پلی اتراترکتون یا PEEKچیست و چه خواصی دارد؟
پلی اتراترکتون یا PEEK نوعی ترموپلاستیک مهندسی با مقاومت بالاست که ترکیبی از خواص متفاوت دارد. این خواص از عملکرد مطلوب در دمای بالا تا استحکام مکانیکی و مقاومت شیمیایی مطلوب را شامل میشوند.
چه خواصی باعث شده اند تا این ترموپلاستیک مهندسی عملکرد مطلوبی داشته باشد؟ این ماده از چه ترکیباتی تشکیل شده است؟ در این مقاله میتوانید با خواص ماده یاد شده و مزایای ان به طور کامل اشنا شوید.
پلی اتراترکتون یا PEEKبه چه ماده ای گفته میشود؟
پلی اتراترکتون یا PEEK نوعی ترموپلاستیک مهندسی پرکاربرد و نیمه بلورین است. این ماده خاکستری رنگ ترکیبی از خواص متمایز مکانیکی مانند مقاومت در برابر مواد شیمیایی، اب، خستگی (افت خواص مکانیکی به جهت قرار گیری طولانی مدت در معرض فشار زیاد) و خزش و همچنین مقاومت بالا در برابر حرارت شدید تا 260 درجه سانتی گراد یا 480 درجه فارنهایت را دارد.
پلی اتراترکتون یا PEEK به خانواده ی پلی کتون در پلیمرها تعلق دارد. (PEK, PEEK, PEEKK, PEKK, PEKEKK) و در بین تمام اعضای این خانواده، ماده یاد شده دارای مصارف خیلی زیادی بوده و به صورت انبوه تولید میشود.
پلی اتراترکتون یا PEEK دارای چنین خواصی میباشد:
- دمای ذوب بالا- 341 درجه سانتی گراد
- دمای بالای گذار شیشه- 143 درجه سانتی گراد
- به همراه دمای کارکرد دائمی تا 260 درجه سانتی گراد
میتوان این ماده را با استفاده از روش های سنتی فراوری کرد مانند روزن رانی، قالب گیری تزریقی و قالب گیری با فشرده سازی.
پلی اتراترکتون یا PEEK و ترکیبات ان به دلیل خواص یاد شده کاربردهای فراوانی در صنایع خودروسازی، هوافضا، ساخت و ساز و تولید قطعات الکتریکی و زیست پزشکی دارند که باید در معرض دمای بالا قرار گیرند.
اگرچه این پلیمر هزینه بالایی دارد ولی میتواند تولید قطعاتی سبک، مستحکم و مقاوم را ممکن سازد که در محیط های سخت و دشوار طول عمر بیشتری دارند و به همین دلیل این ماده بسیار ارزشمند تلقی میشود. علاوه بر ان ماده یاد شده میتواند به صورت کاملی بازیافت شود.
خواص اصلی پلی اتراترکتون یا PEEKکدامند؟
- این ماده دارای خواص کششی منحصربفردی است و زمانی که با فیبر کربن تقویت شود، استحکام و مقامت ان در برابر کشش در دمای 299 درجه سانتی گراد به مقدار 29000 پوند بر اینچ مربع میرسد و این در حالی است که همچنان خواصی متمایز دارد.
- این پلیمر دارای مقاومت خزشی خیلی خوبی نیز میباشد و زمانی که خواص کششی هم به ان اضافه میشوند، گزینه ای ایده ال برای محصولاتی خواهد بود که باید برای مدتی طولانی تحت فشار زیاد قرار گیرند و تغییر شکل نیز ندهند.
- مدول یا ضریب خمشی این ماده نیز میتواند در دماهای خیلی بالا و به کمک ترکیبات شیشه یا کربن بهبود یابد. این تقویت یا محکم سازی باعث افزایش مقاومت خزشی و خستگی، رسانایی گرمایی پلیمر و همچنین دمای نابودی ماده تحت حرارت بالا میشود.
- مقاومت این ماده و به خصوص مقاومت سطحی ان خیلی بالا میباشد و قادر است تا خواص نارسانایی خود را در دماهای متمایز و تغییرات اب و هوایی همچنان حفظ نماید.
- حالت بلورین این ماده باعث ایجاد مقاومت سطحی خیلی زیاد میشود
- این ماده در انواعی متفاوت از حلالهای معمول حل نمیشود و امکان هیدرولیز نیز برای ان وجود ندارد و میتوانیم ان را برای هزاران ساعت در بخار و یا هوای پرفشار قرار دهیم بدون انکه هیچ تنزل خواصی پیدا کند.
- سایر خواص پلی اتراترکتون یا PEEK عبارتند از: اصطکاک پایین، پایداری ابعادی مطلوب، خواص نارسانایی متمایز، مقاومت زیاد در برابر استریلیزه سازی در دمای بالا، سازگاری زیستی، طول عمر زیاد، خلوص ذاتی
پلی اتراترکتون یا PEEKخالص در برابر انواع مستحکم شده و سایر پلیمرها
- پلی اتراترکتون یا PEEK در مقایسه با فلوئوروپلیمرها در این موارد برتری دارد: قدرت کششی، دمای کارکردی، پیوند سازی، فراوری و انتشار گازهای سمی ولی در این موارد فلوئورواتیلنها از انها برتری دارند: مقاومت شیمیایی، هزینه، سختی و مقاومت در برابر اشعه فرابنفش.
- این ماده در مقایسه با پلی فنیلین سولفید دارای مقاومت گرمایی بالاتر بوده و سختی و اشتعال هم در ان بهتر میباشند
- پلی اتراترکتون در مقایسه با پلی استر عملکرد خیلی بهتری در دمای بالا دارد و همچنین مقاومت ان در برابرخرابی، مواد شیمیایی و خستگی بهتر است.
در اغلب موارد، پلی اتراترکتون یا PEEK با سایر پلیمرها ترکیب نمیشود ولی قابلیت ترکیب پذیری خیلی خوبی با انواعی از پلی کتونها و پلی اترمید دارد. ترکیب این دو ماد با هم باعث افزایش دمای گذار شیشه خواهد شد و ترکیب ان با پلی استر و پلی فنیلین سولفید نیز با سازگاری بسیاری صورت میگیرد.
معایب و محدودیت های پلی اتراترکتون یا PEEKکدامند؟
- هزینه بالا، کاربردی برای محصولاتی که به مقدار زیادی مورد نیاز هستند
- فراوری این ماده فقط در دمای بالاصورت میگیرد
- تعدادی از اسید ها مانند سولوفوریک، نیتریک، کرومیک و همچنین هالوژن و سدیم میتوانند به این ماده حمله کرده و به ان اسیب وارد نمایند.
- مقاومت پایین در برابر اشعه فرابنفش
مصارف اصلی پلی اتراترکتون یا PEEKکدامند؟
این ماده به مقدار فراوانی برای تولید محصولات پرکاربرد استفاده میشود مانند صنایع هوافضا، خودروسازی، برقی، پزشکی و غیره. از انجایی که این ماده قوی و محکم میباشد، برای تولید محصولاتی مانند بخش های پیستون، پمپ، کابلهای عایق و یاتاقان به کار برده میشود. در این بخش به کاربردهای این ماده با ذکر جزییات می پردازیم:
خودروسازی
با رشد تولید موتورهای مینیاتوری، این ماده میتواند راه حلی برای جایگزینی اهن مصرفی در این بخش ها ارائه کند و به کاهش وزن و صدا و یکپارچگی عملکردی کمک نماید.
مهم ترین مزیتهای کارکردی این ماده ارتباط بهبود یافته ی سطوح خشک و روغنی، عملکرد منحصربفرد فیزیکی در دماهای مختلف، سادگی در فراوری و عدم خستگی متمایز ان میباشد. مصارف اصلی پلی اتراترکتون یا PEEK عبارتند از :
- بخش های پیستون در داخل کاپوت
- درزگیرها
- شوینده ها
- تعداد زیادی از قطعات کاربردی در انتقال، ترمز گیری و سیستمهای تهویه هوا
هوا وفضا
پلی اتراترکتون یا PEEK و ترکیبات ان جایگزینی ایده ال برای الومینیوم و سایر فلزات کاربردی در بخش های هواپیما هستند. میتوان تعداد زیادی از قطعات بسیار بزرگ را بدون نیاز به اصلاحات و سر هم بندی و با هزینه کم و تحمل بالا تولید کرد. در حوزه هوا و فضا این ماده برای تولید این موارد به کار برده میشود:
- بخش های اساسی موتور- زیرا این پلیمر میتواند دماهای خیلی بالا را تحمل کند و ارتباط بین سطوح خشک و روغنی با کمک این ماده بهتر صورت میگیرد
- پلی اتراترکتون به کار برده شده در بخش های خارجی هواپیما میتواند ان را در برابر ساییدگی ناشی از باران مقاوم سازد.
- پلی اتراترکتون بکار برده شده در بخش های داخلی هواپیما میتواند به دلیل ویژگی هایی مانند عدم اشتعال پذیری و انتشار پایین گاز های سمی و دود، خطر بروز آتش سوزی را کاهش دهد.
- از این پلیمر برای ساخت لوله های پیچ در پیچ هم استفاده میشود تا از سیم و رشته های فیبر نوری در سیستمهای الکتریکی هواپیما حفاظت کند.
پزشکی و سلامت
پلی اتراترکتون یا PEEK قادر است قطعاتی تولید کند که کم هزینه و نوین بوده و همچنین مقاومت بالایی در برابر گرما، خرابی و مواد شیمیایی و الکتریسیته دارند. این ماده منحصرا در ساخت ابزارهای پزشکی، دستگاه اندوسکوپ و دیالیز کننده ها به کار برده میشود.
- این ماده جایگزین الومینیومی شده است که در تولید سرنگ های مصرفی در دندان پزشکی و جعبه های استریلی که فایلهای عصب کشی در انها نگهداری میشوند، استفاده میشود.
- این پلیمر میتواند تا 3000 اتوکلاو چرخه های استریلیزه را تحمل کند که در انها دما به 134 درجه سانتی گراد میرسد
- این ماده استحکام مکانیکی ایده ال، مقاومت بالا در برابر ترک خوردگی های ناشی از فشار و پایداری هیدرولیتیک در مواجهه با اب گرم، بخار، حلالها و مواد شیمیایی دارد.
برق و صنعت الکترونیک
پلی اتراترکتون یا PEEK دارای خواص الکتریکی منحصربفردی است که ان را به یک عایق برقی خیلی خوب تبدیل میکند.
- این ماده میتواند کارکرد مطمئنی در گستره وسیعی از دما، فشار و فرکانس های متفاوت داشته باشد.
- خلوص ذاتی ان به همراه پایداری عالی مکانیکی و شیمیای میتواند الودگی را کمینه سازد و ایمنی را در طی کار با قرص های سیلیکون به حداکثر رساند.
- خواص گرمایی منحصربفرد این امکان را فراهم میکنند که پلی اتراترکتون یا PEEK بتواند دمای افزایشی مرتبط با فرایندهای لحیم کاری را به خوبی تحمل نماید.
سایر کاربردهای کلیدی پلی اتراترکتون یا PEEKکدامند؟
- پلیمر پلی اتراترکتون یا PEEK عملکرد خیلی بهتری در مقایسه با فلزات و سایر مواد کاربردی در تولید محصولات صنعتی، شیمیایی و فراوری دارد.
- امروزه از این مواد برای تولید محصولاتی استفاده میشود که در تماس با مواد غذایی قرار دارند زیرا سازمان غذا و دارو ان را به عنوان ماده ای بی خطر شناسایی کرده است
- این ماده جایگزین فولاد ضد زنگ شده است که در چرخهای دوار برای پمپ های بازیافتی استفاده میشود و به مقدار فراوانی احتمال خرابی، سطح صدا و سایر موارد را کاهش میدهد.
- پلیمر پلی اتراترکتون کاربرد فزاینده ای در حوزه لوله و اتصالات لوله ای در فناوری رابط های مدرن داشته است. این مواد میتوانند فشاری تا 25000 پوند بر اینچ مربع و دمایی تا 260 درجه سانتی گراد را تحمل نمایند.
