PEEK против ПТФЭ: Что лучше для вашего приложения?

1. Введение

Заглядывать (Полиэфишеттон) и ПТФЭ (Политетрафторээтилен) представляют собой высокоэффективные конструкционные полимеры, но с очень разными сильными и слабыми сторонами..

Заглядывать представляет собой полукристаллический, высокая сила, термопласт высокой жесткости с отличным сопротивлением ползучести, стабильность размеров и механические характеристики при высоких температурах; он используется там, где структура, необходимы долговременная механическая надежность и возможность стерилизации..

PTFE ультраинертный фторполимер, известный исключительно низким коэффициентом трения, практически универсальная химическая инертность и отличные диэлектрические характеристики, но низкая механическая прочность., высокая ползучесть (холодный поток) и чувствительность к истиранию.

Суммируя: выбирайте PEEK, когда прочность конструкции, жесткость и низкая ползучесть; выбирайте ПТФЭ, когда основными требованиями являются непревзойденная химическая инертность и снижение трения..

2. Основы материала

Что такое ПИК (ПолиЭфирЭфирКетон)

• Полукристаллический термопласт. (семейство ароматических полиарилэфиркетонов).
• Температура плавления ≈ 343 ° C.; стеклование ≈ 143 ° C..
• Перерабатывается стандартными термопластическими способами. (Инъекционное формование, экструзия, сжатие литья), обрабатываемый и свариваемый (плитка, ультразвуковой, вибрация или лазер в контролируемых установках).
• Типичные использование: подшипники и изнашиваемые детали (заполненные оценки), структурные компоненты, Медицинские имплантаты, детали системы горячего масла, разъемы.

Что такое ПТФЭ (Политетрафторэтилен)

• Фторполимер с полностью фторированной углеродной основой.; высокосимметричный и химически инертный.
• Температура плавления ≈ 327 ° C., но его нельзя перерабатывать в расплаве на обычном термопластическом оборудовании — его обрабатывают экструзией пасты., плунжерная экструзия, компрессионное формование и спекание.
• Выдающаяся химическая инертность, очень низкий коэффициент трения и отличные диэлектрические свойства.
• Типичные использование: уплотнения, прокладки, химические вкладыши, покрытия с низким коэффициентом трения, электрическая изоляция.

3. Ключевые свойства — таблица данных (Типичные диапазоны) и практические заметки

Все числовые диапазоны представляют собой типичные технические рекомендации для обычных коммерческих марок. (чистый полимер). Марки композитов/наполнителей (углерод, стекло, бронза, МоС₂) существенно изменить значения.

Примечания: заполненные оценки (CF-PEEK, ПТФЭ со стеклом/бронзой) изменить множество записей: наполненный углеродом PEEK повышает жесткость и снижает износ; ПТФЭ с бронзовым наполнителем увеличивает несущую способность и устойчивость к истиранию, но повышает трение и плотность.

4. Тепловое поведение & Высокотемпературная производительность

• Заглядывать: сохраняет механическую прочность при повышенных температурах; типичная непрерывная работа до ~200–250 °С, короткие экскурсии выше. Низкое тепловое расширение по сравнению со многими полимерами.; хорошая стабильность размеров и низкая ползучесть при повышенных температурах по сравнению с ПТФЭ.
  Разлагается при температуре выше ~400 °C — необходимо контролировать термическое окисление.. PEEK можно многократно стерилизовать паром. (Автоклав) — важно для медицинского применения.
• PTFE: химически стабилен при высоких температурах и сохраняет низкое трение до ~250–260 °С; при температуре выше ~260–300 °C происходит разложение и токсичные фторированные соединения. (НАПРИМЕР., Hf, хотя точные продукты разложения различаются) выделяются — необходимо учитывать тепловую безопасность.
  Потому что ПТФЭ расползается, его полезная механическая рабочая температура под нагрузкой часто ниже, чем предполагает его термическая стабильность..

Практическое значение: Для структурные компоненты при работе под нагрузкой при высокой температуре выберите Заглядывать; для химические или скользящие поверхности подвергается воздействию высоких температур, но низкой механической нагрузке, PTFE приемлемо.

5. Химическая устойчивость & электрические свойства

• Химическая устойчивость:PTFE приближается к «устойчивому ко всему» — устойчив к сильным кислотам, базы, растворители, окислители и часто выбирается там, где ни один другой полимер не выживет..
  Заглядывать обеспечивает превосходную стойкость к углеводородам, масла, пар и множество растворителей; однако, концентрированные сильные окислители и элементарный фтор PEEK.
  Для многих применений химической обработки подходит PEEK.; для самых агрессивных химикатов ПТФЭ безопаснее.
• Диэлектрик & использование РФ:PTFE имеет низкую диэлектрическую проницаемость (~2,0), чрезвычайно низкий тангенс угла потерь — идеально подходит для ВЧ/СВЧ-приложений.
  Заглядывать является хорошим электрическим изолятором, но с более высокой диэлектрической проницаемостью и потерями.; выбираются там, где механические и термические требования перевешивают потребность в сверхнизких диэлектрических потерях.

6. Трибология, носить, уплотнение и динамическое поведение

• Трение: ПТФЭ имеет чрезвычайно низкий коэффициент трения и обеспечивает отличную смазывающую способность..
  Заглядывать (аккуратный) имеет более высокое трение, но наполнен PEEK (углерод, ПТФЭ смеси) может значительно уменьшить трение.
• Носить: PEEK обычно имеет превосходная износостойкость относительно чистого ПТФЭ; для раздвижных конструкций под нагрузкой PEEK (или наполненный PEEK) часто превосходит ПТФЭ.
  Преимуществом ПТФЭ является его смазывающая способность и удобство прилегания: многие подшипники и втулки с низким коэффициентом трения используют с покрытием из ПТФЭ структуры или наполненный ПТФЭ (бронза/ПТФЭ) для увеличения срока службы.
• Слизняк & статические уплотнения:Ползучесть и хладотекучесть ПТФЭ значительно при длительных нагрузках — не идеально подходит для статических несущих компонентов, требующих стабильности размеров.
  Заглядывать демонстрирует гораздо лучшее сопротивление ползучести и предпочтителен там, где уплотнения или прокладки должны сохранять предварительную нагрузку с течением времени..
• Запечатывание: Для низкого давления, удобные уплотнения ПТФЭ превосходен; для динамически нагруженных уплотнений, требующих сохранения формы и устойчивости к высоким температурам, Заглядывать (часто комбинируется с эластомерами или используется в качестве опорных колец.) или композиты с наполнением PEEK являются предпочтительными..

7. Обработка, изготовление, присоединение, подготовка поверхности

Заглядывать

• Обработка: Инъекционное формование, экструзия, компрессионное формование, обработка (Сжигание). Высокая температура плавления требует контролируемой обработки. (сушка, высокие температуры пресс-формы).
• Присоединение: PEEK можно сваривать (плитка, ультразвуковой) и клеи склеиваются после подготовки поверхности.
• Отделка: довольно легко обрабатывать с жесткими допусками; обработка поверхности может улучшить износ или трение.

PTFE

• Обработка: ПТФЭ не является текучим в расплаве, как термопласты.; обрабатывается методом экструзии пасты, плунжерная экструзия, компрессионное формование и последующее спекание. Требуется точный контроль пористости и уплотнения..
• Присоединение & связь: ПТФЭ плохо сцепляется с клеем, если его не подвергать химическому травлению. (НАПРИМЕР., Травление Na/нафталидом) или обработаны плазмой и загрунтованы. Механическое крепление или формование являются обычным явлением..
• Изготовление: крупные компоненты часто изготавливаются из экструдированных/спеченных блоков или пленки, обработанной зачисткой.. Покрытия из ПТФЭ наносятся распылением дисперсий и обжигом..

Практическое воздействие: Если обычное термоформование в больших объемах (Инъекционное формование) требуется, Заглядывать это более прямолинейно. PTFE требует специального оборудования для обработки и спекания.

8. Расходы, цепочка поставок, нормативный & Соображения устойчивости

• Расходы: оба являются полимерами премиум-класса. Заглядывать оценки (особенно медицинские или заполненные оценки) обычно дороже за кг, чем стандартный ПТФЭ., но стоимость зависит от сорта и объема.
  Общая стоимость детали должна учитывать сложность обработки — обработка и спекание ПТФЭ могут быть дорогостоящими..
• Поставлять & Времена срока: Поставки PEEK могут быть ограничены (мало производителей), в то время как ПТФЭ широко производится несколькими поставщиками по всему миру..
• Регуляторный & безопасность: ПЭЭК используется в Медицинские имплантаты (биосовместимые сорта, Рекомендации ISO/USP).
  ПТФЭ широко используется в компонентах медицинского оборудования, контактирующих с пищевыми продуктами, но ПФАС представляет угрозу для окружающей среды. (связанные со вспомогательными средствами обработки и жизненным циклом) вызвали контроль со стороны регулирующих органов;
  термическое разложение ПТФЭ может привести к образованию токсичных паров — при производстве и использовании необходимо контролировать риск образования дыма..
• Относящийся к окружающей среде: ПТФЭ и родственные ему фторполимеры устойчивы в окружающей среде. (Проблемы семьи ПФАС).
  Переработка обоих полимеров возможна в определенных потоках., но оба их сложнее переработать, чем обычный пластик.. PEEK легче перерабатывается термопластичным способом..

9. Сравнение приложений: PEEK против ПТФЭ

Подшипники, втулки и скользящие компоненты

• Требования: низкое трение, износостойкость, размерная стабильность, длительный срок службы под нагрузкой.
• Заглядывать: предпочтительнее для несущие подшипники (НАПРИМЕР., упорные шайбы, подшипники в насосах/двигателях) когда необходимы жесткость и низкая ползучесть; углерод- или стеклонаполненный PEEK обеспечивает улучшенный модуль упругости и меньший износ. PEEK выдерживает обработку с жесткими допусками..
• PTFE: выбран для раздвижной с низкой нагрузкой и втулки с эластичной футеровкой; бронза/ПТФЭ композиты обеспечивают улучшенную несущую способность по сравнению с первичным ПТФЭ..
• Совет по дизайну: используйте PEEK там, где критически важны поддержка вала и минимальные потери предварительного натяга; использовать ПТФЭ (или конструкции с футеровкой из ПТФЭ) где трение скольжения должно быть сведено к минимуму и нагрузка невелика.

Уплотнения и прокладки

• Требования: уплотнение при сжатии, химическая экспозиция, циклическое изменение температуры.
• PTFE: отлично подходит для статические химические уплотнения, клапаны сиденья, прокладки в агрессивных СМИ.
  Остерегаться: Текучий в холодном состоянии ПТФЭ — конструкция рассчитана на остаточную деформацию при сжатии и учитывает опорные кольца или геометрию прокладок, сводящую к минимуму устойчивую деформацию сжатия..
• Заглядывать: используется для опорные кольца, механические опорные кольца, и держатели уплотнений высокого давления где требуется сопротивление ползучести.
• Практическое правило: соединить уплотнительные поверхности из ПТФЭ с резервными компонентами из ПЭЭК, чтобы обеспечить химическую инертность и стабильность размеров..

Химическая перерабатывающая промышленность (подкладки, Компоненты клапана, диафрагмы)

• Требования: почти универсальная химическая стойкость, тепловой диапазон, геометрия фланца/клапана.
• PTFE является значением по умолчанию для лайнеры, покрытия клеток, клапаны сиденья; Первичные или специальные марки ПТФЭ в зависимости от истирания и давления.
• Заглядывать может использоваться для деталей конструкций на химических заводах, если химические вещества совместимы и высокие механические нагрузки (НАПРИМЕР., крепления, корпусы).
• Квалификация: используйте испытания на погружение и устойчивость к растяжению в зависимости от ожидаемой рабочей среды и температуры.

Электрический / Rf / микроволновые компоненты

• Требования: низкая диэлектрическая проницаемость, тангенс угла малых потерь, размерная стабильность.
• PTFE предпочтительнее для диэлектрические подложки, коаксиальные проставки, ВЧ изоляторы.
• Заглядывать приемлемо для изоляции структурных компонентов, где диэлектрические свойства вторичны по сравнению с механическими потребностями..

Аэрокосмическая и высокотемпературная механика

• Требования: масса, стабильность размеров при любой температуре, сопротивление ползучести, устойчивость к пламени/окислению.
• Заглядывать (в том числе углеродонаполненные марки) широко используется для Структурные кронштейны, сепараторы подшипников, корпуса разъемов, и детали в вспомогательных системах двигателя.
  Сочетание сил PEEK, низкая ползучесть и тепловая способность делают его подходящим для применения внутри и под капотом многих самолетов..
• PTFE используется для вкладыши и уплотнения с низким коэффициентом трения в аэрокосмических топливных/подающих линиях, где химическая инертность и трение имеют первостепенное значение, но нагрузка низкая.

Медицинские изделия и имплантаты

• Требования: Биосовместимость, стерилизация (Автоклав / гамма), устойчивость к усталости.
• Заглядывать (медицинские оценки) устанавливается для имплантируемые компоненты (спинальные клетки, ортопедические устройства) благодаря биосовместимости и модулю ближе к кости.
• PTFE (расширенный ПТФЭ, эПТФЭ) используется для сосудистые трансплантаты, пластыри мягких тканей и некоторые имплантируемые ткани, но менее характерно для имплантатов, несущих нагрузку..
• Регуляторный: выбирать марки, соответствующие требованиям USP/ISO, и поддерживать отслеживаемость.

Еда, посуда и товары народного потребления

• Требования: безопасность контакта с пищевыми продуктами, температурные отклонения, циклы очистки.
• PTFE покрытия являются доминирующим выбором для антипригарные поверхности; Пленки или покрытия из ПТФЭ являются обычным явлением.. Заглядывать используется в конструктивных целях там, где это разрешено и когда требуется более высокая жесткость/температурная стойкость.
• Примечание по безопасности: Покрытия из ПТФЭ следует использовать в рекомендуемых температурных пределах во избежание разложения.; PEEK обеспечивает хорошую стабильность в автоклаве/печи..

Масло & газ / скважинные приложения

• Требования: давление, температура, коррозионные жидкости, истирание.
• Заглядывать (заполненный) часто используется для компоненты пакера, Части инструмента, элементы центратора где важны нагрузка и износ.
• PTFE используется для лайнеры, смоченные уплотнения, химические барьеры где коррозионная стойкость преобладает над механическими требованиями.
• Предостережение при проектировании: требования к скважине могут превышать стандартные уровни; оценить высокотемпературные варианты PEEK и специальные композиты из ПТФЭ.

Полупроводник, лабораторные и сверхчистые системы

• Требования: химическая чистота, низкая дегазация, подвижность ионов, чистота частиц.
• PTFE часто выбирают для химические транспортные лайнеры, уплотнения и клапаны из-за химической инертности и низкой экстрагируемости.
  Заглядывать используется для структурные держатели, разъемы и изоляторы где необходима механическая стабильность.
• Примечание по обработке: обращаться с обоими полимерами в чистых средах; выберите малозольный, марки с низким содержанием газов.

10. Сравнительный обзор — PEEK и PTFE

Компактный, сравнение инженерного уровня, которое подчеркивает критически важные различия между Заглядывать (Полиэфишеттон) и PTFE (Политетрафторээтилен).

Используйте это как практический контрольный список при выборе материалов для деталей., уплотнения, подкладки, подшипники или электрические компоненты.

11. Вывод — PEEK против ПТФЭ

PEEK и PTFE — это конструкционные полимеры премиум-класса., но они решают разные проблемы.

Правильный выбор зависит в первую очередь от основное функциональное требование части или системы.

• Заглядывать представляет собой высокоэффективный конструкционный термопласт: высокая прочность и жесткость, низкая ползучесть, превосходная стабильность размеров при повышенной температуре, обрабатываемость и свариваемость.
  Это предпочтительный выбор, когда механическая целостность, требуется длительное удержание нагрузки и жесткие допуски (НАПРИМЕР., структурные части, высокотемпературные подшипники, Медицинские имплантаты).
• PTFE ультраинертный фторполимер: исключительная химическая стойкость, самый низкий практический коэффициент трения и отличные диэлектрические свойства, но с низкая механическая прочность и выраженная хладотекучесть (слизняк).
  Это предпочтительный материал для эластичных уплотнений., химические вкладыши, поверхности с низким коэффициентом трения и диэлектрические применения ВЧ/СВЧ.
• Они дополняют друг друга, не взаимозаменяемый. Многие надежные инженерные решения сочетают в себе оба материала. (НАПРИМЕР., Уплотняющие поверхности из ПТФЭ на опорных кольцах из ПЭЭК, Вкладыши из ПТФЭ в корпусах из ПЭЭК, заполненные варианты каждого из них для настройки свойств).

Часто задаваемые вопросы

Можно ли заменить ПТФЭ на PEEK в уплотнениях??

Только когда уплотнение требует структурной жесткости и низкой ползучести — PEEK может использоваться в некоторых инженерных уплотнениях, но будет иметь более высокое трение.. Для комфортного, уплотнения низкого давления ПТФЭ часто превосходит другие.

Можно ли соединить PEEK и PTFE??

Приклеить ПТФЭ к чему-либо сложно.; необходима специальная обработка поверхности и грунтовка. PEEK склеивается со многими клеями после подготовки поверхности..

Какой полимер безопаснее при очень высоких температурах?

Оба со временем разлагаются. PEEK выдерживает более высокие механические температуры эксплуатации.; ПТФЭ может химически выдерживать высокие температуры, но может выделять токсичные продукты разложения при перегреве — и то, и другое требует управления температурным режимом..