由其優(yōu)異的高的機械強度、耐高的熱性、耐化學的腐蝕性以及良好的生物相容性等特點,聚醚醚酮(PEEK)已廣泛地被應用于航空航天、醫(yī)療器械、汽車及電子等領域。通過對常見的測試項目、典型的性能數(shù)據(jù)以及國家的相關(guān)測試標準的對比對PEEK材料的性能的深入的分析.。
1. 主要測試項目
PEEK 的性能測試通常包括以下幾類:
- 力學性能
- 拉伸性能:拉伸強度、拉伸模量、斷裂伸長率(常用標準 ISO 527)。
- 彎曲性能:彎曲強度、彎曲模量(常用標準 ISO 178)。
- 沖擊韌性:Izod 或 Charpy 缺口沖擊強度(標準 ASTM D256、ISO 179)。
- 硬度:洛氏硬度或肖氏硬度(標準 ASTM D785、ISO 868)。
- 熱性能
- 熱變形溫度(HDT,標準 ISO 75)。
- 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)與熔點(Tm)(常用 DSC 測定,標準 ISO 11357)。
- 熱膨脹系數(shù)與熱導率(標準 ASTM D696、ASTM E1461)。
- 物理與化學性能
- 密度(標準 ISO 1183)。
- 吸水率(標準 ISO 62)。
- 耐化學性:常見溶劑、酸、堿環(huán)境下的質(zhì)量或強度變化。
- 阻燃等級(如 UL94 V?0)。
- 耐磨性與疲勞性能
- 磨損測試(如 Pin?on?disk)。
- 疲勞壽命(W?hler 曲線,動態(tài)循環(huán)測試)。
2. 典型性能數(shù)據(jù)(未增強 PEEK)
由商業(yè)級的未經(jīng)增強的PEEK的典型的測試值(各廠商各牌號均有所不同)可看出:
性能 典型數(shù)值 測試標準
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密度 1.30–1.32?g/cm3 ISO?1183
拉伸強度 90–110?MPa ISO?527
拉伸模量 3–4?GPa ISO?527
斷裂伸長率 30–50?% ISO?527
彎曲強度 150–170?MPa ISO?1783132
彎曲模量 3.5–4.0?GPa ISO?1783334
Izod 沖擊強度(缺口) 1.2–4?kJ/m2 ASTM?D2563536
熱變形溫度(1.82?MPa) 約 340?°C ISO?753738
玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg) 143–145?°C ISO?113573940
熔點(Tm) 334–343?°C ISO?113574142
24?h 吸水率 0.1–0.15?% ISO?624344
阻燃等級 UL94?V?0 UL?944546
但值得注意的是,無論增強的程度如何,對增強型的PEEK的拉伸/彎曲的模量都能相對的提高至10-18GPa,強度也相應的提高,但其斷裂的伸長率卻都將明顯的降低。
3. 測試標準與注意事項
- 國際常用標準:ISO、ASTM 是 PEEK 測試的主要依據(jù),具體項目前文已標注。
將試樣的標準樣條通過注塑、壓塑或3D的FDM等先進的制造工藝加工后,均將其精心地制作成標準的樣條,保證其表面完美無缺、尺寸的完全符合國家的相關(guān)標準。
- 環(huán)境條件:多數(shù)力學測試在 23?°C、50% RH 下進行;高溫測試需控制爐溫均勻性。
- 測試速度:拉伸測試常用 5?mm/min,彎曲測試通常為 2?mm/min5152。
4. 應用關(guān)聯(lián)性能
- 醫(yī)療植入:需測試生物相容性(ISO 10993)、疲勞壽命(如脊柱植入物的動態(tài)彎曲疲勞)5354。
將對航天航空的長期熱老化后的材料的性能保持、阻燃及低煙毒性的要求逐一做出相應的技術(shù)設計和工藝的研究開發(fā)。
- 3D 打印 PEEK:層厚與打印方向?qū)姸扔绊戯@著,最優(yōu)工藝常為層厚 300?μm、 raster 角 0°55。
通過對其的多方面的測試與對其的相關(guān)的數(shù)據(jù)的深入的分析就可對PEEK材料的各個性能的指標是否能滿足其所對應的特定的工程或醫(yī)療的應用的要求做出全面的比較和評價.。結(jié)合了對相關(guān)的行業(yè)標準的深入挖掘和對特定應用的如人體植入、高溫的齒輪等的深入的設計的思考,我們才能真正的為其量身定制出一套切合實際的測試方案.。
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