玻纤增强 PEEK 力学性能（以市面最通用 30% 玻纤 GF30 PEEK 为主，附 GF15、GF60 对比，对标纯 PEEK）
一、基础力学参数标准值（常温 23℃）
1. GF30 玻纤增强 PEEK 核心数据
| 性能项目 | 数值 | 测试标准 |
|---|---|---|
| 密度 | 1.51 g/cm³ | ISO 1183 |
| 拉伸强度 | 175~190 MPa | ISO 527 |
| 拉伸模量 | 10.5~12 GPa | ISO 527 |
| 断裂伸长率 | 1.5%~2.2% | ISO 527 |
| 弯曲强度 | 240~270 MPa | ISO 178 |
| 弯曲模量 | 10~11.5 GPa | ISO 178 |
| 简支梁无缺口冲击 | 75~90 kJ/m² | ISO 179 |
| 简支梁缺口冲击 | 8~12 kJ/m² | ISO 179 |
| 洛氏硬度 | M98~M102 | ASTM D785 |
| 压缩强度 | 190~210 MPa | ISO 604 |
2. 不同玻纤含量横向对比
| 材料 | 拉伸强度 (MPa) | 弯曲模量 (GPa) | 缺口冲击 (kJ/m²) | 密度 (g/cm³) |
|---|---|---|---|---|
| 纯 PEEK | 95~100 | 3.8~4.2 | 14~18 | 1.32 |
| GF15 15% 玻纤 | 140~155 | 7.0~8.0 | 10~14 | 1.42 |
| GF30 30% 玻纤 | 175~190 | 10.5~12 | 8~12 | 1.51 |
| GF60 60% 玻纤 | 210~230 | 16~19 | 4~7 | 1.63 |
二、分维度详细力学特点
1. 拉伸、弯曲：刚性、强度大幅提升
强度、模量是纯 PEEK 的2 倍左右，承载能力极强，可替代铝合金做轻量化结构件；
玻纤形成刚性骨架，抵抗形变能力极强，高温下模量衰减远小于纯 PEEK；
短板：断裂伸长率暴跌，从纯 PEEK 40% 左右降至 2% 以内，材料变脆，几乎无拉伸延展性。
2. 抗蠕变性能（高温长期受力核心优势）
纯 PEEK 高温长期受压容易缓慢变形；
玻纤骨架大幅抑制蠕变，200℃高温持续承压，尺寸变形极小；
适合长期静态受力零件：半导体治具、电机绝缘支架、井下结构件。
3. 冲击韧性：明显下降
玻纤与树脂界面易产生应力集中，缺口敏感性大幅升高；
玻纤含量越高，韧性越差：GF60 最脆，受冲击易开裂；
选型建议：承受冲击、磕碰的零件选 GF15；重载静载无冲击选 GF30/GF60。
4. 压缩性能
压缩强度显著高于纯 PEEK，抗压不塌陷，适合垫块、承载衬套、密封承压结构。
5. 疲劳性能（交变循环载荷）
玻纤增强后抗疲劳性能大幅优于纯 PEEK，往复受力不易开裂；多用于变速箱齿轮、自动化凸轮、往复运动滑块。
6. 摩擦耐磨力学表现
干摩擦下磨损量比纯 PEEK 低约 50%，玻纤支撑基体，减少塑性磨损；
缺陷：硬质玻纤会刮伤配对金属对偶件；高速精密摩擦场景不如碳纤 PEEK；
若需要低磨损 + 不磨轴，一般选用 PEEK + 碳纤 / PTFE 改性牌号。
三、温度对力学性能的影响（关键使用特性）
200℃高温下：GF30 拉伸模量仍能保留常温 60% 以上，普通工程塑料（PA、PPS）模量大幅跳水；
240℃短期使用仍保有足够结构强度，适配回流焊、发动机周边高温工况；
低温（-50℃）：韧性进一步降低，寒冷冲击工况不建议高玻纤牌号。
四、成型带来的力学各向异性（玻纤特有问题）
注塑时玻纤顺着熔体流动方向排列：
流动方向：强度、模量更高；
垂直流动方向：强度低、收缩大、易翘曲；改善方案：
模具温度 180~200℃充分结晶；
精密件成型后 200℃去应力退火；
厚壁大件优先模压工艺，纤维取向更均匀。
五、优缺点
优势
超高拉伸 / 弯曲强度、高模量，轻量化高强度；
优异抗蠕变、抗疲劳，高温长期尺寸稳定；
抗压耐磨，承载能力远超未增强 PEEK；
高低温环境力学衰减小。
劣势
韧性差、缺口敏感，不耐剧烈冲击；
几乎无延展性，受力过载直接脆裂；
力学存在各向异性，精密件易翘曲；
玻纤会磨损配对金属摩擦副。