PPEK玻纤增强的加工成型

PEEK 玻纤增强材料的加工成型需结合其材料特性（如耐高温、熔体粘度高、玻纤易损伤等）选择适配工艺，并严格控制参数以保证最终性能。以下是其主要加工成型方法及关键要点：

一、主流加工成型方法

1. 注塑成型（最常用）

• 适用场景：批量生产结构复杂、尺寸精度要求高的中小型部件（如电子连接器、汽车传感器外壳、医疗精密零件等）。

• 工艺核心要点：

• 注射压力：较高（通常 100-180MPa），因玻纤增强后熔体流动性下降，需足够压力填充复杂型腔。

• 注射速度：适中偏慢（避免高速剪切导致玻纤断裂或熔体破裂），采用多级速度控制（如低速填充薄壁区域，中速填充主体）。

• 保压：保压压力为注射压力的 60%-80%，保压时间需充足（根据部件厚度调整，通常 5-20 秒），减少收缩和凹陷。

• 料筒温度：需根据玻纤含量调整，通常在 360-400℃（玻纤含量越高，温度略高以降低熔体粘度）。例如 30% 玻纤增强 PEEK，料筒前段 360-370℃、中段 370-380℃、后段 380-400℃，喷嘴温度 380-400℃。

• 模具温度：建议 140-180℃（远高于普通塑料），目的是减少熔体快速冷却导致的内应力，同时保证玻纤与基体结合良好，避免表面缺陷（如玻纤外露、银纹）。

• 温度控制：

• 注射参数：

• 设备要求：需配备耐高温、耐磨的螺杆和料筒（如采用氮化钢或双金属涂层，耐受玻纤的磨损），且温控精度需达 ±1℃，避免局部过热导致 PEEK 降解。

2. 挤出成型

• 适用场景：生产板材、棒材、管材、异型材等（如化工管道、机械导轨、电子散热基材等）。

• 工艺核心要点：

• 挤出温度略低于注塑，料筒温度 350-390℃，机头温度 370-390℃。

• 螺杆转速不宜过高（通常 10-50rpm），防止剪切生热过多导致材料降解，同时保证挤出稳定性。

• 螺杆设计：采用屏障型或分离型螺杆，长径比（L/D）推荐 20-25，压缩比 2.5-3.5，确保熔体充分塑化且玻纤分散均匀，同时避免过度剪切导致玻纤长度受损。

• 温度与速度：

• 冷却定型：采用水冷或气冷，定型模具温度需控制在 100-150℃（缓慢冷却减少内应力），避免急冷导致部件翘曲或开裂。

3. 模压成型（适用于高填充或大型部件）

• 适用场景：玻纤含量极高（如 40% 以上）、厚壁或大型部件（如航空航天结构件、耐高温垫片），注塑 / 挤出难以成型时采用。

• 工艺核心要点：

• 预成型：将 PEEK 玻纤混合料压制成坯料，确保密度均匀。

• 预热与模压：坯料在 360-380℃下预热至熔融状态，放入模具（温度 150-180℃），施加 10-30MPa 压力，保压 10-60 分钟（依厚度而定），使材料充分流动并固化。

• 冷却与后处理：缓慢降压脱模，在 120-150℃下退火 2-4 小时，消除内应力，稳定尺寸。

4. 3D 打印（增材制造，新兴工艺）

• 适用场景：复杂异形件的快速原型或小批量生产（如航空航天定制化部件、医疗植入体原型）。

• 工艺核心要点：

• 采用熔融沉积成型（FDM），材料需制成直径 1.75mm 或 3mm 的丝材，打印温度 380-420℃，热床温度 120-160℃。

• 层间粘结需充分，打印速度不宜过快（50-100mm/s），避免因冷却过快导致层间剥离。

• 后处理（如高温退火）可提升部件致密度和力学性能。

二、加工关键注意事项

1. 材料预处理：PEEK 吸湿性低，但玻纤增强后仍需在 120-150℃下干燥 2-4 小时，去除微量水分，避免成型时产生气泡。

2. 玻纤保护：加工过程中需控制剪切强度（如螺杆转速、注射速度），防止玻纤过度断裂（长度变短会降低增强效果）。

3. 内应力控制：模具温度不足或冷却过快易导致内应力，可能引发部件后期开裂，需通过高温模具和退火处理（150-200℃保温数小时）改善。

4. 设备磨损防护：玻纤硬度高，需使用耐磨部件（如双金属料筒、碳化钨螺杆头），定期检查设备磨损情况，避免金属杂质污染材料。

5. 安全与环保：高温加工时 PEEK 会释放少量挥发性气体，需保证车间通风；操作时佩戴高温防护装备，避免接触高温熔体或模具。

PEEK 玻纤增强材料的加工核心是 **“高温稳定塑化 + 低剪切保护玻纤 + 缓冷控制内应力”**，需根据产品结构、批量及性能要求选择工艺，同时通过精细参数调控平衡成型效率与部件质量，最终实现材料优异性能的充分发挥。