聚醚醚酮

特种高分子材料

聚醚醚酮（PEEK）是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成的高聚物，属特种高分子材料。具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能，是一类半结晶高分子材料，可用作耐高温结构材料和电绝缘材料，可与玻璃纤维或碳纤维复合制备增强材料。一般采用与芳香族二元酚缩合而得的一类聚芳醚类高聚物。这种材料在航空航天领域、医疗器械领域（作为人工骨修复骨缺损）和工业领域有大量的应用。

历史沿革

聚醚醚酮是芳香醚酮的典型化合物。1962年美国Bonner以及1964年英国Goodman分别报道了通过亲电取代反应路线可以合成聚芳醚酮，但所得到的聚芳醚酮分子量比较低，主要原因是获得的聚芳醚酮的结晶度较高，以至于它在大多数溶剂中不能溶解，在尚未形成高分子量聚合物之前就从反应体系中沉淀出来。

英国开发了通过亲核取代反应路线合成聚芳醚酮的工艺技术，并取得突破性进展。1977年，英国首先开始研究聚芳醚酮的重要品种——聚醚醚酮，1980年开始在市场销售，以Victrix PEEK为商品名投放市场。1982年，聚醚醚酮的产量达到1000吨。1982年，日本也开始销售聚醚醚酮。

自1982年实现工业化生产后，作为热塑性工程塑料，在电子电器、机械仪表、交通运输、航空航天等众多领域内获得广泛应用。

性质

PEEK（聚醚醚酮）塑胶原料是芳香族结晶型热塑性高分子材料，具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的电性能。

化学性质

简称PEEK。一种新型工程塑料，分子主链中含有如下链节的线性芳香高分子化合物。

制备

由4,4'-二氟苯酮、对苯二酚和碳酸钾为原料，以二苯砜为溶剂合成制得。

聚醚醚酮（PEEK）釆用亲核取代法制备。由4,4'-二氟二苯甲酮与对苯二酚在二苯砜溶剂中，在碱金属碳酸盐作用下进行缩聚反应制得。反应式如下：

缩聚反应在150℃到340℃温度下进行。起始反应温度要低，以免损失对苯二酚，并减少副反应。然后缓慢升温，聚合物溶解在溶剂中，反应在320℃下进行完全。

聚合物分子量取决于二氟二苯甲酮和对苯二酚的摩尔比。两者通常为等摩尔比，若前者稍过量，则聚合物含有氟端基。氟端基比酚端基的热稳定性更好。

碱金属碳酸盐通常为碳酸钾和碳酸钠的混合物，用量是1mol对苯二酚至少有2mol（碱金属碳酸盐相应于一个羟基至少对应一个碱金属原子）。若碱金属碳酸盐与对苯二酚的比值过低，则聚合物呈脆性；若比值过高，则会引发一系列副反应而影响产品性能。

缩聚反应在带有搅拌装置的不锈钢反应器中进行。将原料二氟二苯甲酮、对苯二酚及溶剂二苯砜（量约为二氟二苯甲酮的2到3倍）加入聚合反应器中，通氮气并加热升温至180℃，加入无水碳酸钾碳酸钠的混合物，升温至200℃保温1h，然后再升温至250℃保温15min，最终升温至320℃ 保温2.5h。反应物从反应器中放出，经冷却后至滞留罐。聚合物与无机盐、氟化钠、氟化钾、二苯砜一起结晶析出。反应中生成的二氧化碳与氮气经冷凝后放空。

罐中的聚合物粉碎后，用500pm孔径的细筛筛选，然后送入萃取器，用丙酮萃取，悬浮液经第一及第二压滤机压滤，并用丙酮洗涤沉淀，以除去二苯砜。滤液送至结晶器，回收二苯砜与丙酮，滤饼送至水洗罐，用水洗涤，以除去聚合物中的无机盐。悬浮液经第三、第四压滤机压滤后，滤液送溶剂回收，压滤后的滤饼送至干燥器经干燥后制得产品。

聚醚醚酮也可由二氟二苯甲酮与芳香族二元酚高温缩聚而成，也可由芳香族二卤代物与4,4'二羟基二苯甲酮缩聚得到。

加工

PEEK注射成型时，成型前需预干燥，干燥条件为150℃，3h。其加工条件：料筒温度370～390℃，注射压力120MPa，模具温度170℃。挤出成型时的加工温度为350～370℃。

应用

由于聚醚醚酮PEEK具有优良的综合性能，在许多特殊领域可以替代金属、陶瓷等传统材料。该塑料的耐高温、自润滑、耐磨损和抗疲劳等特性，使之成为当今最热门的高性能工程塑料之一，它主要应用于航空航天、汽车工业、电子电气和医疗器械等领域。

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