प्लास्टिक सामग्री के बीच, पॉलीथरथेटोन (पीक) एक बहुत ही विशेष इंजीनियरिंग प्लास्टिक है। इसका उच्च - तापमान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, पहनने का प्रतिरोध, और हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध इसे एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, मेडिकल, ऊर्जा और शक्ति के साथ -साथ मशीनरी के बाद अत्यधिक मांग करता है। नीचे, हम विस्तार से बताते हैं कि प्लास्टिक क्या है।
Polyetheretherketone सामग्री की परिभाषा
PolyethereTheketone, या Peek, एक थर्माप्लास्टिक बहुलक है जो केवल आंशिक रूप से क्रिस्टलीय है। इसमें सुगंधित रिंग, ईथर लिंकेज और कीटोन समूह हैं। यह Polyaryletherketone (PAEK) परिवार का सबसे व्यावसायिक रूप से सफल सदस्य है। ईथर बॉन्ड (- o -) और कीटोन समूह (- c (o) -) जो अपने आणविक श्रृंखलाओं को जोड़ते हैं, एक बहुत ही संगठित क्रिस्टलीय संरचना बनाते हैं जो इसे महान यांत्रिक और थर्मल स्थिरता देता है। Victrex ने 1981 में ICI से संबंधित कंपनी को खरीदा, जिससे यह दुनिया में सबसे लोकप्रिय उच्च - प्रदर्शन इंजीनियरिंग प्लास्टिक बन गया। ICI ने पहली बार इसे 1978 में यूके में बनाया था।
आणविक संरचना का लाभ
ईथर लिंक अणु को अधिक लचीला बनाता है, जबकि बेंजीन रिंग इसे अधिक कठोर बनाती है। कीटोन समूह इंटरमॉलेक्युलर बलों को मजबूत बनाता है। ये तीन चीजें 343 डिग्री के पिघलने बिंदु पर पीक की संरचना को स्थिर रखने के लिए एक साथ काम करती हैं और एक लंबी - टर्म ऑपरेटिंग तापमान 260 डिग्री तक। यह असामान्य संरचना इसे अपनी मूल ताकत का 90% से अधिक रखने की सुविधा देती है, यहां तक कि विमान इंजनों के नैकेल जैसे बहुत गर्म स्थानों में भी।
नामकरण रसायन के लिए नियम
पूरा नाम "पॉलीइथरकेटोन" आणविक श्रृंखला संरचना का वर्णन करता है: पॉली (बहुलक) + ईथर (ईथर बॉन्ड) × × 2 + ketone (केटोन समूह)।
यह नामकरण योजना यह स्पष्ट करती है कि रासायनिक मेकअप क्या है, और यह सामग्री विज्ञान में चीजों को नाम देने का एक सामान्य तरीका है।
कोर परफॉर्मेंस पैरामीटर्स ऑफ पॉलीथरथेटोन मटेरियल
भौतिक और यांत्रिक गुण
| संपत्ति | मूल्य पहुंच | तकनीकी महत्व |
|---|---|---|
| घनत्व | 1.3-1.35 ग्राम/सेमी। | एल्यूमीनियम का केवल आधा घनत्व, उपकरण के वजन को काफी कम करना |
| तन्यता ताकत | 90-100 एमपीए (अनफिल्ड राल) | एल्यूमीनियम मिश्र धातु की तुलना (6061-T6 में 290 MPa की तन्यता ताकत है) |
| लचीले -मापक | 3.6 जीपीए (अनफिल्ड राल) | कार्बन फाइबर सुदृढीकरण के साथ 20 जीपीए तक पहुंच सकते हैं, अधिकांश इंजीनियरिंग प्लास्टिक से बेहतर प्रदर्शन कर सकते हैं |
| तोड़ने पर बढ़ावा | 30%-150% | कठोरता और क्रूरता को जोड़ती है, जटिल तनावों को समझने में सक्षम है |
ऊष्मीय प्रदर्शन
ग्लास संक्रमण तापमान (टीजी): 143 डिग्री, सामान्य इंजीनियरिंग प्लास्टिक (जैसे, पीओएम, जो -60 डिग्री है) से अधिक है।
हीट डिफ्लेक्शन तापमान (HDT): 157 डिग्री (1.8 एमपीए के भार के तहत)। इंजेक्शन मोल्डिंग के बाद बेहतर क्रिस्टलीयता 200 डिग्री से ऊपर एचडीटी को धक्का दे सकती है।
तापमान प्रतिरोध: शॉर्ट - 300 डिग्री के टर्म तापमान का सामना करता है और महत्वपूर्ण गिरावट के बिना 10,000 घंटे के लिए 250 डिग्री पर लगातार काम कर सकता है।
रासायनिक और पर्यावरणीय प्रतिरोध
जंग प्रतिरोध: पूरी तरह से 98% कार्बनिक सॉल्वैंट्स (जैसे, एसीटोन, टोल्यूनि) और अम्लीय और क्षारीय समाधान (पीएच 1-14), केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड को छोड़कर। तीन साल के लिए 30% KOH समाधान में विसर्जन के बाद कोई सूजन नहीं।
हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध: आटोक्लेव स्टीम के साथ 134 डिग्री पर 3,000 नसबंदी चक्रों को पीछे छोड़ते हुए, <0.1%के वजन घटाने के साथ, मेडिकल - ग्रेड स्टेनलेस स्टील के लिए मानक से अधिक।
फ्लेम रिटार्डेंट प्रॉपर्टीज: यह फ्लेम रिटार्डेंट्स को जोड़ने के बिना UL 94 V-0 रेटिंग प्राप्त कर सकता है, और बर्निंग के दौरान जारी धुएं की मात्रा पारंपरिक प्लास्टिक का केवल 1/5 है।
पॉलीइथेथेटोन सामग्री की विनिर्माण और प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी
पोलीमराइजेशन प्रतिक्रिया तंत्र
एक न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन पॉलीकॉन्डेन्सेशन विधि का उपयोग किया जाता है, 4,4 '- difluorobenzophenone और सोडियम बिस्फेनॉल ए के रूप में कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है। उच्च - तापमान पोलीमराइजेशन को एनहाइड्रस पोटेशियम कार्बोनेट के कटैलिसीस के तहत डिपेनिल सल्फोन विलायक में किया जाता है। ध्यान दें कि इस प्रतिक्रिया के लिए सख्ती से नियंत्रित निर्जल वातावरण (नमी सामग्री <50 पीपीएम) की आवश्यकता होती है। माइक्रोवेव - असिस्टेड पॉलीमराइजेशन पारंपरिक रिफ्लक्स विधि में 24 घंटे से प्रतिक्रिया समय को 3 घंटे तक कम कर सकता है।
प्रमुख मोल्डिंग प्रक्रिया पैरामीटर
अंतः क्षेपण ढलाई:
मोल्ड तापमान: 160-190 डिग्री (क्रिस्टलीकरण को बढ़ावा देने के लिए)
पिघला हुआ तापमान: 370-420 डिग्री (थर्मल अपघटन से बचने के लिए)
इंजेक्शन दबाव: 70-140 एमपीए (जटिल संरचनाओं को भरने के लिए)
नोट: अनफिल्ड ग्रेड का संकोचन 1.2 - 2.4%है, जबकि कार्बन फाइबर-प्रबलित ग्रेड को 0.1-1.1%तक कम किया जा सकता है।
3 डी प्रिंटिंग तकनीक:
एफडीएम का उपयोग करते समय, नोजल तापमान को 360-400 डिग्री के बीच नियंत्रित किया जाना चाहिए, और वारपिंग को कम करने के लिए 120 डिग्री पर बनाए रखा गया गर्म बिस्तर।
Polyetheretherketone सामग्री का उपयोग
एयरोस्पेस
एयरबस A350 कार्गो होल्ड ड्रेनेज सिस्टम एल्यूमीनियम मिश्र धातु के बजाय विकट्रेक्स पीक कम्पोजिट सामग्री का उपयोग करता है, जिससे वजन 50%कम हो जाता है। यह - से 50 डिग्री से 120 डिग्री तक चरम तापमान में उतार -चढ़ाव का सामना करता है और 100,000 चक्र थकान परीक्षण पास कर चुका है। इसका कम धुआं और कम विषाक्तता (एसडीआर से कम या 15 से कम) दूर 25.853 अग्नि सुरक्षा मानकों को पूरा करता है, जिससे यह अगली पीढ़ी के यात्री विमान के अंदरूनी हिस्सों के लिए पसंदीदा सामग्री बन जाता है।
चिकित्सा
आर्थोपेडिक्स:
कार्बन फाइबर के लोचदार मापांक - प्रबलित पीक इंटरबॉडी फ्यूजन पिंजरों (8-12 gpa) से निकटता से मानव कॉर्टिकल हड्डी (10-30 GPa) से मेल खाता है, जो प्रभावी रूप से तनाव परिरक्षण को कम करता है। यूएस एफडीए ने इसे 20 से अधिक प्रकार के प्रत्यारोपण में उपयोग के लिए अनुमोदित किया है, जिसमें गर्भाशय ग्रीवा और काठ की रीढ़ शामिल हैं।
इलेक्ट्रोसर्जिकल उपकरण:
सोलवे के केटस्पायर® पीक पाउडर को धातु के कैनुलस की सतह पर छिड़का जाता है, जो केवल 0.0645 मिमी की कोटिंग मोटाई प्राप्त करता है। यह वोल्टेज को 10kV और 1,000 चक्रों से अधिक एथिलीन ऑक्साइड नसबंदी से अधिक कर देता है। यह पहले से ही दा विंची सर्जिकल रोबोट के मुख्य घटकों में उपयोग किया जाता है।
खाद्य प्रसंस्करण मशीनरी घटक
पॉलीथरथेकेटोन (पीक) एक ऐसी सामग्री है जो सफाई और कीटाणुशोधन (कोई हानिकारक पदार्थों को जारी नहीं करना) के लिए प्रतिरोधी है, कम सतह प्रवास और घर्षण प्रतिरोध को प्रदर्शित करता है, और भोजन संपर्क मानकों का अनुपालन करता है। विशिष्ट अनुप्रयोगों में डेयरी उत्पादन लाइनों में वाल्व कोर, बेकरी उपकरणों में कन्वेयर बेल्ट लिंक और जूस प्रेस में फ़िल्टर समर्थन फ्रेम शामिल हैं।
बुशिंग, बीयरिंग, सील, और सपोर्ट रिंग
पॉलीथरथेकेटोन (पीक) कम घर्षण, उच्च भार क्षमता और संक्षारण प्रतिरोध के संयुक्त लाभों के लिए धन्यवाद भागों में धातु और पारंपरिक प्लास्टिक की जगह ले रहा है।
बुशिंग और बीयरिंग: कार्बन फाइबर - प्रबलित पीक घर्षण का एक गुणांक 0.15 (सूखे घर्षण की स्थिति) के रूप में कम है, कांस्य बीयरिंगों की तुलना में 40% कम है। 10 एमपीए के भार और 150 डिग्री के वातावरण में, इसकी पहनने की दर केवल 0.001 मिमी/(एन · एम) है, जिससे यह रासायनिक पंप झाड़ियों और ऑटोमोटिव ट्रांसमिशन बीयरिंगों के लिए उपयुक्त है।
सील और सपोर्ट रिंग: कच्चे तेल निष्कर्षण के अम्लीय वातावरण में (h₂s और co₂ युक्त), Peek v - के छल्ले नाइट्राइल रबर के 10 बार एक सीलिंग जीवन प्रदान करते हैं। एक हाइड्रोलिक उपकरण निर्माता ने 30 एमपीए दबाव में पारंपरिक पीटीएफई के छल्ले की रेंगने की विफलता की समस्या को दूर करने के लिए पीक सपोर्ट रिंग को नियोजित किया, जो कि उनके सेवा जीवन को 3,000 घंटे से 15,000 घंटे तक बढ़ाता है।
Polyetheretherketone सामग्री और इसी तरह की सामग्री के बीच तुलना
| प्रदर्शन सूचक | तिरछी | पीटीएफई | पी | अनुकरणीय |
|---|---|---|---|---|
| लंबी - टर्म सर्विस टेम्परेचर | 260 डिग्री | 250 डिग्री | 210 डिग्री | 300 डिग्री |
| तन्यता ताकत | 90-100 एमपीए | 25-35 एमपीए | 100-110 एमपीए | 80-100 एमपीए |
| घर्षण के गुणांक | 0.35-0.45 | 0.03-0.05 | 0.25-0.35 | 0.2-0.3 |
| ढांकता हुआ ताकत | 50 केवी/मिमी | 50-150 केवी/मिमी | 30-40 केवी/मिमी | 20-30 केवी/मिमी |
| प्रसंस्करण लागत | अत्यंत ऊंचा | मध्यम | मध्यम | अत्यंत ऊंचा |
अनुशंसित चयन:
उच्च - तापमान और उच्च - दबाव अनुप्रयोगों के लिए: PEEK (गर्मी और हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध) पसंद किया जाता है।
अल्ट्रा - कम घर्षण आवश्यकताओं के लिए: PTFE को प्राथमिकता दी जाती है, लेकिन ताकत से समझौता किया जाता है।
उच्च - आवृत्ति इन्सुलेशन के लिए: PEI अधिक लागत - प्रभावी विकल्प प्रदान करता है, लेकिन इसका तापमान प्रतिरोध सीमित है।
उपवास
प्रश्न: क्या पीक को पुनर्नवीनीकरण किया जा सकता है?
A: वर्तमान में, रीसाइक्लिंग दर 10% से कम है, मुख्य रूप से उच्च - तापमान प्रसंस्करण की उच्च ऊर्जा खपत और पुनर्नवीनीकरण सामग्री के गुणों में 30% गिरावट के कारण। Victrex बंद - लूप रीसाइक्लिंग तकनीक विकसित कर रहा है जो रीसाइक्लिंग दर को 85%तक बढ़ाने के लिए सुपरक्रिटिकल फ्लुइड डिपोलाइमराइजेशन का उपयोग करता है।
प्रश्न: धातु के लिए कैसे बंधुआ है?
एक: रासायनिक एंकर (जैसे कि 3M DP460 एपॉक्सी चिपकने वाला) या भौतिक आवेषण (ढाला धातु आवेषण) का उपयोग किया जा सकता है। एक मोटर वाहन निर्माता एक एल्यूमीनियम मिश्र धातु सिलेंडर में एक हस्तक्षेप फिट के साथ एक पीक पिस्टन इकाई का उपयोग करता है, जो बिना ढीले किए 10,000 घंटे के लिए 200 डिग्री पर संचालित होता है।
प्रश्न: सेमीकंडक्टर उद्योग में पीक की सीमाएं क्या हैं?
A: Although it can achieve 99.999% purity, particle release (>0.1μm) को नियंत्रित किया जाना चाहिए<100 particles/g. Currently, it is only used in non-critical processes such as wafer carriers. Toray Industries' newly developed ultra-clean grade PEEK, with a particle content of less than 10 particles/g, has entered testing on 14nm chip production lines.
प्रश्न: क्या लंबे समय तक - टर्म आउटडोर उपयोग के लिए उपयुक्त है?
ए: शुद्ध पीक में औसत यूवी प्रतिरोध होता है और सूरज की रोशनी के लंबे समय तक संपर्क के बाद सतह के चॉकिंग (5 वर्षों में लगभग 10% गिरावट) से पीड़ित हो सकता है। हालांकि, कार्बन ब्लैक या यूवी अवशोषक के अलावा मौसम प्रतिरोध को 3 - 5 बार में सुधार कर सकता है, जिससे यह फोटोवोल्टिक पावर प्लांट्स और आउटडोर हाई-वोल्टेज स्विचगियर में उच्च - तापमान कनेक्टर्स के लिए उपयुक्त हो जाता है।
प्रश्न: क्या पीक को वेल्डेड किया जा सकता है? कुछ सामान्य वेल्डिंग तरीके क्या हैं?
A: हाँ, इसे वेल्डेड किया जा सकता है। सामान्य तरीकों में शामिल हैं: ing हॉट प्लेट वेल्डिंग (फ्लैट घटकों के लिए उपयुक्त, वेल्ड ताकत के साथ मूल सामग्री के 80% तक पहुंचने के साथ); ② लेजर वेल्डिंग (0.1 मिमी तक सटीकता के साथ, चिकित्सा उपकरणों में बाँझ सीम के लिए उपयुक्त); और ③ अल्ट्रासोनिक वेल्डिंग (अत्यधिक कुशल, इलेक्ट्रॉनिक घटक पैकेजिंग के लिए उपयोग किया जाता है)। वेल्डिंग तापमान को 343-380 डिग्री (पिघलने बिंदु के ऊपर लेकिन अपघटन तापमान के नीचे) के बीच नियंत्रित किया जाना चाहिए।
प्रश्न: भोजन - ग्रेड पीक और स्टैंडर्ड पीक के बीच क्या अंतर है?
A: फूड - ग्रेड पीक को कड़े माइग्रेशन टेस्ट (जैसे यूरोपीय संघ के निर्देश 10/2011 को पास करना होगा, जो <10mg/dm² की पूर्ण माइग्रेशन सीमा निर्धारित करता है)। उत्पादन के दौरान भारी धातु उत्प्रेरक निषिद्ध हैं, और शुद्धता अधिक है (राख सामग्री <0.01%)। साधारण पीक अवशिष्ट एडिटिव्स के कारण खाद्य संपर्क अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है।
प्रश्न: क्या पुनर्नवीनीकरण पीक सामग्री का प्रदर्शन कम हो जाएगा?
A: पुनर्नवीनीकरण पीक की तन्यता ताकत 15 - 20%तक कम हो जाएगी, और इसकी क्रिस्टलीयता 5 - 8%, मुख्य रूप से उच्च तापमान पर भारी प्रसंस्करण के कारण आणविक श्रृंखला टूटने के कारण। वर्तमान में, पुनर्नवीनीकरण सामग्री का उपयोग केवल गैर-महत्वपूर्ण संरचनात्मक भागों (जैसे सुरक्षात्मक कवर और कोष्ठक) में किया जाता है। उच्च-अंत अनुप्रयोगों (जैसे चिकित्सा और विमानन) को अभी भी कुंवारी सामग्री की आवश्यकता होती है।