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材料论述

我国自主开发聚醚醚酮树脂

     聚醚醚酮树脂是20世纪70年代末由英国ICI公司开发的，在国外已有多年的应用历史。在我国，聚醚醚酮树脂的研究开发已进行了近20年，在合成工艺方面已取得突破性进展，但目前尚未实现产业化。

     聚醚醚酮树脂自从研制出来，一直被作为一种重要的战略性国防军工材料，对许多国家限制出口。在此期间，我国只有一些科研机构在办理了严格的进口申请手续后，才能少量进口。随着聚醚醚酮树脂在汽车、电子、机械等民用领域的广泛应用，其出口限制开始逐渐放宽。为了满足我国国防事业的发展和民用的急需，聚醚醚酮树脂的研制被列入“七五”国家重点科技攻关项目和“863”计划，项目由吉林大学承担。

     “七五”期间，吉林大学特种工程塑料研究中心完成了聚醚醚酮树脂的实验室小试，在全部采用国产原料的情况下，开发出具有自主知识产权的聚醚醚酮树脂合成路线。在此基础上，“八五”期间对聚醚醚酮树脂进行了10吨／年规模的放大，实现了小批量生产，满足了国内军工和民用的急需。   

      考虑到聚醚醚酮树脂产开化的需要，“九五”期间，吉林大学特种工程塑料研究中心又进行了聚醚醚酮树脂30吨／年规模的中试，并在“九五”未通过鉴定验收。对产品的检验结果表明，树脂主要性能指标达到国外同类产品水平，而原料和设备全部立足于国内，降低了生产成本，使国产聚醚醚酮树脂的市场售价可大幅度低于国际市场现价。目前，在国际市场上，聚醚醚酮树脂售价过高是限制其应用的关键，而国产聚醚醚酮树脂率先突破了这一点。国产树脂主要性能虽已达到国外同类产品水平，但由于所采用的原料与国外相比还存在一定差距，所以国产树脂在纯度和色泽方面还有待进一步提高。

      2001年未，由长春吉大高新材料有限责任公司投资1亿元建设的一期300吨／年聚醚砜树脂生产车间已建成投产，二期500吨／年聚醚醚酮树脂项目已于2001年8月被国家计委批准为“十五”产业化示范工程，已于2002年底建成投产。现在，长春吉大高新材料有限责任公司己成为继VICTREX  PLC公司之后，最先采用本国专利技术商品化生产聚醚醚酮树脂的公司。我国聚醚醚酮树脂的产业化指日可待。

      20世纪90年代以来，国内石化行业进口了2000多台往复式气体压缩机，这些压缩机均采用进口聚醚醚酮树脂阀片，在国产聚醚醚酮树脂批最生产前，仅石化行业每年就需耗资5000万元人民币用以更换这种阀片。国产聚醚醚酮树脂批量生产后，温州中大冶化机械有限公司、温州市建庆实业公司等原金属阀片生产厂家与吉大高新材料有限责任公司合作，采用国产树脂成功试制出聚醚醚酮树脂阀片，其性能与进口产品相当，而售价不到进口阀片的一半。国产聚醚醚酮阀片由于价格优势，很快占领了国内市场。

      在这个成功经验的推动下，吉大高新材料有限责任公司又与江苏泰仓磁力泵厂、张家港纺织机械配件厂、大庆电泵公司、上海材料研究所等单位合作，先后研制成功一系列过去全部依靠进口的聚醚醚酮树脂制品。目前，国内已有近40家客户开始采用国产聚醚醚酮树脂试制相关制品。聚醚醚酮树脂的批量生产带动了国内聚醚醚酮树脂制品行业的发展。

      虽然聚醚醚酮树脂在我国已实现了批量生产，但与国外公司相比，国产聚醚醚酮树脂在应用开发上还存在问题。一是在适合各种不同需要的专用料开发上与国外还有很大差距。从最新资料得知，仅在日本市场，VICTREX PLC公司提供的标准牌号聚醚醚酮树脂就有十多种。另外还有自润滑、抗静电等一些特殊牌号的树脂可供选择，而国产聚醚醚酮树脂却只有简单的几个牌号。根据不同需要开发多品种专用料、扩大其应用范围将是聚醚醚酮树脂今后的开发重点。二是国外聚醚醚酮树脂除有上述不同牌号的粉料、粒料外还有专门厂家生产各种牌号、规格的管材、棒材、片材等不同型材树脂供应市场，而国内由于设备所限制还不能生产这些型材，使国产聚醚醚酮树脂的应用开发受到很大限制。因此，开发多品种专用料是今后的发展方向。

  ［《名词点击》］

  聚醚醚酮树脂是一种高结晶性的芳族线性热塑性特种树脂。它兼具有芳香族热固性树脂的耐热性、化学稳定性及热塑性树脂的易加工等特性，综合性能优良，通常采用注射成型、挤出成型、模压成型、吹塑成型等方法加工成型。

聚醚醚酮树脂复合材料研究进展

     20世纪80年代中期开始，聚醚醚酮树脂在英、美等发达国家的航空、航天工业得到应用；90年代以来，聚醚醚酮树脂开始进入民用领域，成为当今最热门的高性能工程塑料之一。

    为了满足制造高精度、耐热、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳和抗冲击零部件的要求，对聚醚醚酮树脂进行共混、填充、纤维复合等增强改性处理，以得到性能更加优异的聚醚醚酮树脂合金或聚醚醚酮树脂复合材料。

    聚醚醚酮树脂可与其它聚合物共混来改善其性能。聚醚醚酮树脂与聚醚酮树脂共混可得到具有特定熔点和特定玻璃化温度的复合材料，该材料的加工成型性能得到改善。聚醚醚酮树脂与聚醚砜树脂共混后的复合材料，在具有良好力学性能的同时，又使阻燃性能得到提高。

    在聚醚醚酮树脂中加入专用酚醛树脂制成的材料具有特殊的抗摩擦性能。聚醚醚酮树脂与聚四氟乙烯树脂共混制成的复合材料，在保持聚醚醚酮树脂高强度和高硬度的同时，还具有突出的耐磨性，可用于制造滑动轴承、动密封环、滑履等机械零部件。

    聚醚醚酮树脂常与碳纤维和玻璃纤维等多种纤维增强改性，制成高性能复合材料。纤维增强的聚醚醚酮树脂复合材料具有优异的抗蠕变、耐湿热、耐老化和抗冲击性能。在聚醚醚酮树脂中加入碳纤维或玻璃纤维可大幅度提高材料的拉伸和弯曲强度。用碳纤维增强复合材料制造的高温动密封环已成功应用在大型化工和发电设备上。聚醚醚酮树脂中加入晶须可提高材料的硬度、刚性及尺寸稳定性，用于制造大型石化生产线上的氢气压缩机和石油气压缩机的环状、网状和菌状阀片。

    为了得到性能更优异的复合材料，经常用ZrO2、CuO等无机粉体材料来增强改性聚醚醚酮树脂。聚醚醚酮树脂经Cu0改性后。摩擦系数降低，磨损率也减小，成为制造自润滑零件的优选材料。

    用无机纳米粉体材料填充增强改性的聚醚醚酮树脂复合材料，是集有机树脂的高性能和无机纳米粒子的诸多特性于一身的新型复合材料。它可显著改善聚醚醚酮树脂的抗冲击和耐摩擦性能，同时提高聚醚醚酮树脂的刚性和尺寸稳定性，可进一步拓宽聚醚醚酮树脂的应用范围。但目前的研究仅限于聚醚醚酮树脂与ZrO2、Si3N4等极少数的无机纳米粉体材料的复合，并且只能采取直接机械混合和超声波分散的工艺方法来分散纳米粒子，而采用模压成型、挤出造粒和注射成型等制取聚醚醚酮复合材料的工艺至今未取得突破性进展。聚醚醚酮树脂与无机纳米粉体的复合工艺至今仍是有待解决的难题。

    目前，国内已有上海大学材料学院、上海材料研究院、江苏理工大学等单位从事聚醚醚酮树脂复合材料的研究开发工作。

聚醚醚酮树脂的应用

     VICTREX PLC公司是世界上聚醚醚酮树脂的最大制造商，其生产的聚醚醚酮树脂已在很多领域得到应用。日前，就聚醚醚酮树脂的应用开发情况，VICTREX PLC公司亚太区市场经理朱伟雄先生作了详细的介绍。

    据朱伟雄先生介绍，聚醚醚酮树脂是一种性能优异的特种工程塑料，具有优良的耐摩擦、阻燃、抗水解和抗辐射性能，它的耐高温性能突出，分子稳定性好，易于加工成型。由于具有上述优异性能，聚醚醚酮树脂在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域得到广泛应用。

    一，航空航天领域   聚醚醚酮树脂最早是在航空、航天领域获得应用。朱伟雄先生气介绍说，由于聚醚醚酮树脂优异和特殊的性能，所以在问世之初，它是被作为一种军工材料应用于航空、航天领域的，后来才逐渐进入民用领域。聚醚醚酮树脂可以替代铝和其它金属材料制造各种飞机零部件。聚醚醚酮树脂密度小，加工性能好，因此可直接加工成型要求精细的大型部件。聚醚醚酮树脂还具有良好的耐雨水侵蚀性能，可用于制造飞机外部零件。聚醚醚酮树脂本身具有优异的阻燃性能，燃烧时的发烟量和有毒气体的散发量也很少，因此该树脂常用来制造飞机内部部件。当飞机发生火灾时，它固有的阻燃性能和极少的烟尘和毒气排放量，降低了火灾的危害。

    二，汽车制造业   长期以来，聚醚醚酮树脂一直成功用于汽车制造业。朱伟雄告诉记者，大众、尼桑、通用汽车、克莱斯勒等世界著名的汽车厂商都是VICTREX PLC公司的客户。聚醚醚酮树脂具有良好的耐摩擦性能和机械性能，可取代金属作为制造发动机内罩的原材料，用其制造的轴承、垫片、密封件、离合器齿环等各种零部件在汽车的传动、刹车和空调系统中被广泛采用。

    三，电子信息产业  聚醚醚酮树脂具有优良的电气性能，是理想的电绝缘体，在高温、高压和高湿度等恶劣的工作环境条件件下，聚醚醚酮树脂的绝缘性仍能有效保留。正是由于这些特性，电子信息领域才逐惭成为聚醚醚嗣树脂第二大应用领域。聚醚醚酮树本身纯度很高，机械和化学性能稳定，这使得硅片加工过程中的污染得到降低。由于纯度高，在输送超纯水采用聚醚醚酮树脂制作的管道、阀门和泵，可使超纯水在输送过程中不会受到污染。聚醚醚酮树脂在很大的温度范围内不变形，用其制作的零部件可经受热焊处理的高温环境。根据这一特性，在半导体工业中，聚醚醚酮树脂常用来制造晶圆承载器、电子绝缘膜片以及各种连接器件。

    四，工业领域  聚醚醚酮树脂具有良好的机械性能、耐化学腐蚀和耐高温性能，能够经受高达2,5万Pa的压力和260℃的高温，作为一种半结晶的工程塑料，聚醚醚酮树脂不溶于浓硫酸以外的所有溶剂。在化学工业和其他加工业中，聚醚醚酮树脂常用来制作压缩机阀片、活塞环、密封件和各种化工用泵体、阀门部件。用该树脂代替不锈钢制作涡流泵的叶轮，可明显降低磨损程度和噪音级别，具有更长的使用寿命。除此之外，由于聚醚醚酮树脂符合管组件材料的规格要求，在高温下仍可使用各种粘合剂进行粘接，所以现代连接器将是其另一个潜在的应用市场。

    五，医疗领域  聚醚醚酮树脂可在134。C下经受多达3000次的循环高压灭菌，这一特性使其可用于生产灭菌要求高、需反复使用的手术和牙科设备。聚醚醚酮树脂在热水、蒸汽、溶剂和化学试剂等条件下可表现出较高的机械强度、良好的抗应力性能和水解稳定性，用它可制造需要马温蒸汽消毒的各种医疗器械。聚醚醚酮树脂不仅具有质量轻、无毒、耐腐蚀等优点，还是与人体骨骼最接近的材料，可与肌体有机结合，所以用聚醚醚酮树脂代替金属制造人体骨骼是其在医疗领域的又一重要应用。

随着科学技术的发展，许多新技术在汽车制造业、化学工业以及电子信息产业得到应用，这些新技术的应用，对聚醚醚酮树脂材料提出了更高的要求。朱伟雄先生说，为了拓展聚醚醚酮树脂新的应用领域，VICTREX PLC公司一直致力于开发树脂新品种及其应用工艺，并已取得了一些成果。如新近推出的聚醚醚酮液态涂料，就是通过常用的液态悬浮涂料技术开发出的一种复合改性涂料。粉未喷涂技术是VICTREX PLC公司正在开发的一种新技术，目前已研制出了粉末直径在25～60μm之间的聚醚醚酮树脂精细粉末，这使得粉末喷涂的工岂开发成为可能。朱伟雄先生解释说，所谓粉末喷涂，就是通过静电喷涂、流化床喷涂和等离子涂覆等技术，将聚醚醚酮树脂的精细粉末涂覆在金属表面。金属部件表面的聚醚醚酮树脂涂层可大幅度提高和改善金属部件耐腐蚀、耐磨损、隔热和绝缘等性能。可以预见，粉末喷涂工艺在化工防腐、家用电器、电子、机械等领域将有较好的应用前景。

聚醚醚酮制品应用举例

  【新 成 果】

聚 醚 醚 酮 酮 树 脂

      聚醚醚酮酮树脂(PEEKK)是由专林大学特种工程塑料研究中心研制的比聚醚醚酮树脂耐热等级更高的树脂，与国外新品种树脂聚醚酮树脂性能相近。由于聚醚醚酮酮树脂主链分子结构中的酮醚键的比例由聚醚醚酮树脂的1：2提高到1：1，增加了分子链的刚性。从而使聚醚醚酮酮树脂的熔点达到363℃，但其物理性能和加工性能仍保留聚醚醚酮树脂的特点。  

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