Hochleistungspolymere (Teil 2): ein genauer Blick auf PEEK

John Grasmeder
Chief Scientist
In der Automobilindustrie, dem Flugzeugbau, dem Energiesektor oder in der Medizintechnik waren lange Zeit Metalle die Materialien der Wahl. Da die Kunststoffbranche PEEK als ein sehr leistungsstarkes Hochleistungspolymer kennt, ändert sich diese Haltung jedoch zunehmend.

Was ist PEEK?

PEEK oder Polyetheretherketon gehört zu einer Familie von Polymeren, die als aromatische Polyketone (oder genauer „Polyaryletherketone“ oder PAEK) bezeichnet werden. Das heißt, es ist aus den folgenden Bausteinen aufgebaut:

structure

1978 meldete ICI sein Patent auf PEEK an, das 1981 erstmals als VICTREX PEEK Polymer vermarktet wurde.

Die Forschung und Entwicklung zu PAEK begann in den 1960er-Jahren, aber erst 1978 wurde von dem britischen Chemieunternehmen ICI (Imperial Chemical Industries) ein Patent auf PEEK angemeldet und 1981 erstmals VICTREX PEEK-Polymer auf den Markt gebracht.

„Aromatisch“ bedeutet im allgemeinen Sprachgebrach würzig, wohlschmeckend oder -riechend; in der Wissenschaft beschreibt es Moleküle, die ringförmige Strukturen (wie der Aryl-Baustein oben) aufweisen oder daraus bestehen. Kleine Moleküle dieser Art wie Toluol und Naphthalin besitzen einen ausgeprägten Geruch – daher der Name. PEEK ist jedoch, wie die meisten Thermoplaste, unter normalen Bedingungen geruchlos. Chemisch gesehen ist PEEK ein vorwiegend lineares, teilkristallines Polymer. Seine Bausteine verknüpfen sich wie folgt zu Ether-Ether-Keton (EEK):

Die in den eckigen Klammern dargestellte Repetiereinheit wird im Durchschnitt zwischen 200 und 300 Mal repliziert, um eine einzige PEEK-Polymerkette zu bilden. Das P steht für griechisch „Poly“, was „viele“ bedeutet. Aus vielen EEKs wird PEEK. Die Aryl- und Ketongruppen sind ziemlich starr und ergeben eine Steifigkeit, die zu guter mechanischer Leistungsfähigkeit in Verbindung mit hohem Schmelzpunkt führt. Die Ethergruppen sorgen für ein gewisses Maß an Flexibilität in puncto Zähigkeit. Sie sind wie die Aryl- und Ketongruppen nicht reaktionsfreudig, woraus sich chemische Beständigkeit ableiten lässt. Aufgrund der regelmäßigen Struktur der Repetiereinheit können PEEK-Moleküle teilweise kristallisieren. Die Kristallinität führt zu einer Kombination aus Verschleiß-, Kriech-, Ermüdungs- und chemischer Beständigkeit dazu später mehr.

Das daraus resultierende Polymer gilt weithin als einer der leistungsfähigsten Thermoplaste. Im Unterschied zu Metallen haben PEEK-basierte Materialien sehr geringes Gewicht, sind leicht zu formen, korrosionsbeständig und können eine wesentlich höhere spezifische Festigkeit (Festigkeit pro Gewichtseinheit) aufweisen.

Auf die Anwendung angepasstes Produkt

When we make PEEK, we use a process which controls the length of the chains, or molecular weight.  PEEK with longer chains (high molecular weight or MW) tends to be tougher and more impact-resistant than PEEK with short chains.  However, high MW polymers are very viscous when molten which can limit their ability to fill small moulds.  Low MW PEEK is less impact-resistant but flows much better in the melt so can make small intricate parts easily.

260°C
Tests haben gezeigt, dass VICTREX PEEK-Polymer eine Dauergebrauchstemperatur von 260° C (500° F)

Hi, do you have PEEK questions I can help with?

Vic
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