聚醚醚酮:战略性军工资料
聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶态芳香族热塑性工程塑料,被誉为“工程塑料归纳功能之王”,自面世起就被称为战略性军工资料。因为PEEK具有极端超卓的物理、化学及力学功能,在航空航天、动力电力、电子信息、医疗范畴、轿车和其它机械工业范畴能够代替金属、陶瓷等传统资料,在减轻质量、进步功能方面奉献杰出,成为当今最抢手的高功能工程塑料之一。
PEEK分子链由苯环和相连的酮基、醚基构成,苯环为PEEK资料供给了刚性,醚键供给了耐性,因而PEEK是耐性与刚性兼备的归纳性资料。此外,PEEK的耐热性、耐水解性、耐溶剂性、电绝缘性、抗辐射性、抗疲劳性优异,且有必定的生物相容性,氧指数较高,焚烧时发生的烟少且无毒。
PEEK树脂是由英国帝国化学工业集团(ICI)于20世纪70年代末开发。作为一种战略性军工资料,在其面世之初就被许多国家约束出口。跟着PEEK资料在民用范畴的运用扩展才逐渐放宽,可是因为其价格昂贵,极大地约束了PEEK的广泛运用。
为此,我国将PEEK资料的研制列为国家要点科技攻关方案和国家“863”方案,吉林大学特种工程塑料中心开发出具有自主知识产权的PEEK组成道路,完成了PEEK的大批量出产。
在全球PEEK商场,新的运用和产品等级将在航天和国防等工业范畴得到开展。此外,北美用于航空航天和医疗职业PEEK的快速增加将导致未来五年PEEK商场的高速增加。
因为技能壁垒高,研制投入大,现在把握PEEK聚合工艺的企业并不多,全球商场归于寡头竞赛格式,首要会集在欧洲和我国。其间,国外首要以英国威格斯(Victrex)、比利时索尔维(Solvay)、德国赢创工业(Evonik)为主,国内企业首要有吉林省中研高分子资料股份有限公司(简称中研股份)、盘锦中润特塑有限公司、长春吉大特塑工程研讨有限公司和广州金发科技等。
全球商场以欧洲为主,首要出产企业包含英国威格斯、比利时索尔维和德国赢创。其间威格斯的VICTREXPIPES作为金属资料代替管道体系可减重高达70%,现已进军航空航天商场,被指定用于空客A350XWB的货舱排水体系。
伴跟着全球商场需求的增加,各大企业纷繁出资扩展产能,稳固在PEEK商场的位置。2015年,英国威格斯占PEEK商场最大比例,估计在未来几年将持续占有主导位置。最近,威格斯公司将其PEEK的产能扩展到7150吨/年。2017年4月,威格斯收买了在航天、轿车和工业运用范畴广受认可的PEEK纤维全球抢先制作商Zyex。
比利时索尔维占有PEEK商场的第二大商场比例。2017年11月,索尔维推出新的碳纤维增强、可用于植入性器械的射线可穿透聚醚醚酮ZenivaZA-600CF30。该资料具有与皮质骨附近的模量,与植入器械用金属不同的是,它能够经过坚持周围骨安排的正常应力,尽可能削减植入器械对骨密度的影响。
此外,2017年11月,由德国赢创工业集团和吉林大学一起组成的中外合资高新技能企业吉大赢创高功能聚合物(长春)有限公司翱翔项目二期—聚醚醚酮工艺设备晋级项目投产,企业产能增加50%以上,产量将完成翻番。
因为技能壁垒高,出资危险大,我国能够出产PEEK企业较少,包含中研股份、盘锦中润特塑有限公司、长春吉大特塑工程研讨有限公司、广州金发科技等,且相对于威格斯、索尔维等国外PEEK企业,国内企业的出产才能遍及较低。
中研股份是我国PEEK首要的出产商,其PEEK树脂出产运用的是其自行研制的催化剂体系,选用高温缩聚反应和气流涡旋破坏工艺,可出产不同目数的PEEK纯树脂超细粉系列产品;运用柱式叠网超微过滤办法还可出产超高纯PEEK纯树脂颗粒;与耐高温结构资料和电绝缘资料进行复合改性,可出产各种商标的复合改性专用料。2017年2月,中研股份研制出PEEK复丝纤维及PEEK单丝纤维专用料,进一步增强PEEK纤维的归纳稳定性,成功将PEEK纤维面向量产化。
除中研股份外,盘锦中润特塑有限公司的1000吨/年共聚醚醚酮出产设备现已投产和出售,其产能有效地确保了CoPEEK产品质量的稳定性和一致性。
此外,金发科技作为国内改性塑料的龙头企业,选用了共同的技能出产PEEK树脂,商标为VisPEEK,已建成百吨级中试线,正在建造千吨级出产线,现在仅供给部分客户。此外,吴忠文为金发科技的首席科学家、广东省特种工程塑料企业要点试验室主任(金发科技所属试验室),能够预见金发科技在PEEK范畴具有宽广的开展前景。
全体来说,我国在开展PEEK资料方面现已突破了一些关键技能,有些制作商现已完成了千吨级产能。我国也有一些企业从事供给聚醚醚酮树脂的专用料及二次制品的研制,其间中研股份研制出PEEK纤维专用料,PEEK纤维量产化指日可下,工业开展前景达观。针对我国PEEK工业开展现状,未来开展趋势与主张如下:
榜首,开展PEEK/碳纤维复合资料。长期以来,碳纤维增强PEEK复合资料被规划用作航空资料,而跟着加工技能的开展,未来在轿车轻量化、医疗植入器械等范畴具有较大的开展前景。依据不同制作工业与工作条件,研制不同的PEEK/碳纤维预浸料工艺技能与种类,进一步开发接连碳纤维增强PEEK复合资料,降低成本、开拓商场。
第二,加速3D打印PEEK资料开展。近年来,跟着国内外商场对高分子聚合物3D打印的希望和热心越来越高,PEEK在3D打印范畴的开展机会正逐渐闪现。推进PEEK资料的自主研制与加工工艺的立异,包含长丝熔融和粉料激光烧结及其它解决方案,加速在3D打印PEEK资料在航空航天、医疗等范畴运用的脚步。
第三,推进PEEK纤维向工业化开展。PEEK纤维作为新一代纤维制品,国外现已有成功的事例和成型的运用,威格斯凭借规划效益、出产才能和专业技能来加速现有和全新的PEEK纤维商场开展。国内PEEK纤维制品的研制较为落后,有必要加速国产纤维级PEEK树脂原料及PEEK纤维制品的研讨与开发,并进步纺丝技能与相关设备的制作才能,尽快将PEEK纤维面向工业化。
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