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聚醚醚酮的生产应用及发展前景

时间: 2011-07-07 18:01 来源: 作者: 点击:
1. 聚醚醚酮的性能与应用

1.1主要性能特征

聚醚醚酮(PEEK)是一种线性芳香高分子化合物。其大分子主链上含有大量的芳环和极性酮基,赋予聚合物以耐热性和力学强度;另外,大分子中含有大量的醚键,又赋予聚合物以韧性,醚键越多,其韧性越好。它具有以下性能特征:耐高温,其负载热变型温度高达316℃(30%GF或CF增强牌号),连续使用温度为260℃;优良的耐疲劳性,可与合金材料媲美;耐化学药品性,它的耐腐蚀性与镍钢相近;自润滑性;阻燃性,不加任何阻燃剂就可达到最高阻燃标准;易加工性,由于它具有高温流动性好和热分解温度很高等特点,可采用注射、挤出、模压和吹塑成型,及熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂;耐水解性;耐磨性;耐疲劳性;耐辐照性;耐剥离性;良好的电绝缘性能。

1.2PEEK的应用

(1)航空航天领域

PEEK可以替代铝和其它金属材料制造各种飞机内、外零部件。当飞机发生火灾时,它固有的阻燃性能和极少的烟尘和毒气排放量,降低了火灾的危害。

(2)汽车制造业

PEEK可取代金属作为制造发动机内罩的原材料,用其制造的轴承、垫片、密封件、离合器齿环等各种零部件在汽车的电机控制系统、ABS刹车系统和空调系统中被广泛采用。

(3)电子电气领域

PEEK可用作H级以及C级绝缘材料,广泛用于电机、发电机、变压器、电容器及电缆、电线等的绝缘或保护层,以及可绕性印刷线路板、载波带(carrier?tape)、(用PEEK与碳纤维、玻璃纤维层覆)、耐热耐药品的环型带等。还可用于制造镶嵌插头、高可靠性接插件、电缆插头、电池外壳、IC的封装等。在半导体工业中,PEEK常用来制造电子绝缘膜片以及各种连接器件。

(4)工业领域

在化学工业和其他加工业中,PEEK常用来制作压缩机阀片、活塞环、密封件和各种化工用体、阀门部件等。

(5)医疗领域

可制造需要高温蒸汽消毒的各种医疗器械,如牙科设备、内诊镜、血液透析仪等,并可与肌体有机结合。所以用PEEK代替金属制造人体骨骼是其在医疗领域的又一重要应用。

(6)食品加工业

可作为一些高端饮食设备(包括工业用咖啡机)中蒸煮器探针和蒸汽旋塞金属材料的替代材料,如:食品泵的密封、饮料灌装部件、自动蒸馏咖啡机等。

(7)其它领域

PEEK已经可用静电喷涂或流化床法喷涂制成金属等表面的耐热、耐腐蚀涂层。可以预见,粉末喷涂工艺在化工防腐、家用电器、电子、机械等领域将有较好的应用前景。

2 聚醚醚酮的合成工艺

PEEK是由英国Victrex公司(以前是ICI高级材料公司的分公司)在20世纪70年代末开发成功,并于1987年投入工业化生产。其主要合成方法有:英国Victrex公司以4,4'-二氯二苯酮和对苯二酚为原料的合成工艺;日本三菱化成以二苯醚和光气为原料的合成工艺;印度Gharda?Chemicals开发了只使用一种单体原料的生产工艺,且生产成本要比Victrex公司低。我国吉林大学特种工程研究中心开发出了PEEK合成专利技术,并在长春建成了高技术产业化示范工业装置。

英国Victrex公司PEEK合成工艺是以4,4'-二氟二苯酮或4,4'-二氯二苯酮与对苯二酚钾盐或钠盐为原料,二苯砜为溶剂,在无水条件下于300-340℃进行溶液缩聚,得到的聚合物经脱溶剂、去盐、水洗,然后于140℃真空干燥,得到高分子量PEEK树脂。其反应式和工艺流程示意图如下:

4,4'-二氯二苯酮┐
对苯二酚钠盐 ┼→溶液缩聚→脱溶剂→去盐→水洗→干燥→产品
二苯砜 ┘

3国内外生产与市场状况

PEEK由英国Victrex公司开发成功并商品化以来,由于有军用背景,PEEK市场长期被该公司垄断。目前生产厂家除英国Victrex公司外,还有日本三菱化成公司、住友化学公司、美国杜邦公司和印度Gharda化学公司等。Victrex公司经过多次扩建,目前生产能力为2300t/a,并计划新建一座规模相当的生产厂。

PEEK的主要市场是航空航天、汽车制造、电子电器、机械及医疗等领域。目前国际市场上PEEK树脂产量的40%用于汽车工业,先进车型的PEEK树脂用量已达到200g/台。在PEEK的需求中,西欧占55%,美国占35%,亚太占10%。由于亚太地区经济高速发展,Victrex公司正大力进入亚洲市场,预计该公司在未来5年内,将有超过2/3的销售出自亚洲市场。


PEEK自研制出来,一直被有关生产厂家作为一种重要的战略性国防军工材料,对许多国家限制出口。为了满足我国国防事业的发展和民用的急需,吉林大学特种研究中心开发出具有自主知识产权的PEEK树脂合成工艺技术,长春吉大高新材料有限责任公司采用该技术建设了500t/aPEEK装置。

在国际市场上,标准级PEEK售价一般为35-40美元/磅,过高的价格限制其应用范围。国产PEEK由于原料和设备全部立足于国内,降低了生产成本,使国产PEEK的市场售价可大幅度低于国际市场现价。国产PEEK投产后,很快实现了替代进口,占领国内市场。不仅为国家节约了大量外汇,还带动了国内PEEK树脂制品行业的发展。

4 发展前景

虽然PEEK树脂在我国实现了批量生产,质量达到国外同类产品水平,且售价大幅度低于国际市场现价,具有一定的出口竞争力。但也要看到,国产PEEK树脂与国外还有很大差距,一是所采用的国产原料与国外原料相比还存在一定差距,国产树脂在纯度和色泽方面还有待进一步提高;二是品种牌号过于单一,还不能生产多品种专用料;三是下游型材加工不配套,不能生产管材、棒材、片材等不同型材供应,市场,使国产PEEK树脂的应用开发受到很大限制。

因此,我国PEEK在实现产业化的同时,应密切注视国外研发趋势和动向,加快PEEK的生产与应用研究,或与国外知名企业合作,使我国PEEK产品及早进入国际市场。(end)

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