PEEK VS PTFE: канкурэнцыя высокатэмпературных матэрыялаў для ўшчыльнення

PEEK (поліэфірэтэркетон) і PTFE (політэтрафтарэтылен) - два шырока выкарыстоўваюцца высокатэмпературныя ўшчыльняючыя матэрыялы. Кожны з іх мае унікальныя перавагі і абмежаванні ў прадукцыйнасці і падыходзіць для розных сцэнарыяў працы. Наступны параўнальны аналіз сканцэнтраваны на ключавых параметрах прадукцыйнасці і абагульняе іх дастасавальныя вобласці:

Апрацаваныя дэталі PEEK

I. Параўнанне асноўнай прадукцыйнасці

1. Устойлівасць да высокіх тэмператур

PEEK: Доўгатэрміновая рабочая тэмпература дасягае 250°C, а кароткачасовая ўстойлівасць можа дасягаць 310°C. Тэмпература яго тэрмічнага прагіну (HDT, 1,8 МПа) складае прыблізна 315 °C, а захаванне механічных уласцівасцей высокае пры высокіх тэмпературах (трываласць на разрыў пры 200 °C складае больш за 80%).

PTFE: Доўгатэрміновая рабочая тэмпература складае прыблізна 260°C, але ён лёгка размягчается пры высокіх тэмпературах (>200°C). Тэмпература яго цеплавога прагіну складае ўсяго 120°C (1,8 МПа), і яго механічныя ўласцівасці значна пагаршаюцца з павышэннем тэмпературы (трываласць на разрыў пры 200°C складае толькі 30% ад пакаёвай тэмпературы).

Выснова: у той час як абодва матэрыялы забяспечваюць аднолькавую працяглую тэмпературную ўстойлівасць, PEEK забяспечвае найвышэйшую механічную стабільнасць пры высокіх тэмпературах, што робіць яго прыдатным для прымянення пры высокіх тэмпературах, высокім ціску і нагрузцы.

2. Механічныя ўласцівасці

PEEK: выдатныя агульныя механічныя ўласцівасці з трываласцю на расцяжэнне 90-100 МПа, модулем пругкасці 3,6 ГПа, моцным супраціўленнем паўзучасці (дэфармацыя паўзучасці <1% пры 200°C/1000 гадзін) і нізкай трываласці на сціск (прыкладна 15% дэфармацыі пасля 50% сціску пры 200°C/22 гадзіны).

ПТФЭ: мяккі матэрыял з трываласцю на расцяжэнне ўсяго 20-25 МПа і модулем пругкасці 0,5 ГПа, нізкай устойлівасцю да паўзучасці (дэфармацыя паўзучасці >10% пры 250°C/1000 гадзін) і высокай трываласцю пры сціску (прыкладна 30% дэфармацыі пасля 50% сціску пры 25°C/24 гадзіны, больш моцная пры высокіх тэмпературах).

Выснова: Цвёрдасць, устойлівасць да дэфармацыі і грузападымальнасць PEEK значна перавышаюць паказчыкі PTFE, што робіць яго прыдатным для высокадакладных ушчыльненняў пад высокім ціскам. PTFE патрабуе мадыфікацыі (напрыклад, са шкловалакном або вугляродным валакном) для павышэння яго трываласці (трываласць можа дасягаць 40-50 МПа пасля напаўнення), але ён усё яшчэ слабейшы за PEEK.

3. Хімічная ўстойлівасць

PEEK: устойлівы да большасці арганічных растваральнікаў (такіх як спірты і вуглевадароды), алеяў і слабых кіслот і асноваў, але ўспрымальны да карозіі ад моцна палярных растваральнікаў (такіх як канцэнтраваная серная кіслата і азотная кіслата) або высокатэмпературных галагенаў (такіх як расплаўленая сера).

PTFE: амаль не рэагуе з усімі хімічнымі рэчывамі (за выключэннем расплаўленых шчолачных металаў і элементарнага фтору), яго каразійная ўстойлівасць да моцных кіслот (царская гарэлка), моцных асноваў і арганічных растваральнікаў робіць яго "каралём пластмас".

Выснова: Хімічная ўстойлівасць PTFE пераўзыходзіць PEEK па ўсіх напрамках, што робіць яго прыдатным для асяроддзяў з моцна агрэсіўнымі асяроддзямі.

4. Трэнне і зносаўстойлівасць

PEEK: каэфіцыент трэння складае прыблізна 0,3 (без змазкі), які можна паменшыць да 0,15, запоўніўшы PTFE або графітам. Ён дэманструе выдатную зносаўстойлівасць і падыходзіць для змазаных дынамічных ушчыльненняў.

PTFE: выдатная самазмазка (каэфіцыент трэння 0,04 без змазкі), але чысты PTFE адчувальны да зносу пры халодным цячэнні. Начынне паляпшае зносаўстойлівасць, што робіць яго прыдатным для нізкахуткасных, без змазкі або гранічных змазак.

Выснова: чысты PTFE мае больш нізкі каэфіцыент трэння, але схільны да зносу; PEEK мае лепшую зносаўстойлівасць і падыходзіць для герметызацыі асяроддзяў з сярэднімі і высокімі хуткасцямі або абразіўнымі часціцамі.

5. Апрацоўка і кошт

PEEK: Апрацоўка патрабуе высокатэмпературнага абсталявання (тэмпература ўпырску 360-400°C), што прыводзіць да складаных працэсаў і высокіх выдаткаў на сыравіну.

ПТФЭ: Лёгкі ў апрацоўцы (фармаванне і штурханне), з кантраляванай ўсаджваннем і нізкімі выдаткамі на сыравіну.

AHD PTFE стрыжань

Ⅱ. Рэзюмэ пераваг

Прадукцыйнасць Памеры	Перавагі ўшчыльнення PEEK	Перавагі ПТФЭ ўшчыльнення
Ўстойлівасць да высокіх тэмператур і высокага ціску	Выдатная механічная ўстойлівасць пры высокіх тэмпературах, уключаючы ўстойлівасць да паўзучасці і сціску	Крыху вышэйшы верхні мяжа тэмпературы для працяглай устойлівасці, але значнае размякчэнне пры высокіх тэмпературах
Механічныя ўласцівасці	Высокая трываласць, высокая калянасць і моцная апорная здольнасць	Патрабуецца мадыфікацыя напаўняльніка; чысты матэрыял адносна мяккі
Хімічная карозія	Устойлівы да большасці распаўсюджаных асяроддзяў	Устойлівы амаль да любой хімічнай карозіі (за выключэннем расплаўленых шчолачных металаў і г.д.)
Трэнне і зносаўстойлівасць	Пасля запаўнення ён забяспечвае выдатную зносаўстойлівасць, што робіць яго прыдатным для дынамічнай герметызацыі.	Ён валодае выдатнымі ўласцівасцямі самазмазкі, што робіць яго асабліва прыдатным для прымянення на нізкіх хуткасцях без змазкі.
Кошт	Высокі	Нізкі

AHD Natural PEEK Rod

III. Параўнанне прыкладанняў

Тыповыя вобласці прымянення пломбаў PEEK

Прымяненне ў галіне высокіх тэмператур і высокага ціску: нафтахімічная прамысловасць (напрыклад, ушчыльненне вусця свідравін, рэактары высокага ціску), авіяцыйныя рухавікі (ушчыльненне паліўнай/гідраўлічнай сістэмы), аўтамабільныя турбакампрэсары (высокія тэмпературы 200-300°C і высокі ціск нафты і газу).

Дынамічныя ўшчыльненні: механічныя ўшчыльненні і ўшчыльненні вала помпы (патрабуецца зносаўстойлівасць і грузападымальнасць).

Асяроддзе, устойлівае да масла/растваральнікаў: гідраўлічныя сістэмы і змазачныя ўшчыльненні (устойлівыя да карозіі з-за мінеральных і сінтэтычных алеяў).

Тыповыя вобласці прымянення ўшчыльняльнікаў з ПТФЭ

Высокаагрэсіўнае асяроддзе: хімічныя рэактары (пад уздзеяннем царскай гарэлкі, канцэнтраваных кіслот/шчолачаў), фармацэўтычнае абсталяванне (кіслотныя асяроддзя/растваральнікі), лініі ачысткі паўправаднікоў (плавікавая кіслата і г.д.).

Ушчыльнення для нізкай нагрузкі/нізкай хуткасці: Харчовая тэхніка (напрыклад, поршневыя ўшчыльненні машын для разліву напояў), клапаны для ванных пакояў (ушчыльненні для вады/газу нізкага ціску).

Патрабаванні да нізкага трэння: прэцызійныя прыборы (напрыклад, механізмы факусіроўкі ў аптычным абсталяванні), крыягеннае абсталяванне (ПТФЭ забяспечвае выдатную трываласць пры нізкіх тэмпературах у параўнанні з PEEK).

Пластыкавы стрыжань PEEK для частак PEEK

IV. Рэкамендацыі па выбары

Аддавайце перавагу PEEK, калі патрабаванні да ўшчыльнення ўключаюць высокія тэмпературы (>200°C) і высокі ціск (>10 МПа), дынамічнае трэнне і ўстойлівасць да масла/растваральнікаў.

Аддавайце перавагу ПТФЭ, калі асяроддзе з'яўляецца моцна каразійным (напрыклад, царская гарэлка або канцэнтраваная кіслата), калі ўмовы працы - нізкі ціск і нізкая хуткасць, або кошт адчувальны (некаторая паўзучасць прымальная).

Варыянты мадыфікацыі: ПТФЭ можна палепшыць, напоўніўшы яго шкловалакном (для павышэння трываласці) або вугляродным валакном (для паляпшэння цеплаправоднасці), або змяшаўшы яго з ПТФЭ/ПЭЭК, скараціўшы разрыў з ПЭЭК, захоўваючы пры гэтым меншы кошт, чым чысты ПЭЭК.

Падводзячы вынік, выбар паміж PEEK і PTFE патрабуе комплекснага разгляду тэмпературы, ціску, агрэсіўнасці асяроддзя, механічнай нагрузкі і кошту. Кожны з іх мае свае унікальныя перавагі ў розных сцэнарах.

Частка PTFE