LFT-G PEEK Polyetheretherketon-Verbundwerkstoff mit langen Kohlenstofffasern, thermoplastisches Harz

PEEK-LCF

Polyetheretherketon (abgekürzt PEEK) hat nicht nur hervorragende mechanische, hitze- und chemikalienbeständige Eigenschaften, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine gute Lagerverzahnung, sondern ist nach Polytetrafluorethylen (PTFE) ein weiteres gutes selbstschmierendes Material. Es hat eine bessere Tragfähigkeit und Verschleißfestigkeit als PTFE und eignet sich besonders gut für Umgebungen ohne Schmierung, bei niedriger Geschwindigkeit und hoher Belastung, hohen Temperaturen, Feuchtigkeit, Verschmutzung, Korrosion und anderen rauen Bedingungen. Auf dieser Grundlage verbessert die Zugabe von Kohlenstofffasern nicht nur die mechanischen Eigenschaften, sondern hat auch einen wichtigen Einfluss auf die Reibungseigenschaften.

Bei Raumtemperatur verdoppelte sich die Zugfestigkeit des mit 30 % Kohlenstofffasern verstärkten PEEK-Verbundwerkstoffs und erreichte bei 150 °C das Dreifache. Gleichzeitig verbesserten sich auch die Schlagfestigkeit, Biegefestigkeit und der Elastizitätsmodul des verstärkten Verbundwerkstoffs erheblich, die Dehnung wurde stark reduziert und die thermische Verformungstemperatur konnte 300 °C überschreiten. Die Aufprallenergieabsorptionsrate des Verbundwerkstoffs wirkt sich direkt auf die Aufprallleistung des Verbundwerkstoffs aus. Der mit Kohlenstofffasern verstärkte PEEK-Verbundwerkstoff weist eine spezifische Energieabsorptionskapazität von bis zu 180 kJ/kg auf.

Die Verstärkungswirkung von Kohlefasern kann auch der thermischen Erweichung von PEEK widerstehen und bis zu einem gewissen Grad einen Transferfilm mit sehr hoher Festigkeit bilden, der den Kontaktbereich wirksam schützen kann. Daher sind der Reibungskoeffizient und die spezifische Verschleißrate des kohlenstofffaserverstärkten PEEK-Verbundwerkstoffs deutlich niedriger als die von reinem PEEK. Unter denselben Versuchsbedingungen ist die Reibungs- und Verschleißfestigkeit von kohlenstofffaserverstärkten PEEK-Verbundwerkstoffen offensichtlich besser als die von glasfaserverstärkten PEEK-Verbundwerkstoffen, und die Verbesserungswirkung von Kohlefasern auf die Verschleißfestigkeit von Materialien ist mehr als fünfmal so hoch wie die von Glasfasern bei gleicher Dosierung. Kohlefaserverstärkter PEEK-Verbundwerkstoff wird bei der Teileherstellung verwendet, wodurch Oberflächenrisse in Metall- oder Keramikmaterialien wirksam vermieden werden können, und seine hervorragenden tribologischen Eigenschaften übertreffen sogar die von Polyethylen mit ultrahoher Molmasse.

TDS

Anwendung

Long carbon fiber reinforced PEEK is mainly applied in the following four areas:

1. Electronic and electrical appliances

PEEK can maintain good electrical insulation in the harsh environment such as high temperature, high pressure and high humidity, and has the characteristics of non-deformation in a wide temperature range, so it is used as an ideal electrical insulation material in the field of electronic and electrical appliances. The mechanical properties, chemical corrosion resistance, radiation resistance and high temperature resistance of polyether ether ketone reinforced by carbon fiber have been further improved, and its application fields have been further expanded.

2. Aerospace

Polyether ether ketone PEEK has the advantages of low density and good workability, so it is easy to be directly processed into high-demand parts, and carbon fiber reinforced polyether ether ketone composite material further enhances the overall performance of polyether ether ketone, so it is increasingly used in aircraft manufacturing. The fairing on Boeing's 757-200 series aircraft, for example, is made from carbon-fiber reinforced PEEK. In addition, Gereedschappen Fabrick of Amsterdam, the Netherlands, used a 30% carbon fiber reinforced PEEK composite to build a larger component and demonstrated that its mechanical properties could be used in aircraft balancing devices.

3. Automotive

Automobile energy consumption is closely related to vehicle weight. Automobile lightweight can not only reduce fuel consumption and exhaust emissions, but also improve power performance and safety, which is an effective way to save energy. In addition to the lightweight design of the structure, the use of lightweight materials is a more direct method. With its advantages of low density, good performance and convenient technology, carbon fiber reinforced polyether ether ketone composites are more and more frequently used in the automobile industry, and show great potential of replacing steel with plastic. For example, Robert Bosch GmbH uses carbon fiber reinforced PEEK instead of metal as a feature of ABS. The lighter composite part reduces moment of inertia, which minimizes reaction times, greatly enhances the overall system's reactivity, and reduces costs compared to previously used metal parts.

4. Healthcare

Derzeit sind Polytetrafluorethylen, Polymilchsäure, Silikonkautschuk und Dutzende anderer medizinischer Polymermaterialien erhältlich. Aus biomedizinischer Sicht sind diese Materialien jedoch nicht ideal, da sie bei der Verwendung einige Nebenwirkungen aufweisen. PEEK-Harz ist aufgrund seiner Ungiftigkeit, seines geringen Gewichts, seiner Abriebfestigkeit und anderer Vorteile das Material, das dem menschlichen Skelett am nächsten kommt und sich organisch mit dem Körper verbinden kann. Daher wurden Polyetheretherketonharz und seine Verbundmaterialien in den letzten Jahren eingehend untersucht und in der Wirbelsäule und in Gelenken als orthopädische Implantate eingesetzt. Im Vergleich zu Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht (UHMPE) weist kohlenstofffaserverstärktes Polyetheretherketon eine höhere Verschleißfestigkeit und bessere Biokompatibilität auf und ist ein ideales Material für zukünftige Acetabulum-Prothesen. Durch einen Vergleich der Zytotoxizität von kohlenstofffaserverstärktem Polyetheretherketon mit Titanlegierungen wurde festgestellt, dass die beiden Materialien eine ähnliche Zytokompatibilität aufweisen. Kohlenstofffaserverstärkte Polyetheretherketon-Verbundstoffe können in Zukunft als alternative Materialien für orthopädische Fixierungsvorrichtungen verwendet werden. Zu den bestehenden typischen Anwendungen in China zählen medizinische Instrumente wie die von Wuxi Zhishang New Material Technology Co., LTD. verwendete kohlenstofffaserverstärkte PEEK-Knochenfixierungshalterung und Visierhalterung, die sich durch gute Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit sowie Feuchtigkeits- und Hitzebeständigkeit auszeichnen und voraussichtlich in weiteren hochwertigen medizinischen Instrumenten zum Einsatz kommen werden.

Xiamen LFT Verbundkunststoff Co., Ltd.