Phân Tích Toàn Diện Polyetheretherketone (PEEK)

I. Tính Chất Vật Lý và Hóa Học

Polyetheretherketone (PEEK, CAS No.: 29658-26-2) là một loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật đặc biệt bán tinh thể. Chuỗi phân tử của nó được kết nối xen kẽ bởi liên kết ete (-O-), liên kết xeton (-CO-) và vòng benzen, mang lại cho nó những tính chất tổng hợp vượt trội. Các đặc điểm cốt lõi như sau:

1. Tính Chất Vật Lý

• Tính chất cơ học:
  • Mật độ: 1.3 g/cm³. Mật độ của vật liệu biến đổi thấp hơn nhiều so với kim loại (ví dụ: mật độ hợp kim nhôm là 2.7 g/cm³), mang lại lợi thế nhẹ.
  • Độ bền kéo là 92 MPa, mô đun đàn hồi là 3.8 GPa. Sau khi gia cường bằng sợi carbon, độ bền kéo tăng lên 210 MPa, và độ bền riêng vượt trội hơn thép.
  • Khả năng chống mỏi tuyệt vời. Dưới ứng suất luân phiên, nó có thể thay thế bánh răng kim loại, với tuổi thọ tăng hơn 3 lần.
• Tính chất nhiệt:
  • Điểm nóng chảy là 334°C, nhiệt độ sử dụng liên tục đạt 260°C. Nhiệt độ biến dạng nhiệt (HDT) của loại gia cường sợi thủy tinh là 310°C, và loại gia cường sợi carbon là 320°C.
  • Nhiệt độ phân hủy nhiệt là 550°C. Có thể được xử lý bằng ép phun và đùn trong phạm vi nhiệt độ rộng từ 340~420°C.
• Tính chất hóa học:
  • Khả năng chống ăn mòn cực mạnh. Ngoại trừ axit sulfuric đậm đặc, nó không tan trong bất kỳ dung môi hữu cơ, axit mạnh và kiềm mạnh nào. Hiệu suất không giảm đáng kể sau khi ngâm trong nước sôi 800 giờ.
  • Khả năng chống thủy phân tuyệt vời, có thể sử dụng để khử trùng bằng hơi nước áp suất cao (134°C, 2 giờ), đáp ứng yêu cầu khử trùng cấp y tế.

II. Ứng Dụng Cốt Lõi

Dựa trên các đặc tính "chịu nhiệt cao, độ bền cao, chống ăn mòn và dễ gia công", PEEK được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất cao cấp. Các thị trường phân khúc chính như sau:

1. Y Tế và Sức Khỏe (25% Thị Phần)

• Vật liệu cấy ghép: Sọ giả in 3D, lồng hợp đốt sống, khớp nhân tạo, v.v. Độ bền tích hợp xương cao hơn 40% so với hợp kim titan và không có nguy cơ giải phóng ion kim loại.
• Dụng cụ phẫu thuật: Tay cầm dụng cụ khử trùng nhiệt độ cao và trụ cấy ghép nha khoa, có thể chịu được khử trùng hơi nước áp suất cao lặp lại.
• Thiết bị y tế: Giá đỡ tương thích MRI và vòng đệm máy lọc máu, tránh nhiễu kim loại với kiểm tra hình ảnh.

2. Hàng Không Vũ Trụ (20% Thị Phần)

• Cấu trúc: Cửa động cơ máy bay, khung ghế, bộ phận hạ cánh. Giảm trọng lượng 20%~30% đồng thời cải thiện khả năng chống ăn mòn.
• Linh kiện điện tử: Chất nền cánh năng lượng mặt trời vệ tinh và đầu nối tần số cao, hoạt động ổn định trong nhiệt độ cực đoan từ -200~260°C.

3. Xe Điện (18% Thị Phần)

• Hệ thống điện: Nắp mô-đun động cơ và vòng đệm pin (ví dụ: nhà cung cấp độc quyền cho pin 4680 của CATL), có thể chịu được ăn mòn điện giải và nhiệt độ cao.
• Bộ phận nhẹ: Khớp và ổ trục robot hình người Optimus của Tesla sử dụng PEEK, giảm tổng trọng lượng robot 10 kg và tăng tốc độ di chuyển 30%.

4. Máy Móc Công Nghiệp (22% Thị Phần)

• Bộ phận chống mài mòn: Vòng đệm bơm áp suất cao và ổ trục hộp số. Tuổi thọ gấp 2 lần so với bộ phận kim loại trong điều kiện không bôi trơn.
• Thiết bị hóa chất: Lót lò phản ứng và đường ống vận chuyển chất siêu tinh khiết, có thể chống lại ăn mòn axit và kiềm mạnh.

5. Điện Tử Thông Tin (10% Thị Phần)

• Bán dẫn: Giá đỡ wafer và hộp kiểm tra chip. Lỗ vi xử lý không có ba via, độ ổn định kích thước đạt ±0.01 mm.
• 5G/6G: Vòm tần số cao và bảng mạch in. Tổn thất điện môi thấp đến 0.002, đáp ứng yêu cầu truyền tín hiệu tốc độ cao.

6. Lĩnh Vực Mới Nổi

• Robot hình người: Một robot đơn lẻ cần 6~10 kg vật liệu PEEK, được sử dụng trong mô-đun khớp và bộ phận truyền động để thay thế kim loại nhằm giảm trọng lượng và chống mỏi.
• In 3D: Các bộ phận tùy chỉnh (như vỏ động cơ hàng không) được in bằng công nghệ thiêu kết laser chọn lọc (SLS).