PEEK(聚醚醚酮)是一種半晶態(tài)聚合物，綜合性能優(yōu)良的特種工程塑料,。具有高熔點(343°C)和優(yōu)異的力學(xué)性能,。PEEK自1978年由ICI公司開發(fā)以來,，一直被作為重要的戰(zhàn)略性國防軍工材料,。近年來,，隨著3D打印技術(shù)的興起與應(yīng)用,，PEEK憑借高溫性能,、機(jī)械強(qiáng)度,、生物相容性以及優(yōu)異的耐化學(xué)性,，使其成為適用3D打印技術(shù)的可行材料，亦是目前較為熱門的3D打印材料,。
圖為：PEEK材料
什么是PEEK,？
總部位于英國的帝國化學(xué)工業(yè)公司（ICI）在20世紀(jì)80年代推出了聚醚醚酮（PEEK）。該材料的基本形態(tài)為半結(jié)晶,、高純度聚合物,，其包含兩個醚基團(tuán)和一個酮基的重復(fù)單體,。
PEEK屬于聚酮聚合物（PAEK）家族，其家族成員還有PEK,、PEEKK,、PEKK或PEKEKK等。由于其優(yōu)異的性能和廣泛的可用性,，它的光芒較家族其他成員更勝一籌,，使其成為該特定聚合物群中應(yīng)用最廣泛的一種。
PEEK優(yōu)異性能
PEEK具有一些格外引人注目的性能,，主要表現(xiàn)在：
耐高溫性：PEEK具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg=143℃）和熔點（Tm=334℃）,，其負(fù)載熱變形溫度高達(dá)316℃，長期使用溫度為260℃,，瞬時使用溫度可達(dá)300℃,。
自潤滑性：PEEK具有良好的滑動特性，適合于嚴(yán)格要求低摩擦系數(shù)和耐磨耗用途的場合,，特別是用碳纖維,、石墨、PTFE改性的PEEK耐磨性非常優(yōu)越,。
耐腐蝕性：除濃硫酸外,，PEEK不溶于任何溶劑，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,。
阻燃性：PEEK具有自熄性,，即使不加任何阻燃劑，可達(dá)到UL標(biāo)準(zhǔn)的94V-0級,。
易加工性：由于PEEK具有較好的高溫流動性,，且熱分解溫度高的特點，可采用多種加工方式,，比如注塑成型,、擠出成型、模壓成型及熔融紡絲等,。
圖為：PEEK顆粒
機(jī)械特性：PEEK具有良好的韌性和剛性,，它具備與合金材料媲美的優(yōu)良耐疲勞性。
電性能：PEEK有較高的體積電阻率和表面電阻率,，在寬廣的溫度范圍及環(huán)境變化下可以承受各種頻率的交流電位場強(qiáng),，保持良好的絕緣性能。
耐水解性：樹脂及其復(fù)合材料不受水和高壓水蒸氣的化學(xué)影響,，在高溫及高壓蒸汽或水環(huán)境下可以連續(xù)使用而保持良好的機(jī)械性能,。
耐候性：優(yōu)良的耐候性能，聚合物可用于制造工作環(huán)境要求嚴(yán)格或需要經(jīng)常耐殺菌處理的組件,。
PEEK的缺點
和其他材料一樣,，PEEK也有一些不容忽視的缺點需要注意,。
PEEK的熔點為343°C（649.4°F），決定了其必須在非常高的溫度下進(jìn)行處理,，這也會導(dǎo)致變形出現(xiàn),。PEEK是半結(jié)晶聚合物，即結(jié)晶會導(dǎo)致進(jìn)一步的收縮,，從而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,，進(jìn)而導(dǎo)致變形。為了避免收縮,，材料從熔融狀態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時,，減少部件內(nèi)的殘余應(yīng)力，擠出機(jī),、加熱室的溫度環(huán)境非常重要,。
在耐化學(xué)性方面，PEEK難以抵抗氯/溴,、濃硫酸和硝酸以及酮類和硝基苯,。PEEK也會受到鹵素和鈉的侵蝕，限制了它在某些工業(yè)領(lǐng)域的使用,。
此外,，PEEK對紫外線的抵抗力較低。這可以通過添加一層由特殊煤煙顆粒組成的顏料層來解決,。碳填充等級提供更好的紫外線穩(wěn)定性,，可用于需要更高抗紫外線性質(zhì)的某些應(yīng)用。
PEEK發(fā)展歷程及性能提升
總體而言,，PEEK材料經(jīng)過三個發(fā)展階段,。
1978-1992年，是PEEK的初始孕育階段,，英國ICI開發(fā)研制出PEEK，申請專利并將其工業(yè)化,。此時,，PEEK的主要性能體現(xiàn)在耐高溫性、自潤滑性,、耐腐蝕性等,，主要用于國防軍工領(lǐng)域。
1993-2004年,，處于PEEK的壟斷發(fā)展及瓦解階段,，英國威格斯（Victrex）公司從ICI收購PEEK業(yè)務(wù)，呈現(xiàn)壟斷式發(fā)展態(tài)勢,，并不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,，應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的軍用拓展至工業(yè)及生物醫(yī)療等民用領(lǐng)域,。
由于PEEK多應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，威格斯對其進(jìn)行了技術(shù)封鎖,。在我國政策大力扶持下,，吉林大學(xué)吳忠文教授團(tuán)隊自主研發(fā)出具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的PEEK專利技術(shù)，創(chuàng)建了吉大高新材料有限責(zé)任公司并投產(chǎn),。吉大高新成為第一個打破威格斯壟斷地位的公司,，并進(jìn)一步提升了PEEK材料的性能，與碳纖維,、玻璃纖維,、晶須等復(fù)合增強(qiáng)，形成性能更優(yōu)越的復(fù)合材料,。PEEK碳纖增強(qiáng)系列,、PEEK玻纖增強(qiáng)系列以及按照客戶要求配方改性PEEK系列，這些改良后的PEEK力學(xué)性能優(yōu)異,，耐磨,、耐輻照、耐剝離性能更顯著,。
2005年至今,，PEEK進(jìn)入全面發(fā)展階段，業(yè)內(nèi)收購重組劃分市場,。贏創(chuàng)（Evonik）收購了吉大高新,，索爾維（Solvay）收購了印度Garda的PEEK業(yè)務(wù)。2009年,，我國金發(fā)科技股份有限公司,、盤錦中潤特塑有限公司等進(jìn)入該領(lǐng)域。這一階段PEEK的改性復(fù)合及加工技術(shù)逐步發(fā)展,，PEEK與聚合物如聚四氟乙烯,、聚醚砜、液晶聚合物,、聚醚酰亞胺等共混,，還可以填充微米、納米級無機(jī)顆粒,，以改善其摩擦學(xué)性能,，同時提高PEEK的剛性、尺寸穩(wěn)定性及沖擊強(qiáng)性等性能,。
從最初的晶體聚合物,，到融入碳纖維、玻璃纖維形成更優(yōu)越的復(fù)合材料,，再到填充微米,、納米級無機(jī)顆粒,，PEEK的性能隨著與其他材料的融合進(jìn)一步提升，應(yīng)用范圍也在進(jìn)一步擴(kuò)大,。
PEEK的應(yīng)用領(lǐng)域
瑕不掩瑜,，基于PEEK制造的物體和零部件，其性能和可塑性早已超過材料本身的局限性,，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展,。在許多特殊領(lǐng)域可以替代金屬、陶瓷等傳統(tǒng)材料,，使之成為當(dāng)今最熱門的高性能工程塑料之一,，在航空航天、汽車工業(yè),、電子電氣和醫(yī)療機(jī)械等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,。
數(shù)顯顯示，汽車等（包括航空）運輸業(yè)市場約占PEEK樹脂消費量的50%,，半導(dǎo)體制造設(shè)備占20%,，壓縮機(jī)閥片等一般機(jī)械零部件制品占30%，醫(yī)療器械和分析儀器等其他市場占10%,。
汽車等運輸機(jī)械領(lǐng)域
PEEK樹脂在歐洲市場的增長尤以汽車零部件制品市場的增長最為迅速,，特別是發(fā)動機(jī)周圍零部件、變速傳動部件,、轉(zhuǎn)向零部件等都選用了PEEK塑料代替一些傳統(tǒng)的高價金屬作為制造材料,。隨著汽車行業(yè)適應(yīng)微型化、輕量化以及降低成本的要求,，PEEK樹脂的需求仍將不斷增長,。
PEEK(聚醚醚酮)是一種半晶態(tài)聚合物，綜合性能優(yōu)良的特種工程塑料,。具有高熔點(343°C)和優(yōu)異的力學(xué)性能,。PEEK自1978年由ICI公司開發(fā)以來，一直被作為重要的戰(zhàn)略性國防軍工材料,。近年來,，隨著3D打印技術(shù)的興起與應(yīng)用，PEEK憑借高溫性能,、機(jī)械強(qiáng)度、生物相容性以及優(yōu)異的耐化學(xué)性,，使其成為適用3D打印技術(shù)的可行材料,，亦是目前較為熱門的3D打印材料。
圖為：PEEK材料制造的汽車周邊零部件
半導(dǎo)體制造以及電子電器行業(yè)有望成為PEEK樹脂應(yīng)用的另一個增長點,。在半導(dǎo)體行業(yè),，為了達(dá)到高功能化,、低成本，要求硅片的尺寸更大,，制造技術(shù)更先進(jìn),，低粉塵、低氣體放出,、低離子溶出,、低吸水性是對半導(dǎo)體制造工藝中各種設(shè)備材質(zhì)的特殊要求，這將是PEEK樹脂大顯身手的地方,。
辦公用機(jī)械零部件領(lǐng)域
圖為：peek材料的齒輪
對于復(fù)印機(jī)的分離爪,、特殊耐熱軸承、鏈條,、齒輪等,，用PEEK樹脂代替金屬作為它們的材料時，可以使部件輕量化,、耐疲勞,，并能夠做到無油潤滑。
電線包覆領(lǐng)域
圖為：PEEK材料應(yīng)用于電線包覆
PEEK包覆層有很好的阻燃性,，不加任何阻燃劑,，其阻燃級別即可達(dá)UL94 V-0級。PEEK樹脂也具有耐剝離性,、耐輻照性（109拉德）等優(yōu)點,，因此用在軍工以及核能等相關(guān)領(lǐng)域的特種電線。
纖維領(lǐng)域
圖為：PEEK應(yīng)用于工業(yè)濾布
PEEK纖維（包括單絲）可用于工業(yè)濾布,、工業(yè)用刷等制品中,。在復(fù)合材料領(lǐng)域，PEEK纖維的魅力在于其熱塑性且耐高溫,。在工業(yè)濾布和工業(yè)用刷方面除耐熱性外,，其魅力還在于它的耐化學(xué)藥品性和耐磨性。
醫(yī)療分析器械領(lǐng)域
圖為：PEEK應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域
由于PEEK可耐反復(fù)的高壓滅菌,，在醫(yī)療器械中可用于制造內(nèi)窺鏡零件,、牙科用的去垢器等。另外,，由于PEEK的高強(qiáng)度和低溶出性,，已用在儀器分析的液相色譜柱、管,、附件等,。而且，由于PEEK與人體具有很好的相融性，作為人工骨材料已經(jīng)成功地替代了傳統(tǒng)的鈦金屬,。
PEEK材料廠商
作為重要的特種工程塑料,，其對生產(chǎn)過程和材料性能有著嚴(yán)格的要求。英國威格斯（Victrex）,、比利時索爾維(Solvay),、德國贏創(chuàng)(Evonik)是全球三大PEEK生產(chǎn)商。
英國威格斯（Victrex）
圖為：Victrex品牌標(biāo)識
英國威格斯公司(Victrex plc),，原為英國ICI高級材料公司的分公司,，于1993年被管理層收購并獨立發(fā)展，如今為全球領(lǐng)先創(chuàng)新型高性能聚芳醚酮材料制造商,。威格斯是全世界最早生產(chǎn)PEEK的廠家,，從事PEEK研發(fā)生產(chǎn)銷售30多年。威格斯公司的材料重點應(yīng)用于國防軍工,、汽車運輸,、航空航天、電子電氣,、醫(yī)療設(shè)備,、核能核電等高端領(lǐng)域發(fā)展。威格斯聚合物事業(yè)部專門從事高性能聚芳醚酮的開發(fā)和生產(chǎn),。
威格斯的PEEK聚合物已經(jīng)在長絲熔融和粉料激光燒結(jié)的3D打印零件中得到應(yīng)用,，同時該公司還在積極開發(fā)新的解決方案。
比利時索爾維(Solvay)
圖為:索爾維(Solvay)品牌標(biāo)識
索爾維是一家總部位于比利時首都布魯塞爾的跨國性化工集團(tuán),。索爾維集團(tuán)的產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域,，旗下90%的銷售產(chǎn)品位居全球前三甲。索爾維在稀土,、白炭黑,、工程塑料、聚酰胺和中間體,、香料及功能化學(xué)品,、基礎(chǔ)化學(xué)品、特種化學(xué)品,、特種聚合物,、新興生物化學(xué)等業(yè)務(wù)領(lǐng)域占據(jù)重要地位。
索爾維的PEEK材料用于3D打印已經(jīng)獲得了一系列的成功案例,，其中,，傳奇性汽車創(chuàng)新者M(jìn)atti Holtzberg領(lǐng)導(dǎo)的Polimotor 2項目，配備了索爾維KetaSpire® 聚醚醚酮增強(qiáng)等級生產(chǎn)的3D打印燃油進(jìn)氣歧管,。
德國贏創(chuàng)(Evonik)
圖為：德國贏創(chuàng)(Evonik)品牌標(biāo)識
贏創(chuàng)在高性能聚合物開發(fā)與生產(chǎn)方面擁有超過40年的豐富經(jīng)驗,。其多元化的產(chǎn)品組合包含幾乎所有工業(yè)應(yīng)用的解決方案。
憑借極為出色的耐熱性與耐化學(xué)性，贏創(chuàng)VESTAKEEP®特殊聚合物可替代金屬部件,，滿足輕量化結(jié)構(gòu)件應(yīng)用的需求。VESTAKEEP® Easy Slide I是一款PEEK改性產(chǎn)品,，具有優(yōu)越的耐磨性與較低的滑動摩擦,，能夠用于生產(chǎn)體積更小且更為強(qiáng)韌的結(jié)構(gòu)部件，例如真空泵,。而VESTAKEEP® 5000 HCM（熱壓成型）級產(chǎn)品能夠提高定制PEEK密封件的生產(chǎn)效率,，使這些應(yīng)用于石油天然氣行業(yè)的密封件具有出色的機(jī)械特性和卓越的表現(xiàn)。
國內(nèi)PEEK主要生產(chǎn)企業(yè)
中研高性能工程塑料有限公司
圖為：中研高性能工程塑料有限公司
吉林中研高性能工程塑料有限公司成立于2006年,，公司現(xiàn)有生產(chǎn)能力為年產(chǎn)PEEK樹脂1000噸,，是目前全球范圍內(nèi)第二家采用5000升反應(yīng)釜進(jìn)行生產(chǎn)的PEEK專利企業(yè)，是集PEEK研發(fā),、生產(chǎn),、銷售為一體的現(xiàn)代化高端的科技企業(yè)。
吉大特塑工程研究有限公司
圖為：吉大特塑工程研究有限公司
長春吉大特塑工程研究有限公司成立于2002年,，是一家從事特種工程塑料及高性能改性專用料研發(fā),、生產(chǎn)和銷售及相關(guān)的二次制品生產(chǎn)和銷售的高科技股份制企業(yè)。公司具備年產(chǎn)100噸PEEK,、100噸聚芳砜等專用材料生產(chǎn)及其改性塑料的生產(chǎn)能力,，擁有高耐熱等級特種工程塑料、特種工程塑料基增強(qiáng)材料,、特種工程塑料專用樹脂等4大系列60多個牌號的產(chǎn)品,。
盤錦中潤特塑有限公司
圖為：盤錦中潤特塑有限公司
遼寧盤錦中潤特塑有限公司成立于2009年，擁有4項特種工程塑料合成專利權(quán),，涉及到不同方法生產(chǎn)聚砜,、聚醚砜、聚醚醚砜,、聯(lián)苯聚醚醚砜及共聚醚醚酮的合成技術(shù),。公司一期工程建設(shè)1000噸/年P(guān)EEK的生產(chǎn)裝置。
金發(fā)科技股份有限公司
圖為：金發(fā)科技股份有限公司
金發(fā)科技股份有限公司是國內(nèi)改性塑料龍頭企業(yè),，采用了獨特的技術(shù)生產(chǎn)PEEK樹脂,，牌號為VisPEEK，目前已建成百噸級中試線,，年產(chǎn)能在300噸左右,，在建設(shè)千噸級生產(chǎn)線。
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司
圖為：江蘇君華特種工程塑料制品有限公司產(chǎn)品展示
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司是國內(nèi)領(lǐng)先行業(yè)的PEEK型材批量擠出企業(yè),。其從在2007年首次擠出PEEK型材至今,，已有12年P(guān)EEK生產(chǎn)及研發(fā)經(jīng)驗，開發(fā)及和生產(chǎn)的PEEK零件達(dá)兩千余種。
適用PEEK材料的3D打印設(shè)備
343°C的熔點,，對于能夠打印PEEK這種超高溫材料的3D打印設(shè)備提出了要求,。業(yè)內(nèi)很多企業(yè)專門針對PEEK材料推出專業(yè)3D打印設(shè)備，如德國EOS,、意大利Roboze,、荷蘭Tractus 3D等企業(yè)。
圖為：EOS公司的P800 3D打印機(jī)
EOS公司的P800工業(yè)級3D打印機(jī)是基于激光燒結(jié)技術(shù)的快速制造,，公司還推出基于聚芳醚酮的PEEK HP3高性能聚合物材料,，利用激光燒結(jié)技術(shù)制造PEEK HP3材料的部件和產(chǎn)品，提供高效,、低成本PEEK復(fù)雜產(chǎn)品制造方案,。EOS P800工業(yè)級3D打印機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部操作溫度為385攝氏度，在此溫度下,，PEEK HP3材料所成型的部件與產(chǎn)品性能佳,。由于不同的溫度、新舊粉末混合比例以及冷卻過程都會導(dǎo)致燒結(jié)部件與產(chǎn)品的性能不同,。
圖為：oboze One+400 3D打印機(jī)
總部設(shè)在意大利Bari的Roboze公司,，其Roboze One+400 3D打印機(jī)可以支持12種不同的材料，包括PEEK,、PEI,、PC/ABS、TPU,、碳-PA等,。Roboze的機(jī)器特點在于耐用、穩(wěn)定性高,，擠出嘴可達(dá)到400℃度的高溫,，關(guān)鍵的打印部件是通過機(jī)加工來獲得極高的精度的，棄用皮帶傳輸動力,，Roboze的桌面機(jī)X軸和Y軸采用引入調(diào)質(zhì)鋼架和斜齒輪,，從而達(dá)到25微米的精度，確保了高速進(jìn)給所需要的順暢和低摩擦系數(shù),。
圖為：Tractus T3500 3D打印機(jī)
Tractus 3D建造了一個高達(dá)3.5米的大型3D打印機(jī)——T3500,，該打印機(jī)能夠滿足各個行業(yè)的特定需求，在改進(jìn)后,，該打印機(jī)的打印溫度可以達(dá)到450攝氏度,，可以打印PEEK滿足醫(yī)療甚至航空航天領(lǐng)域的要求。T3500的分辨率可以達(dá)到3微米,，而且根據(jù)所打印的材料不同,，該3D打印機(jī)的速度可以達(dá)到最高每秒400毫米,。
圖為:恒通peek 耐高溫3D打印機(jī)
在國內(nèi)，陜西恒通智能機(jī)器有限公司于2016年推出國內(nèi)首臺PEEK材料耐高溫3D打印機(jī),噴頭溫度可達(dá)400℃,使用PEEK材料打印出機(jī)械,、核工程和航空等科技領(lǐng)域需要的零部件,。
圖為：FUNMAT HT 3D打印機(jī)
FUNMAT HT是遠(yuǎn)鑄智能公司針對PEEK推出的3D打印設(shè)備，F(xiàn)UNMAT HT 3D打印機(jī)擁有一個設(shè)備齊全的加熱腔室,，并配置一個超過400度的高溫打印噴嘴,，除PEEK材料外，該機(jī)器還可以處理幾乎所有高性能熱塑性材料,，成型尺寸高達(dá)260x260x260mm，可以滿足大部分的產(chǎn)品研發(fā)和小批量生產(chǎn)應(yīng)用需求,。
結(jié)束語：PEEK是公認(rèn)的性能最高的熱塑性材料之一,，2018年全球PEEK材料市場規(guī)模突破8億美元。隨著3D打印技術(shù)的興起及應(yīng)用擴(kuò)展,，作為重要耗材的PEEK,，將會迎來更廣闊的應(yīng)用空間。
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