聚醚醚酮的应用及发展

　　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。其大分子主链上舍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％CF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Z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。
　　2　聚醚醚酮的应用
　　在航空航天方面，PEEK树脂可以替代铝和其它金属材料制造各种飞机零部件，利用其优异的阻燃性能，可用来制造飞机内部部件，以降低飞机发生火灾时的危害程度。
　　在电子电器方面，PEEK树脂具有优良的电气性能，是理想的电绝缘体，在高温、高压和高湿度等恶劣的工作环境条件下，仍能保持良好的电绝缘性。因此电子电器领域逐渐成为PEEK树脂的第二大应用领域。由于PEEK树脂本身纯度很高，机械和化学性能稳定，这使得硅片加工过程中的污染得到降低。PEEK树脂在很大的温度范围内不变形，用其制作的零部件可经受热焊处理的高温环境。根据这一特性，在半导体工业中，PEEK树脂常用来制造晶圆承载器、电子绝缘膜片以及各种连接器件，此外还可用于晶片承载片（Wafer Carries）绝缘膜、连接器、印刷电路板、高温接插件等。另外，PEEK树脂还可应用于μg/L级超纯水的输送、贮存设备，如管道、阀门、泵和容积器等。现在日本等国的超大规模集成电路的生产已经在使用PEEK树脂材料。
　　在医疗方面，PEEK树脂除用于生产灭菌要求高、需反复使用的手术和牙科设备和制作一些精密医疗仪器外，Z重要的应用是可以替代金属制作的人造骨。用PEEK树脂制作的人造骨除具有质轻、无毒、耐腐蚀性强等优点外，还是塑料材料中与人体骨骼Z接近的材料，可与肌体有机结合，所以用PEEK树脂代替金属制造人体骨骼是其在医疗领域方面一个非常重要的应用，具有深远的意义和价值，其潜在的应用前景将是非常喜人的。
　　在燃源电力方面，PEEK树脂具有耐高温性，又不容易水解，并且还耐辐射，所以用其制作的电线电缆线圈骨架等已成功应用于核电站。
　　在石油勘探与开采工业中，可用于制造开采机械涉及的特殊几何尺寸的探头。
　　在机械工业方面，PEEK树脂常用来制作压缩机周片、活塞环、密封件和各种化工用泵体、阀门部件。用该树脂代替不锈钢制作涡流泵的叶轮，可明显降低磨损程度和噪音级别，延长其使用寿命。除此之外，由于PEEK树脂符合管组工件材料的规格要求。在高温下仍可使用各种粘合剂进行粘接，所以现代连接器将是其另一个潜在的应用市场。
　　在汽车和其他工业方面，利用PEEK树脂良好的耐摩擦性能和机械性能。可以作为金属不锈钢和钛的替代品用于制造发动机内罩、汽车轴承、垫片、密封件、离合器齿环等各种零部件，另外也可用在汽车的传动、刹车和空调系统中。目前波音飞机、AMD、尼桑、NEC、夏普、克莱斯勒、通用、奥迪、空中客车公司已开始大量使用这种材料；在涂料方面，将PEEK树脂的精细粉末涂料覆盖在金属表面，可以得到具有绝缘性好、耐腐蚀性强、耐热、耐水的金属PEEK粉体涂装制品，广泛应用于化工防腐蚀、家用电器、电子、机械等领域。此外，PEEK树脂还可用于制造液体色谱分析仪用填充柱和连接用的超细管。
　　3　国内外生产与市场状况
　　聚醚醚酮由英国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Charda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。
　　聚醚醚酮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公司正大力进人亚洲市场，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。
　　在市场上，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。
　　我国于20世纪80年代进行PEEK技术研发，并在90年代初投人小批量商品化生产，“九五”期间长春吉大高新材料公司完成工业中试生产。经过近20年的工作，吉林大学特种工程塑料研究中心开发出具有自主知识产权的PEEK树脂合成路线，树脂主要性能达到国外同类产品水平，而原料和设备全都立足于国内，降低了生产成本。2002年底长春吉大高新材科公司投资1亿元建成一期300吨/年聚醚醚酮装置，二期500吨/年聚醚醚酮项目已于2003年底建成投产，从而打破了Victrex公司独家垄断的局面。
　　随着新世纪航空航天、汽车、电子电气、运输、医疗器械等在的快速发展，PEEK树脂在我国有良好的发展前景，据统计，我国仅石化行业所用的往复式压缩机配套用的PEEK阀片，每年进口达5吨左右，售价为1万-1.2万元/千克。国产PEEK投产后，国产PEEK阀片售价仅6000元/千克，仅为进口产品价格的一半左右，有着极强的价格竞争力。目前国内已经有近40家企业开始采用同产PEEK树脂试制相关的制品，PEEK树脂的批量生产带动了国内PEEK树脂制品行业的发展。
　　4　发展前景
　　虽然聚醚醚酮树脂在我国实现了批量生产，质量达到国外同类产品水平，且售价大幅度低于市场现价，具有一定的出口竞争力。但也要看到，国产聚醚醚酮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，我国聚醚醚酮在实现产业化的同时，应密切注视国外研发趋势和动向，加快聚醚醚酮的生产与应用研究，或与国外知名企业合作，使我国聚醚醚酮产品及早进入市场。