PEEK与PPS:两种卓越特种工程塑料的全方位解析
近年来,特种工程塑料以其卓越的性能和广泛的应用领域,逐渐成为了化工行业的新宠。作为高性能聚合物的代表,特种工程塑料不仅性能优异,而且长期使用温度可高达200℃以上,为众多领域提供了强有力的材料支持。
聚苯硫醚,又名聚亚苯基硫醚(PPS),是聚芳硫醚(PAS)中最重要,也是最常见的一个树脂品种,而聚芳硫醚是指聚合物分子主链结构为硫与芳基结构交替连接的一类高分子聚合物。
聚苯硫醚结构式:

商业化聚芳醚酮主要分为三个品类的产品:聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)以及聚醚酮(PEK)。
应用范围
随着技术的不断进步,特种工程塑料的应用范围已经从军工和航空航天领域拓展到了民用领域,如汽车、装备制造和高端消费品等。其中,聚苯硫醚(PPS)和聚醚醚酮(PEEK)作为两种发展迅速的特种工程塑料,更是受到了广泛的关注。
它们不仅具有结晶性热塑性塑料的特性,还展现出良好的尺寸稳定性和耐化学性,防火阻燃等级达到UL94-V0,电气绝缘性能也十分出色。
PPS的应用领域
电子方面:
电视机、电脑上的高压元件、外壳、插座、接线柱,电动机的起动线圈、叶片,电刷托架及转子绝缘部件,接触开关,继电器,电熨斗,吹风机,灯头,暖风机,F级薄膜等。
汽车工业:
适用于排气再循环阀及水泵叶轮,及汽化器、排气装置、排气调节阀、灯光反射器、轴承、传感部件等。
机械工业:
用作轴承、泵、阀门、活塞、精密齿轮、以及复印机、照相机、计算机零部件,导管、喷雾器、喷油嘴、仪器仪表零件等。
化工领域:
用于制作耐酸碱的阀门管道、管件、阀门、垫片及潜水泵或叶轮等耐腐蚀零部件。
工程塑料:
制造汽车零部件、防腐涂层、电器绝缘材料等。
环保领域:
PPS纤维滤料,应用于冶炼、化工、建材、火电、垃圾焚烧炉、燃煤锅炉等行业高温恶劣的工况条件,是一种优质高效耐高温滤料。
餐具领域:
用于制作筷子,勺子,碗盘等餐具。
PEEK的应用领域
航空航天领域
可加工成各种高精度的飞机零部件,由于其耐水解、耐腐蚀和阻燃性能好,可加工成飞机的内/外部件及火箭发动机的许多零部件。
汽车制造
聚醚醚酮PEEK一直成功地用于汽车制造业,由于它具有良好耐摩擦性能,可以替代金属(包括不锈钢、钛)制造发动机内罩、汽车轴承、密封件和刹车片等。
工业领域
由于具有良好机械性能、耐高温、耐磨耗,并能耐高压,常用来制造压缩机阀片、活塞环、密封件等。
医疗器械
可在134℃下经受3000次循环高压灭菌,这一特性能满足灭菌要求高、需反复使用的手术和牙科设备的制造,加上它的抗蠕变和耐水解性,用它可制造需高温蒸汽消毒的各种医疗器械。尤为重要的是PEEK无毒、质轻、耐腐蚀,是与人体骨骼最接近的材料,因此可采用PEEK代替金属制造人体骨骼。
绝缘材料
PEEK因具有优良的电气性能,在高温、高湿等恶劣条件下,聚醚醚酮的绝缘性能仍能保持,是理想的电绝缘材料,特别是在半导体工业中得到广泛应用。
改性PEEK是一种新型工程塑料,可用作耐高温结构材料和电绝缘材料,可与玻璃纤维或碳纤维复合制备增强材料。
改性聚醚醚酮有黑色碳纤增强导电聚醚醚酮、红色碳纤增强导电聚醚醚酮、有矿物增强聚醚醚酮、有玻纤增强聚醚醚酮及PEEK树脂。虽然聚醚醚酮具有许多优良性能,但是价格昂贵,限制了其在一些领域的应用。另外,它的冲击强度较差,为了进一步提高其性能,以满足各个领域的综合性能和多样化需要,可采用填充、共混、交联、接枝等方法对其进行改性,以得到性能更加优异的PEEK塑料合金或PEEK复合材料。
例如:PEEK与聚醚共混可得到更好的力学性能和阻燃性;PEEK与PTFE共混制成复合材料,具有突出的耐磨性,可用于制造滑动轴承、动密封环等零部件;PEEK用碳纤维等填充改性,制成增强的PEEK复合材料,可大大提高材料的硬度、刚性及尺寸的稳定性等。
PEEK和PPS在机械性能方面各有千秋。PEEK在强度、韧性和最高工作温度等方面都较PPS更为优异,尤其在耐高温方面,PEEK的耐温性比PPS高出约50℃,这使得它在需要高强度和耐高温的应用中更具优势。而PPS则以其明显的成本优势和更好的加工性能,赢得了更广泛的应用范围。其全球产能和年复合增长率在热塑性特种工程塑料中都名列前茅,如今已被称为继PA、PC、PBT/PET、POM和PPO之后的第六大工程塑料。
PEEK的优势
PEEK作为一种特种高分子材料,具有自润滑、耐高温、阻燃性好、耐腐蚀、耐水解、耐磨损以及抗疲劳等优良的综合性能。它在航空航天、汽车工业、电子电器、半导体和医疗器械等领域都有广泛的应用,可以代替陶瓷、金属等传统材料,提高部件的性能和使用可靠性。而PPS则以其优良的耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃、机械性能以及优良的电性能,在电子电器、汽车、机械化工等领域均有出色的表现。它作为工程塑料中耐热性最好的品种之一,已成功替代了金属,让汽车更具有轻量化。
在化学结构方面,PEEK由醚、酮和烯烃等成分聚合而成,其分子结构赋予了它优异的耐热性、耐化学腐蚀性和机械性能。而PPS则是由苯环和硫原子交替排列而成,具有良好的电绝缘性、耐化学腐蚀性和高温稳定性。在物理性质方面,PEEK的密度略高于PPS,耐热性也更高;而PPS则具有良好的电绝缘性能和相对较弱的机械性能。因此,在选择材料时,应根据产品的使用工况、性能需求及成本预算等综合因素进行考虑。
聚醚醚酮PEEK的合成难度极大,目前全球只有少数企业掌握其合成技术。
目前,全球PEEK产业是英国威格斯Victrex主导,其市占率已经超过60%。并且除了储备最成熟的PEEK树脂生产能力之外,还具备PEEK复合材料、PEEK膜材料等材料应用技术开发能力,是全球仅有的两家具备规模化PEEK膜材料生产能力的企业(另外一家为日本信越)。