The most expensive plastic? PI ? PEEK？what's the difference？

У галіне прамысловых матэрыялаў поліімід (PI) і поліэфірэтэркетон (PEEK) лічацца "зоркамі-блізнятамі на вяршыні піраміды пластмас".

PI з'яўляецца высокаэфектыўным палімерам, які змяшчае имидные кольцы, вядомы сваёй надзвычайнай устойлівасцю да высокіх тэмператур (доўгачасовая тэмпература 260-300 ℃) і звышнізкай дыэлектрычнай пранікальнасцю, што робіць яго "нябачнай бранёй" для гнуткіх друкаваных поплаткаў і цеплаізаляцыйных слаёў спадарожнікаў. PEEK, з іншага боку, уяўляе сабой паўкрышталічны тэрмапласт, які змяшчае эфірна-кетонавыя сувязі, папулярны дзякуючы сваёй высокай трываласці, хімічнай устойлівасці і біясумяшчальнасці, што робіць яго пераважным матэрыялам для медыцынскіх імплантатаў і аэракасмічных кампанентаў.

Нягледзячы на тое, што абодва адносяцца да катэгорыі спецыяльных інжынерных пластыкаў, іх малекулярныя структуры прыводзяць да розных пікаў прадукцыйнасці — PI вылучаецца «высокатэмпературнай ізаляцыяй і электроннымі ўласцівасцямі», а PEEK вядомы сваёй «трываласцю, трываласцю і ўстойлівасцю да карозіі». Калі мы змяшчаем гэтыя два "прамысловыя тавары раскошы" ў адну сістэму каардынат, мы выяўляем іх выразныя адрозненні ў стойкасці да высокіх тэмператур, механічных уласцівасцях і сцэнарыях прымянення. Гэта параўнанне пакажа, як высакакласныя пластыкі перапісваюць галіновыя правілы з дапамогай "цэнаўтварэння на аснове прадукцыйнасці".

Поліэфірэтэркетонны ліст AHD

Ⅰ. Чаму гэтыя два матэрыялы такія дарагія?

Высокі кошт гэтай прадукцыі абумоўлена некалькімі фактарамі:

1. Складаны працэс сінтэзу

2. Высокі кошт манамера

3. Прадукцыйнасць вышэйшага ўзроўню, цяжка замяніць

4. Рыначны попыт сканцэнтраваны ў элітным сектары

Поліэфірэтэркетонны стрыжань AHD

Поліімід (PI) і поліэфірэтэркетон (PEEK) з'яўляюцца высокаэфектыўнымі спецыяльнымі інжынернымі пластмасамі. Яны дарагія з-за сваёй выдатнай прадукцыйнасці і складанага сінтэзу, але яны маюць істотныя адрозненні ў хімічнай структуры, асноўных уласцівасцях і сцэнарах прымянення.

Ⅱ. Хімічная будова і асноўныя ўласцівасці

	Поліімід (PI)	Поліэфірэтэркетон (PEEK)
Малекулярная структура	Галоўны ланцуг змяшчае имидное кольца (-CO-N-CO-), якое ўтвараецца ў выніку кандэнсацыйнай полімерызацыі араматычных дыянгідрыдаў (напрыклад, пірамелітавага дыянгідрыду) і дыямінаў (такіх як 4,4'-дыямінадыфенілавы эфір), утрымліваючы шматлікія спалучаныя двайныя сувязі і жорсткія кольцы.	Галоўны ланцуг змяшчае эфірныя сувязі (-O-) і кетонавыя сувязі (-CO-), якія ўтвараюцца ў выніку кандэнсацыйнай полімерызацыі нуклеафільнага замяшчэння 4,4'-дыфторбензафенону і гідрахінону, паўкрышталічнага араматычнага палімера.
Знешні выгляд і марфалогія	З яго можна вырабляць плёнкі, валакна (арамід PI), фармовачныя сумесі, пены і г.д., і гэта ў асноўным жоўтае або бурштынавае рэчыва.	Звычайна гэта светла-бэжавы або светла-карычневы грануляваны матэрыял, тэрмапластычны матэрыял, які можа падвяргацца апрацоўцы з расплаву (ліццё пад ціскам, экструзія).

AHD з'яўляецца адным з дыстрыб'ютараў PI матэрыялаў.

Ⅲ. Параўнанне прадукцыйнасці ядра

1. Устойлівасць да высокіх тэмператур

ПІ: Вышэйшы. Працяглая рабочая тэмпература 260-300 ℃ (некаторыя разнавіднасці дасягаюць 350 ℃), кароткачасовая вытрымка 500 ℃ (напрыклад, аэракасмічная цеплаізаляцыя); тэмпература стеклования (Tg) звычайна >300 ℃, некаторыя гатункі > 400 ℃.

PEEK: доўгатэрміновая рабочая тэмпература 250 ℃, кароткачасовая вытрымка 300 ℃; Tg прыкладна 143 ℃, тэмпература плаўлення (Tm) 343 ℃.

Выснова: PI дэманструе больш высокую стабільнасць у асяроддзі з высокай тэмпературай, што робіць яго асабліва прыдатным для экстрэмальных тэмпературных умоў (напрыклад, цеплаізаляцыя ракет, высокатэмпературныя ізаляцыйныя слаі).

2. Механічныя ўласцівасці

PI: трываласць на расцяжэнне 100-300 МПа (плёнкі могуць дасягаць больш за 200 МПа), модуль пругкасці 2-5 ГПа, адносна далікатны (фармаўскія масы патрабуюць загартоўкі).

PEEK: трываласць на разрыў 90-100 МПа, модуль пругкасці 3,6 ГПа, адноснае падаўжэнне пры разрыве 30-50% (больш жорсткае, чым PI), трываласць блізкая да алюмініевага сплаву.

Устойлівасць да ізаляцыі: PEEK змяшчае эфірныя сувязі і крышталічную структуру, што прыводзіць да найвышэйшай устойлівасці да ізаляцыі; звычайна выкарыстоўваецца ў падшыпніках і шасцярнях. PI мае ўмераную ўстойлівасць да ізаляцыі і ў асноўным выкарыстоўваецца ў прылажэннях без трэння.

Выснова: PEEK мае больш збалансаваныя агульныя механічныя ўласцівасці (спалучаючы трываласць і трываласць), у той час як PI мае больш высокую трываласць, але больш далікатны.

3. Устойлівасць да хімічнай карозіі

PI: Устойлівы да большасці арганічных растваральнікаў (такіх як ацэтон, ДМФА), слабых кіслот і асноваў, але неўстойлівы да моцных шчолачных раствораў (напрыклад, канцэнтраванага NaOH) і моцных акісляльнікаў (такіх як канцэнтраваная серная кіслата).

PEEK: Вышэйшы. Не раствараецца ні ў якіх звычайных растваральніках (у тым ліку ў канцэнтраванай азотнай і плавікавай кіслаце), акрамя канцэнтраванай сернай кіслаты, яго ўстойлівасць да хімічнай карозіі блізкая да політэтрафтарэтылену (PTFE).

Выснова: PEEK дэманструе большую стабільнасць у моцна каразійных асяроддзях (напрыклад, хімічныя трубаправоды і абсталяванне для ачысткі паўправаднікоў).

4. Электрычныя і аптычныя ўласцівасці

Дыэлектрычныя ўласцівасці: PI мае дыэлектрычную пранікальнасць (Dk) 2,8-3,5 (нізкая частата) і дыэлектрычныя страты (Df) <0,002, што робіць яго ідэальным ізаляцыйным матэрыялам для высокачашчынных электронных прылад (такіх як антэны 5G і гнуткія платы).

PEEK звычайна мае больш нізкія дыэлектрычныя ўласцівасці (Dk≈3,2, Df≈0,003) і выкарыстоўваецца толькі для агульнай ізаляцыі.

Каэфіцыент прапускання святла: плёнкі PI (напрыклад, CPI) можна зрабіць бясколернымі і празрыстымі (для складаных экранаў), у той час як плёнкі PEEK непразрыстыя.

Выснова: PI з'яўляецца "каралём дыэлектрыкаў" у галіне электронікі, перавага якой адсутнічае ў PEEK.

5. Биосовместимость

ПІК: Выдатна. PEEK медыцынскага ўзроўню можа інтэгравацца ў касцяную тканіну чалавека (модуль пругкасці блізкі да косткі), не таксічны і выкарыстоўваецца ў прыладах для знітоўкі пазваночніка і штучных суставах.

PI: Дрэнная біясумяшчальнасць (некаторыя разнавіднасці цітотоксіческіе), рэдка выкарыстоўваецца для імплантацыі in vivo.

Выснова: PEEK з'яўляецца пераважным пластыкам для медыцынскіх імплантатаў; ПІ амаль не выкарыстоўваецца.

6. Радыяцыйная ўстойлівасць

П.І.: Надзвычай высока. Вытрымлівае выпраменьванне высокай энергіі, такое як гама-прамяні і рэнтгенаўскае выпраменьванне (доза > 10⁹ Гр), якое выкарыстоўваецца ў спадарожніках і кампанентах ядзерных рэактараў.

PEEK: Умераная радыяцыйная ўстойлівасць (доза < 10⁶ Гр), пагаршаецца пры працяглым апраменьванні.

AHD з'яўляецца адным з дыстрыб'ютараў PI.

Ⅳ. Апрацоўка і вобласці прымянення

1. Метады апрацоўкі

PI Sheet: Складаны працэс. Патрабуецца падрыхтоўка папярэдніка поліамінавай кіслаты (у стане раствора) з наступным ліццём, фармаваннем і, нарэшце, імідызацыяй пры высокай тэмпературы (300-400 ℃ дэгідратацыя і цыклізацыя); цяжка непасрэдна расплавіць працэс (тэмпература раскладання ніжэй, чым тэмпература плаўлення).

Ліст PEEK: тэрмапластычная апрацоўка. Можа падвяргацца прамой ін'екцыі расплаву, экструзіі і апрацоўцы (тачэнне, фрэзераванне, струганне, шліфаванне); шырокае акно апрацоўкі (тэмпература плаўлення 343 ℃, тэмпература раскладання> 500 ℃), падыходзіць для фармавання складаных дэталяў.

2. Асноўныя сцэнары прымянення

Тыповыя вобласці прымянення ПІ	Тыповыя вобласці прымянення PEEK
Электроніка: плёнка для асновы гнуткай друкаванай платы (FPC), вечка для складанага экрана OLED (CPI), плёнка для ўпакоўкі мікрасхем, высокачашчынная антэна.	Медыцына: прыборы для знітоўкі пазваночніка, штучныя косці, зубныя імплантаты, хірургічныя інструменты.
Аэракасмічная прамысловасць: падкладкі спадарожнікавых сонечных элементаў, цеплаізаляцыйныя пласты ракет, ізаляцыйныя пласты праводкі самалётаў.	Аэракасмічная прамысловасць: кампаненты рухавіка (падшыпнікі, ушчыльнення), раздымы паліўнай магістралі.
Прамысловае прымяненне: высокатэмпературная ізаляцыйная папера, кліны для рухавікоў, куленепрабівальнае валакно (арамідны PI).	Прымяненне паўправаднікоў: прыстасаванні для пласцін, паліравальныя накладкі CMP, каразійна-ўстойлівыя трубы.
Ваенная прамысловасць: цеплаахоўныя пласты ракет, абцякальнікі радыёлакацыйнай антэны.	Аўтамабільная прамысловасць: перадачы перадач, кампаненты алейнага помпы (лёгкія альтэрнатывы металам).

Пластыкавы ліст PEEK

Ⅴ. Рэзюмэ: Як выбраць паміж PI і PEEK?

Сцэнарыі патрабаванняў	Расстаўце прыярытэт PI	Аддайце перавагу PEEK
Экстрэмальна высокія тэмпературы (>300 ℃)	√ (напрыклад, ракетная ізаляцыя, высокатэмпературныя ізаляцыйныя пласты)	× (Ліміт доўгатэрміновага выкарыстання: 250 ℃)
Высокачашчынная электроніка/гнуткія дысплеі	√ (нізкая дыэлектрычная, празрыстая плёнка)	× (Агульныя дыэлектрычныя ўласцівасці)
Медыцынскія імплантаты/біясумяшчальнасць	× (Біятаксічнасць)	√ (Астэаінтэграцыя, нетоксичный)
Моцна агрэсіўныя асяроддзя (за выключэннем канцэнтраванай сернай кіслаты)	× (Неўстойлівы да моцных шчолачаў/акісляльнікаў)	√ (Устойлівы практычна да ўсіх растваральнікаў)
Комплекснае фармаванне дэталяў (ліццё пад ціскам/экструзія)	× (Патрабуецца імідызацыя, цяжкі працэс плаўлення)	√ (Тэрмапластык, гнуткая апрацоўка)
Устойлівы да радыяцыі/Экстрэмальныя аэракасмічныя ўмовы	√ (Надзвычай высокая радыяцыйная ўстойлівасць)	× (Умераная радыяцыйная ўстойлівасць)

PI - гэта "столь з высокатэмпературнай ізаляцыі і электронных матэрыялаў", а PEEK - "трывалы і ўстойлівы да карозіі універсальны інжынерны пластык". Дзякуючы сваім узаемадапаўняльным уласцівасцям, кожны з іх манапалізуе розныя галіны высокага класа і разам утварае "два гіганта" спецыяльных інжынерных пластыкаў.

Тонкі ліст AHD PEEK

Самы дарагі пластык? PI ? PEEK？якая розніца？