PEEK & PEKK，究竟誰更勝一籌？

herahera 2023-06-25 發布于遼寧

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聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮酮（PEKK）究竟哪一個更適合以熱塑性帶材形式經原位固化批量化生產航空結構件？A320 neo單通道客機所采用的非熱壓罐（OOA）一步原位固化法能否滿足未來航空部件生產成本和生產效率需求？

今天，小編就和大家一起聊一聊PEEK和PEKK誰更勝一籌！

航空航天

我們知道，在航空航天及其高性能應用方面，允許熱塑性復合材料作為結構材料。聚苯硫醚（PPS）和聚醚醚酮（PEEK）證實它們的性能與成本不同。

PPS的優點是成本低，但其玻璃態轉化溫度為90℃，韌性低。PEEK的玻璃態轉化溫度為143℃，且有優異的外觀性能，然而成本過高，應用范圍受到限制，為進一步應用帶來困難。

聚醚酮酮PEKK，其玻璃態轉化溫度為156℃，是一種半結晶聚合物。它可以用碳纖維和玻璃纖維單向帶和織物做為增強材料，加工制造連續增強復合材料。

PEKK復合材料性能優于PPS復合材料，吸濕性低，在濕熱條件下，Tg降低很小，而且的典型的太空環境下，性能受影響最小。

荷蘭航空航天中心（NLR）結構技術部高級復合材料科學家Henri de Vries介紹：“PEKK與PEEK外觀很相似，結晶行為也類似，但二者的工藝溫度不同，PEKK為375°C，而PEEK為385°C?！?/span>

NLR與GKN航空公司旗下Fokker技術公司在“熱塑性塑料經濟可承受飛機主承力結構（TAPAS）”項目的第一和第二階段所開發的熱塑性復合材料（TPC）技術開發方面頗有建樹，成功研制出了跨度12m的抗扭箱，并于近期采用自動纖維鋪放技術（AFP）和熱壓罐固化技術制成了6m長、28mm厚的碳纖維增強PEEK發動機掛架上梁。

De Vries發現由于PEKK的工藝窗口更寬，因此更適合AFP工藝。與之相比，PEEK的工藝窗口在385-390°C范圍內，工藝要求相對苛刻，360°C的工藝條件顯然是不夠理想的。而對PEKK來講，355°C也是不錯的加工溫度。因此，不僅僅是工藝窗口的溫度下限更低，其處于液態的時間也會略長，固化效果也更好。

De Vries補充說，與真空袋熱壓罐成型工藝相比，壓力成型是一種更快的兩步法固化工藝。而對于壓力成型來說，PEKK是一種有趣的材料。PEKK舊的規格體系對壓力成型來講工作節拍太慢，而新規格的PEKK比PEEK性能更好、也更便宜。

瑞典Automated Dynamics公司總裁Robert Langone則表示：“我們對包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）、PEEK和PEKK在內的幾乎所有熱塑性樹脂都進行了研究，某種程度上講，PEKK的晶化速度比PEEK更慢，因此可加工性更強?！蹦鞘遣皇钦f晶化速度更慢會使過程更可控、工藝窗口更寬松呢？

Langone補充道：“我認為其較低的熔體粘度是加工性更強的原因。但即使是具有快速晶化能力的最新一代PEKK，與PEEK相比，晶化也不那么容易?！?/span>

GKN航空公司旗下Fokker技術公司航空結構研發部主任Arnt Offringa也表示：“對于壓力成型來講，PEEK和PEKK都相當出色。而對于熱壓罐工藝，PEKK由于具有更低的熔點，使工藝過程更加穩定。”

3D打印

SmarTech在2017年出版的一份《聚合物及塑料3D打印》十年預測報告中稱：PEEK/PEKK成最賺錢3D打印材料。

SmarTech這份關于聚合物的報告還詳細分析了PEEK和PEKK將逐漸和部分替代ULTEM材料的趨勢：目前，ULTEM材料占據了3D打印先進熱塑性材料的大部分市場份額，但是本身價格相對較高；而另一方面，Stratasys等一些廠商材料擠出設備的成熟和商業化，有利于增加PEEK/PEKK材料的使用，擴大這些材料的應用范圍。

牛津高性能材料公司（OPM）于2013年首次將其專有的OsteoFab工藝商業化。兩年后，該公司通過OsteoFab平臺開發的3D打印SpineFab VBR系統植入物獲得FDA（美國食品和藥物管理局）的510（k）許可。該技術采用OPM獨有的OXPEKK材料-高性能PEKK（聚醚酮酮）聚合物配方，可滿足歐盟和美國FDA長期植入式醫療器械應用的要求。

該公司宣布，在矯形應用方面，使用其PEKK材料制成的3D打印結構比用傳統的PEEK（聚醚醚酮）打印的結構具有更好的抗菌性能。“在這項研究中，在聚醚酮酮（PEKK）上制造納米結構表面，這是一種新的骨科植入物化學，由具有隨機間距的納米柱組成。具體而言，5天后，與骨科行業標準聚醚醚酮（PEEK）相比，在PEKK表面上發現少于37％的表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）。與PEEK相比，培養一天后，銅綠假單胞菌附著和生長也降低了28％，培養5天后降低了約50％。這種細菌功能的下降是在不使用抗生素的情況下實現的?！?/span>