浓硫酸等强氧化性介质中会缓慢腐蚀。在化工、石油等腐蚀性环境中，可替代金属（如不锈钢）制造管道、阀门部件，避免锈蚀导致的强度下降。

2. 耐辐射与耐候性
   可耐受 γ 射线、X 射线等高能辐射（剂量达 10⁶Gy 时性能无明显变化），适合核工业场景；同时，抗紫外线老化能力强，长期暴露在户外环境中性能衰减缓慢。

四、耐磨与自润滑性

高强度 PEEK（尤其是碳纤维增强型）的耐磨性优于纯 PEEK：

• 摩擦系数低至 0.15-0.25（与钢对磨），磨损率比纯 PEEK 降低 50%-70%。

• 其增强纤维（如碳纤维）可作为 “耐磨骨架”，减少摩擦过程中的材料损耗，适合制造轴承、齿轮、活塞环等高频摩擦部件，无需频繁润滑。

五、轻量化与加工适应性

1. 低密度优势
   密度约为 1.4-1.6g/cm³（30% 碳纤维增强），仅为钢的 1/5、铝合金的 1/2，在航空航天、汽车等领域可显著减重，同时保持结构强度。

2. 可加工性
   尽管强度高，但可通过注塑、机加工（铣、车、钻）等方式成型，适合制造复杂形状部件（如异形支架、精密齿轮），但需注意加工时的散热（避免高温分解）。

六、应用场景

高强度 PEEK 凭借上述特性，广泛应用于对强度、耐温、轻量化要求严苛的领域：

• 航空航天：飞机结构件、发动机部件、舱内承重件（减重同时满足高温和力学要求）。

• 汽车工业：涡轮增压系统部件、传动齿轮、耐高温垫片（替代金属降低油耗）。

• 石油化工：高压泵叶轮、钻井设备耐磨件（耐酸碱腐蚀且抗蠕变）。

• 医疗领域：骨科植入物（如脊柱钉棒系统）、手术器械（高强度且生物相容性好）。

总结

高强度 PEEK 的核心优势是 **“高强度 + 耐极端环境” 的结合 **：在保持 PEEK 耐温、耐化学、自润滑等特性的基础上，通过增强改性突破了纯 PEEK 的强度局限，成为替代金属、解决高温 / 高负荷 / 腐蚀性环境下结构件需求的关键材料，尤其在轻量化和长寿命要求的场景中不可替代。