【原创】资本市场“新宠儿”PEEK是什么材料？为啥也需无机粉体填料？

中国粉体网讯

PEEK的性能及应用

聚醚醚酮，英文名为Poly(ether etherketone)，简称PEEK，是一种线性半结晶热塑性特种工程塑料。其主链是由羰基、醚键、苯环所组成的，属于全芳香结构，具有优异的综合性能。

PEEK化学结构

PEEK的基本性能指标

性能决定用途，基于PEEK优异的机械性能、热稳定性、化学稳定性，一经问世就受到了极大的关注。起初，PEEK作为一种特种工程材料应用在航空航天领域，后来才逐渐应用于民用设施。

PEEK的性能及其应用

优异的机械性能和耐溶剂性能使PEEK可以代替金属材料来制作飞机的外部零件。高强度和耐摩擦性能，使其被广泛用于汽车制造业。优异的电气绝缘性能以及在高温、高湿度等极端环境下的稳定性使其在电子信息领域广泛应用。因其稳定化学性质和优良的的机械性能，PEEK树脂应用于制造给排水管道和阀门。PEEK可以在许多极端环境下仍然具有良好的力学性能和稳定性，可以经受住数千次的高温灭菌。此外，质轻、无毒可以和人体组织结合的特性被用于制造人造骨骼。

近期有机构研报指出，预计国内PEEK材料需求将从2022年15亿元增长到2027年167亿元以上。

PEEK的发展概况

聚醚醚酮是聚芳醚酮特种工程塑料中最为重要、应用最为广泛的一种，其问世以来，就被视为一种重要的国防军工材料。聚醚醚酮最早于1972年被英国ICI公司研发成功，并在八十年代初被Victrex公司投入生产并实现商品化，其商品牌号为Victrex@PEEK的聚合物自研发以来，就被广泛应用。再之后杜邦、巴斯夫等公司也相继推出了自己品牌的聚醚醚酮产品。现今国外最大的聚醚醚酮生产制造商仍是英国的Victrex公司，其年生产量可达4250吨。

由于聚醚醚酮的军事工业价值，许多国家限制了聚醚醚酮的出口。为了满足国防军工的发展以及民用高新技术领域的急需，我国进行了聚醚醚酮的自主研发，早在1970年左右，我国就已将其列入“七五”国家重点科技攻关项目以及国家“863”计划。吉林大学作为唯一的承担单位，经过不断的研发创新，于1990年发表了国内首个关于聚醚醚酮制造的专利，并于2003年正式投产，从而使我国成为了继Victrex公司之后第二个应用本国技术自主生产聚醚醚酮的国家。

与国外的相比，我国所研发的聚醚醚酮具有竞争力强、价格低廉等优点，其产品的综合性能可达到国际先进水平，既满足了国防军工的需求，也满足了医疗器械、化工应用等领域对材料的需求。

此外，关于聚醚醚酮的加工工艺、树脂改性以及聚醚醚酮复合材料的制备等领域也成为了国内外科研人员研究的重点，其中玻璃纤维增强系列、碳纤维增强系列等聚醚醚酮复合材料已被成功研制出来，并且因其优异的综合性能而被广泛地投入使用。

无机粉体填料改性PEEK复合材料

PEEK材料虽然本身具有着良好的性能，但在某些特殊的使用环境中仍存在一些局限性。为了提高PEEK材料的某一方面性能，国内外的很多研究人员把一些无机微米、纳米颗粒，如SiO₂、ZrO₂、MoS₂、Al₂O₃、Cu粉等颗粒填充到PEEK材料中，从而提高复合材料的力学性能、摩擦学性能、导电导热性等，是一种比较常见并且相对简单的改性方式。

刘后宝通过制备空心微珠/SCF/PEEK三元复合材料和SCF/PEEK二元复合材料，进行对比这两种材料的性能，研究结果表明，加入空心微珠后三元复合材料的力学性能有所降低，但相反的是摩擦学性能得到了很大的提升，并且热稳定性能也得到了提高。

王广克等采用模压-烧结成型工艺制备了纳米氧化镁/PEEK导热复合材料，当纳米氧化镁的量为50%时，复合材料具有良好的导热率和阻燃性，并且通过SEM电子显微镜可以观察到纳米氧化镁均匀地分散在PEEK基体中。

Qiao等制备了纳米氧化铝/PEEK复合材料，并研究了复合材料的摩擦学性能，研究结果表明，纳米氧化铝的添加量为5%时，复合材料的摩擦系数变化较小，但复合材料的磨损率有了很大的降低。

Wang等采用模压成型的方法制备了纳米氧化锆/PEEK复合材料，通过改变纳米粒子的填充含量以及粒径，对样品的摩擦性能进行了比较和分析，研究结果表明：纳米粒子的加入能够提高材料的摩擦性能，且小粒径粒子的减磨效果优于大粒径粒子。

徐培琦等制备了PEEK/SiC-BN复合材料，并研究了复合材料的导热性及热稳定性。试验结果表明复合材料加入碳化硅和氮化硼后导热性能以及热稳定性得到了显著提高。

侯天武等以碳化硅、碳化硼和玄武岩纤维复配作为填料改性PEEK，显著改善了PEEK的导热性能，PEEK材料热导率最高可达到0.89W/mK。玄武岩纤维可作为“搭桥”将孤立的碳化硅和碳化硼填料连接起来，有利于形成导热通路。

在无机粒子填充改性PEEK的体系中，填料的尺寸大小对PEEK材料的导热性能影响显著。研究发现大颗粒相比小颗粒存在更少的晶格和表面缺陷，因此使用微米级的填料和纳米级的填料复配填充可以大幅降低填料之间的接触热阻。

参考来源：

李梦竹：电路板用聚醚醚酮树脂基复合材料制备与性能研究

孙友礼：基于聚醚醚酮纤维的高导热复合材料构筑及其性能研究，吉林大学

余振洋：SiO₂/MoS₂/SCF三元填料增强PEEK复合材料的制备及性能研究，中国矿业大学

李啊强：基于AlN改性的导热/电绝缘PEEK复合材料的制备与性能研究，南京航空航天大学

华尔街见闻

（中国粉体网编辑整理/平安）

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