聚醚醚酮（PEEK）全面解析

一、物化性质

聚醚醚酮（PEEK，CAS号：29658-26-2）是一种半结晶型热塑性特种工程塑料，其分子链由醚键（-O-）、酮键（-CO-）和苯环交替连接而成，赋予其优异的综合性能。核心特性如下：

1. 物理性能

- 密度：1.3 g/cm³，改性材料密度远低于金属（如铝合金密度为2.7 g/cm³），实现轻量化优势。

- 热稳定性：

- 熔点334°C，连续使用温度达260°C，玻纤增强型热变形温度（HDT）达310°C，碳纤增强型达320°C 。

- 热分解温度550°C，在340~420°C宽泛温度范围内可注塑、挤出成型。

- 机械强度：

- 拉伸强度92 MPa，弹性模量3.8 GPa，碳纤增强后拉伸强度提升至210 MPa，比强度超过钢材。

- 抗疲劳性优异，在交变应力下可替代金属齿轮，寿命提升3倍以上。

- 电性能：

- 介电损耗低至0.002（1 MHz），介电强度>20 kV/mm，在高温高湿环境下仍保持稳定绝缘性能。

- 表面电阻率可控（10⁵~10⁸ Ω/m²），满足电子元件防静电需求。

2. 化学稳定性

- 耐腐蚀性极强，除浓硫酸外，不溶于任何有机溶剂、强酸强碱，在沸水中浸泡800小时性能无明显下降。

- 耐水解性优异，可用于高压蒸汽灭菌（134°C，2小时），符合医疗级灭菌要求。

3. 其他特性

- 阻燃性：无需添加阻燃剂即可达到UL 94 V-0级，燃烧时发烟量极低。

- 生物相容性：符合ISO 10993标准，无细胞毒性，可植入人体。

- 耐磨性：摩擦系数低至0.12（复合改性后），耐磨寿命是普通工程塑料的5倍以上。

二、核心用途

PEEK凭借其“耐高温、高强度、耐腐蚀、易加工”的特性，广泛应用于高端制造领域，主要细分市场如下：

1. 医疗健康（占比25%）

- 植入物：3D打印颅骨修复体、椎间融合器、人工关节等，骨结合强度比钛合金高40%，且无金属离子释放风险。

- 手术器械：高温灭菌器械手柄、牙科种植体基台，可耐受反复高压蒸汽灭菌。

- 医疗设备：MRI兼容支架、透析器密封件，避免金属干扰影像学检查。

2. 航空航天（占比20%）

- 结构件：飞机发动机舱门、座椅骨架、起落架部件，减重20%~30%，同时提升耐腐蚀性。

- 电子元件：卫星太阳翼基板、高频连接器，在-200~260°C极端温度下稳定工作。

3. 新能源汽车（占比18%）

- 动力系统：电机功率模块盖板、电池组密封环（如宁德时代4680电池独家供应商），耐受电解液腐蚀和高温。

- 轻量化部件：特斯拉Optimus人形机器人关节轴承采用PEEK，整机减重10 kg，运动速度提升30%。

4. 工业机械（占比22%）

- 耐磨部件：高压泵密封圈、齿轮箱轴承，在无润滑条件下寿命比金属部件长2倍。

- 化工设备：反应釜内衬、超纯介质输送管道，抵御强酸强碱侵蚀。

5. 电子信息（占比10%）

- 半导体：晶圆载具、芯片测试盒，加工微孔无毛刺，尺寸稳定性达±0.01 mm 。

- 5G/6G：高频天线罩、印刷电路板，介电损耗低至0.002，满足高速信号传输需求。

6. 新兴领域

- 人形机器人：单台机器人需PEEK材料6~10 kg，用于关节模组、传动件，替代金属实现轻量化和耐疲劳性。

- 3D打印：选择性激光烧结（SLS）技术打印定制化部件，如航空航天发动机定子壳体。