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PEKK 3D打印材料在航天航空的應用

2020-11-06

美國牛津高性能材料公司（Oxford Performance Materials，OPM）從2000年開始研究PEKK，已經開發出相關的材料和應用技術。

OPM公司采用低溫合成技術開發的PEKK產品OXPEKK -LTS具有兩大優點：過程可控和直接產出球形粉末。因為，再研磨過程中會碰到鋸齒狀聚合物，在后續的涂覆和預浸帶制備過程中很難實現均勻的堆疊。而球形的OXPEKK-LTS可以使預浸帶的制備精度更高。現在我們能夠提高預浸帶的性能，同時通過原位聚合（ISC）實現真正的非熱壓罐（OOA）制造，這在原來的帶材尺寸精度下是不可能實現的。

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PEKK的性能依所用單體酰氯的不同而有所差異。以對苯二甲酰氯為原料合成的PEKK在聚芳醚酮主要品種中具有最高玻璃化溫度和熔點。以間苯二甲酰氯為原料合成的PEKK熔點和玻璃化溫度有所降低。在實際生產中大多以對苯二甲酰氯和間苯二甲酰氯的混合物為原料生產PEKK。

1.航空航天

我們知道，在航空航天及其高性能應用方面，允許熱塑性復合材料作為結構材料。聚苯硫醚（PPS）和聚醚醚酮（PEEK）證實它們的性能與成本不同.PPS的優點是成本低，但其玻璃態轉化溫度為90℃，韌性低。PEEK的玻璃態轉化溫度為143℃，且有優異的外觀性能，然而成本過高，應用范圍受到限制，為進一步應用帶來困難。聚醚酮酮PEKK，其玻璃態轉化溫度為156℃，是一種半結晶聚合物。它可以用碳纖維和玻璃纖維單向帶和織物做為增強材料，加工制造連續增強復合材料。PEKK復合材料性能優于PPS復合材料，吸濕性低，在濕熱條件下，Tg降低很小，而且的典型的太空環境下，性能受影響最小。

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瑞典Automated Dynamics公司總裁Robert Langone則表示：“我們對包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）、PEEK和PEKK在內的幾乎所有熱塑性樹脂都進行了研究，某種程度上講，PEKK的晶化速度比PEEK更慢，因此可加工性更強?！蹦鞘遣皇钦f晶化速度更慢會使過程更可控、工藝窗口更寬松呢？Langone補充道：“我認為其較低的熔體粘度是加工性更強的原因。但即使是具有快速晶化能力的最新一代PEKK，與PEEK相比，晶化也不那么容易?！?/span>

2. 3D打印

SmarTech在2017年出版的一份《聚合物及塑料3D打印》十年預測報告中稱：PEEK/PEKK成最賺錢3D打印材料。

SmarTech這份關于聚合物的報告還詳細分析了PEEK和PEKK將逐漸和部分替代ULTEM材料的趨勢：目前，ULTEM材料占據了3D打印先進熱塑性材料的大部分市場份額，但是本身價格相對較高；而另一方面，Stratasys等一些廠商材料擠出設備的成熟和商業化，有利于增加PEEK/PEKK材料的使用，擴大這些材料的應用范圍。

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