PEEK 吉林中研股份 550CA40 注塑级 40%碳纤增强
一、产品介绍
ZYPEEK® 550CA40 是吉林中研高分子材料股份有限公司(中研股份,688716)推出的 40% 短切碳纤维增强、中等流动性聚醚醚酮(PEEK)注塑级粒料,本色为黑色(碳纤着色),采用中研自主封端聚合 550G 中分子量基体 + 40wt% 可控长径比短切碳纤维 + 界面偶联优化制成。
牌号解码:
550 —— 中等分子量、中等流动性纯树脂基体(550G),兼具强度与加工窗口,是中小精密结构件的主力基体;
CA —— Carbon Fiber Advanced,碳纤维增强;
40 —— 碳纤维质量分数 40wt%;
后缀无 GL/FC/FW,即纯碳纤增强、不额外加 PTFE、不玻纤混杂,保留 PEEK 本征耐化学与高温性,靠碳纤网络获得超高模量、导热、低线膨胀与抗静电导电。
它要解决的工况是:纯 PEEK 和 30% 碳纤牌号(550CA30)刚度、耐磨、导热仍不够的重载结构件与滑动摩擦副。40% 碳纤把弯曲模量推到 30 GPa、导热提至纯树脂约 3 倍、热膨胀压到 5–8×10⁻⁶/K、体积电阻率降到 10⁵ Ω·cm(抗静电/导电级),HDT 达 332–336℃、长期耐温 260℃。一句话:550CA40 = 550G 基体的加工友好 + 近铝镁合金比刚度 + 半导体级尺寸稳定 + 抗静电散热 + 高 PV 耐磨,是国产 PEEK 里重载结构件与轴套密封的主流牌号。
与上一款 770CA40 的核心差异:770CA40 用 770G 高熔体强度基体、粘度更低、偏厚壁模压/大型结构;550CA40 用 550G 中流动基体、MVR 4 g/10min、粘度 675 Pa·s,专为注塑中小精密件与高 PV 滑动件优化,成型效率更高。
二、公司介绍
吉林省中研高分子材料股份有限公司(ZYPEEK) 成立于 2006 年,2023 年 9 月科创板上市(688716),是国内早实现 PEEK 千吨级工业化、全球第四家千吨级 PEEK 供应商,拥有从单体合成→聚合→改性→型材全流程自主能力,配套 5000L 大型反应器规模生产。
中研在 PEEK 上的特点:
两大类别、三号(330/550/770 按流动性分层)、七大系列(纯树脂 G、玻纤 GL、碳纤 CA、耐磨 FC、医用植入 ZR、粉末 PF、特种定制),覆盖注塑/挤出/模压/喷涂/3D 打印;
550CA40 等牌号提供 TDS、COA、UL94 V-0、RoHS、REACH 等文件,可按需随货附 UL/FDA/ISO 检测报告;
国产替代优势:价格约为进口同规格 60–70%,25kg 原厂包装,批次稳定、交货周期短、可定制。
选 550CA40,是选“国产龙头原厂牌号 + 千吨级稳定供货 + 威格斯 380CA40/450CA40 级性能替代”。
三、产品性能
流动与成型性
中等流动性是 550 系列的标签:MVR 4 g/10min(380℃/5kg,ISO 1133),熔融粘度 675 Pa·s(400℃,ISO 11443),介于 330G(高流动)与 770G(标准流动)之间,适合中小型精密结构件、轴套、密封块的标准壁厚注塑。成型收缩率各向异性明显:流动向(MD)0.5%、横向(TD)0.1%。物理与导电性
密度 1.44 g/cm³(结晶,ISO 1183);吸水率极低,23℃/24h 仅 0.03%、平衡 0.3%(ISO 62-1);体积电阻率 10⁵ Ω·cm(IEC 60093),表面电阻 10³–10⁵ Ω/sq,靠碳纤网络导电,可泄放摩擦静电,适配油气井下防爆工况。机械性能(核心卖点)
拉伸强度 265 MPa(断裂,ISO 527),拉伸应变 1.4%(脆性取向明显),拉伸模量约 25 GPa;弯曲强度 390 MPa、弯曲模量 30 GPa(ISO 178);硬度 88 D(ISO 868);Charpy/Izod 缺口冲击 9 kJ/m²,无缺口 45 kJ/m²。碳纤增强后刚性暴涨,但韧性显著低于纯 PEEK,设计需避免尖角缺口与冲击载荷。热学性能
Tm 343℃、Tg 143℃(ISO 11357);HDT(1.8MPa)332–336℃(碳纤大幅抬升,ISO 75);长期连续使用 260℃、短时峰值 315℃;导热系数 0.95 W/m·K(23℃,约纯树脂 3 倍,ISO 22007),可从轴承表面快速散热。线膨胀系数流动向:低于 Tg 5 ppm/K、高于 Tg 8 ppm/K(ISO 11359),接近铝材,冷热循环尺寸漂移极小。耐化学与耐磨
继承 PEEK 本体:耐原油、地层水、H₂S/CO₂ 酸性环境、高温高压蒸汽、烃类溶剂,不耐浓;碳纤增强 + 导热提升,磨损率比纯 PEEK 低一个数量级,PV 极限高,属 550 碳纤系列耐磨顶端,适合持续高速重载滑动摩擦副。阻燃
本征无卤 V-0(实测可达 V-0@0.5mm),LOI 约 38%,GWFI 960℃,不滴落。
四、产品用途
汽车/新能源(主战场):燃油泵组件、变速箱齿轮与滑动套、高压泵阀耐磨件、三电系统绝缘导电结构件——帮助减重、降噪、延长耐磨件寿命、减少或免润滑。
油气/化工:井下防爆轴套、密封环、活塞环、阀芯(导电泄放静电防爆 + 耐 H₂S/CO₂/高温高压蒸汽)。
工业装备:高速旋转耐磨衬套、重载往复密封、压缩机阀片、化工泵壳/叶轮、长期高温高压密封件。
航空航天/机器人:轻量化高刚性结构件、传动轴承、无人机结构件(比强度高、线膨胀低)。
半导体:晶圆承载/真空吸附盘、等离子蚀刻机绝缘隔离件(尺寸漂移小、导电防静电)。
不适用:薄壁微注塑(粘度偏高,选 330CA30 或纯 330G/90G/1000G)、超厚壁模压棒板(熔体强度不足,选 770CA40/770GL)、高速自润滑齿轮衬套(纯碳纤自润滑有限,优先选 FC/WT 耐磨级)、透明件、食品接触浅色件(黑色碳纤牌号需单独确认食品级证书)。
五、产品物性表(方格表格,ISO 典型值)
类别 | 项目 | 单位 | 典型值 | 标准 |
|---|---|---|---|---|
基本 | 类型 | — | 40% 短切碳纤增强 PEEK,注塑级 | — |
基本 | 颜色 | — | 黑色 | — |
基本 | 基体 | — | 550G 中分子量、中等流动性 | — |
基本 | 密度(结晶) | g/cm³ | 1.44 | ISO 1183 |
基本 | 吸水率(24h/平衡,23℃) | % | 0.03 / 0.3 | ISO 62-1 |
流变 | MVR(380℃/5kg) | g/10min | 4 | ISO 1133 |
流变 | 熔融粘度(400℃) | Pa·s | 675 | ISO 11443 |
流变 | 成型收缩率(MD/TD) | % | 0.5 / 0.1 | ISO 294-4 |
机械 | 拉伸强度(断裂,23℃) | MPa | 265 | ISO 527 |
机械 | 拉伸应变(断裂,23℃) | % | 1.4 | ISO 527 |
机械 | 拉伸模量 | GPa | ~25 | ISO 527 |
机械 | 弯曲强度(断裂,23℃) | MPa | 390 | ISO 178 |
机械 | 弯曲模量 | GPa | 30 | ISO 178 |
机械 | 压缩强度(23℃) | MPa | ~300 | ISO 604 |
机械 | Charpy 缺口冲击(23℃) | kJ/m² | 9 | ISO 179/1eA |
机械 | Charpy 无缺口冲击(23℃) | kJ/m² | 45 | ISO 179/1U |
机械 | 邵氏硬度 D(23℃) | — | 88 | ISO 868 |
热学 | 熔点 Tm | ℃ | 343 | ISO 11357 |
热学 | Tg | ℃ | 143 | ISO 11357 |
热学 | HDT(1.8MPa) | ℃ | 332–336 | ISO 75 |
热学 | 连续使用温度 | ℃ | 260 | 中研额定 |
热学 | 导热系数(23℃) | W/m·K | 0.95 | ISO 22007-4 |
热学 | CLTE(流动向,<Tg / >Tg) | 10⁻⁶/K | 5 / 8 | ISO 11359 |
热学 | 比热(23℃) | kJ/kg·℃ | 1.8 | DSC |
阻燃 | UL94 | — | V-0(@0.5mm) | UL 94 |
阻燃 | LOI | % | ~38 | ISO 4589 |
电气 | 体积电阻率(23℃,1V) | Ω·cm | 10⁵ | IEC 60093 |
加工 | 干燥条件 | — | 150℃×3–4h,含水<0.02% | 中研指南 |
加工 | 料筒温度 | ℃ | 370–400(喷嘴至 405) | 中研指南 |
加工 | 模具温度 | ℃ | 170–210(优选 190) | 中研指南 |
注:典型值非规格承诺;碳纤牌号收缩率各向异性大(MD 0.5% / TD 0.1%),长条件易翘曲,模具需平衡进胶。
六、注意事项
干燥:150℃/3–4h 或 120℃/5h,含水 ≤0.02%;碳纤增强更易因微水产生银纹和纤维-基体界面气孔。
设备磨损:碳纤维硬度高,螺杆/料筒/喷嘴必须硬化处理(双合金/钨 carbide 内衬),普通氮化钢磨损极快;禁止用普通螺杆长期打 550CA40。
温度窗口:料筒 370–400℃、喷嘴可至 405℃,勿超 420℃ 长停;停机用 PE 蜡或 PEEK 专用清洗料清桶,碳纤残料冷却后极难清理。
模具设计:模温 170–210℃(高模温助结晶、降内应力);浇口宜大(侧浇/扇形,隧道浇口易剪断纤维),流道短粗;必须充分排气(碳纤牌号困气烧焦阈值更低);顶出需均匀防纤维件崩边。
纤维取向与翘曲:40% 碳纤各向异性极强,收缩率 MD/TD 差 5 倍,长宽比大的平板、框件极易翘曲——建议多浇口对称进胶 + 模温分区控制;退火(200℃/4h 缓冷)可进一步释放应力、稳定尺寸。
配对金属磨损:碳纤含量高达 40%,会研磨对偶金属轴,摩擦副金属必须做表面硬化处理(如淬火、HVOF 涂层),否则反受其害。
韧性短板:缺口冲击仅 9 kJ/m²,禁止用于冲击、交变载荷工况;长期持续高压蠕变性能弱于 770CA 系列。
回料:可掺 5–10% 同批洁净水口,超过 15% 纤维断裂严重、导电网络与模量下降明显;汽车/油气/航空关键件不推荐回料。
机加工:后续 CNC 必须用金刚石涂层/硬质合金刀具,慢进给,碳纤粉尘需集尘(对人体呼吸道有害)。
合规边界:550CA40 黑色牌号多用于工业/油气;若用于食品接触或医疗非植入,必须向中研索取对应批次 FDA/ISO 10993 声明,不可默认通用;植入禁用。
安全:加工区需局部排风,高温烟气含微量芳酮分解物与碳粉;熔融料粘附皮肤致重度烫伤。
