PEEK & PEKK，究竟谁更胜一筹？

herahera 2023-06-25 发布于辽宁

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聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮酮（PEKK）究竟哪一个更适合以热塑性带材形式经原位固化批量化生产航空结构件？A320 neo单通道客机所采用的非热压罐（OOA）一步原位固化法能否满足未来航空部件生产成本和生产效率需求？

今天，小编就和大家一起聊一聊PEEK和PEKK谁更胜一筹！

航空航天

我们知道，在航空航天及其高性能应用方面，允许热塑性复合材料作为结构材料。聚苯硫醚（PPS）和聚醚醚酮（PEEK）证实它们的性能与成本不同。

PPS的优点是成本低，但其玻璃态转化温度为90℃，韧性低。PEEK的玻璃态转化温度为143℃，且有优异的外观性能，然而成本过高，应用范围受到限制，为进一步应用带来困难。

聚醚酮酮PEKK，其玻璃态转化温度为156℃，是一种半结晶聚合物。它可以用碳纤维和玻璃纤维单向带和织物做为增强材料，加工制造连续增强复合材料。

PEKK复合材料性能优于PPS复合材料，吸湿性低，在湿热条件下，Tg降低很小，而且的典型的太空环境下，性能受影响最小。

荷兰航空航天中心（NLR）结构技术部高级复合材料科学家Henri de Vries介绍：“PEKK与PEEK外观很相似，结晶行为也类似，但二者的工艺温度不同，PEKK为375°C，而PEEK为385°C。”

NLR与GKN航空公司旗下Fokker技术公司在“热塑性塑料经济可承受飞机主承力结构（TAPAS）”项目的第一和第二阶段所开发的热塑性复合材料（TPC）技术开发方面颇有建树，成功研制出了跨度12m的抗扭箱，并于近期采用自动纤维铺放技术（AFP）和热压罐固化技术制成了6m长、28mm厚的碳纤维增强PEEK发动机挂架上梁。

De Vries发现由于PEKK的工艺窗口更宽，因此更适合AFP工艺。与之相比，PEEK的工艺窗口在385-390°C范围内，工艺要求相对苛刻，360°C的工艺条件显然是不够理想的。而对PEKK来讲，355°C也是不错的加工温度。因此，不仅仅是工艺窗口的温度下限更低，其处于液态的时间也会略长，固化效果也更好。

De Vries补充说，与真空袋热压罐成型工艺相比，压力成型是一种更快的两步法固化工艺。而对于压力成型来说，PEKK是一种有趣的材料。PEKK旧的规格体系对压力成型来讲工作节拍太慢，而新规格的PEKK比PEEK性能更好、也更便宜。

瑞典Automated Dynamics公司总裁Robert Langone则表示：“我们对包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）、PEEK和PEKK在内的几乎所有热塑性树脂都进行了研究，某种程度上讲，PEKK的晶化速度比PEEK更慢，因此可加工性更强。”那是不是说晶化速度更慢会使过程更可控、工艺窗口更宽松呢？

Langone补充道：“我认为其较低的熔体粘度是加工性更强的原因。但即使是具有快速晶化能力的最新一代PEKK，与PEEK相比，晶化也不那么容易。”

GKN航空公司旗下Fokker技术公司航空结构研发部主任Arnt Offringa也表示：“对于压力成型来讲，PEEK和PEKK都相当出色。而对于热压罐工艺，PEKK由于具有更低的熔点，使工艺过程更加稳定。”

3D打印

SmarTech在2017年出版的一份《聚合物及塑料3D打印》十年预测报告中称：PEEK/PEKK成最赚钱3D打印材料。

SmarTech这份关于聚合物的报告还详细分析了PEEK和PEKK将逐渐和部分替代ULTEM材料的趋势：目前，ULTEM材料占据了3D打印先进热塑性材料的大部分市场份额，但是本身价格相对较高；而另一方面，Stratasys等一些厂商材料挤出设备的成熟和商业化，有利于增加PEEK/PEKK材料的使用，扩大这些材料的应用范围。

牛津高性能材料公司（OPM）于2013年首次将其专有的OsteoFab工艺商业化。两年后，该公司通过OsteoFab平台开发的3D打印SpineFab VBR系统植入物获得FDA（美国食品和药物管理局）的510（k）许可。该技术采用OPM独有的OXPEKK材料-高性能PEKK（聚醚酮酮）聚合物配方，可满足欧盟和美国FDA长期植入式医疗器械应用的要求。

该公司宣布，在矫形应用方面，使用其PEKK材料制成的3D打印结构比用传统的PEEK（聚醚醚酮）打印的结构具有更好的抗菌性能。“在这项研究中，在聚醚酮酮（PEKK）上制造纳米结构表面，这是一种新的骨科植入物化学，由具有随机间距的纳米柱组成。具体而言，5天后，与骨科行业标准聚醚醚酮（PEEK）相比，在PEKK表面上发现少于37％的表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis）。与PEEK相比，培养一天后，铜绿假单胞菌附着和生长也降低了28％，培养5天后降低了约50％。这种细菌功能的下降是在不使用抗生素的情况下实现的。”