PAEK

Rodzaj

Wysokotemperaturowe termoplasty z grupy polimerów wysokowydajnych.

Definicja

Poliaryloeteroketony (PAEK) to rodzina półkrystalicznych polimerów aromatycznych, określanych także jako polietero-ketony arylowe lub polieteroketony aromatyczne. Ich łańcuch zawiera pierścienie fenylenowe połączone wiązaniami eterowymi oraz grupami ketonowymi. Do tej grupy zalicza się m.in. PEEK, PEK, PEKK, PEEKK i PEKEKK.

Właściwości

PAEK należą do najbardziej zaawansowanych termoplastów konstrukcyjnych. Łączą wysoką odporność cieplną z dobrą wytrzymałością mechaniczną, odpornością chemiczną i stabilnością wymiarową. Właściwości mechaniczne tych półkrystalicznych polimerów aromatycznych są utrzymywane także w podwyższonych temperaturach.

Typowe cechy materiałów PAEK obejmują:

• dużą stabilność termiczną i możliwość pracy w wysokich temperaturach,
• dobrą wytrzymałość na zmęczenie mechaniczne,
• bardzo małą skłonność do pełzania, istotną przy długotrwałych obciążeniach,
• bardzo dobrą odporność chemiczną,
• dobre właściwości ślizgowo-cierne,
• dobrą udarność, także w niskich temperaturach, przy czym w odmianach niewzmacnianych należy uwzględniać wrażliwość na karb,
• bardzo dobrą ognioodporność oraz małą emisję dymu podczas spalania.

Dla przedstawicieli rodziny PAEK podawane są wysokie temperatury przemian cieplnych: przykładowo PEEK ma temperaturę zeszklenia około 143°C i temperaturę topnienia około 343°C, PEK odpowiednio około 152°C i 373°C, a PEKEKK około 162°C i 387°C. Temperatura pracy ciągłej PEEK jest podawana na poziomie około 260°C.

W celu zwiększenia sztywności i wytrzymałości, szczególnie w podwyższonych temperaturach, stosuje się odmiany wzmacniane włóknem szklanym lub węglowym. PAEK mogą być również mieszane z polieteroimidem (PEI), m.in. dla poprawy udarności. Przy stałej ekspozycji zewnętrznej należy uwzględniać ograniczoną odporność na promieniowanie UV i stosować odpowiednie pigmenty lub zabezpieczenie powierzchni.

Przetwórstwo

PAEK są termoplastami, dlatego można je przetwarzać typowymi metodami dla tworzyw sztucznych, jednak wymagają wysokich temperatur procesu. Dla PAEK/PEEK podawany zakres temperatur przetwórstwa wynosi około 360–400°C, zalecana temperatura formy około 200°C, a przed przetwórstwem materiał powinien być suszony, np. co najmniej 3 godziny w temperaturze 150°C.

Materiały z tej grupy są dostępne m.in. jako granulaty, kompaundy, folie, półwyroby do obróbki mechanicznej oraz filamenty do druku 3D. W zastosowaniach instalacyjnych opisano także ciągłe wytłaczanie odcinków rur PAEK, które następnie są karbowane i cięte na długość bez dodatkowych operacji wykańczających.

Zastosowania

Ze względu na wysokie parametry użytkowe PAEK stosuje się w wymagających zastosowaniach technicznych, często jako zamiennik metali, ceramiki lub mniej odpornych tworzyw konstrukcyjnych. Typowe obszary użycia obejmują przemysł motoryzacyjny, lotniczy, maszynowy, elektroniczny i elektrotechniczny, medyczny, wydobywczy, chemiczny, a także zastosowania kosmiczne i nuklearne.

Przykładowe wyroby z PAEK i PEEK to łożyska ślizgowe, koła zębate, elementy izolacyjne, termoodporne izolacje kabli, folie elektrotechniczne, płyty do obwodów drukowanych, półwyroby obrabiane mechanicznie, elementy silników elektrycznych, wysokociśnieniowe zawory pary wodnej, wykładziny aparatury chemicznej, laminaty wzmacniane włóknem szklanym lub węglowym oraz chemoodporne włókna filtracyjne do gorących mediów agresywnych.

PAEK są również rozwijane dla technologii przyrostowych oraz instalacji wodno-sanitarnych. Przykładem są kompozycje PAEK przeznaczone do wytłaczania karbowanych elastycznych rur i węży przyłączeniowych, w których materiał może zastępować tradycyjny mosiądz i ograniczać potencjalne ryzyko zanieczyszczenia wody ołowiem.