En tant que résine thermoplastique haute performance typique, le PEEK possède des performances exceptionnelles. Lorsqu’il est combiné à de la fibre de carbone continue, les performances des deux matériaux sont efficacement associées, et les performances globales sont encore meilleures. En raison de ses excellentes propriétés, les matériaux composites thermoplastiques CF/PEEK à fibre de carbone continue sont largement utilisés dans les domaines aérospatial, médical, automobile et autres, et font également l’objet de recherches et d’une attention particulière de la part des grandes universités, institutions de recherche scientifique et entreprises.
Avantages des composites CF/PEEK à fibre de carbone continue :
1. Bon allongement à la rupture et bonne ténacité à la fracture
En tant que représentant des polymères thermoplastiques haute performance, le PEEK a une ténacité à la fracture pouvant atteindre 2,0 KJ/m², soit 20 fois celle de la résine époxy.
2. Excellente résistance au délaminage et à la fatigue
Le PEEK a une bonne résistance aux chocs, et il est l’un des meilleurs parmi les résines résistantes à la chaleur en la matière. Parallèlement, le PEEK présente une rigidité élevée, une bonne stabilité dimensionnelle, un faible coefficient de dilatation linéaire, et d’excellentes propriétés de résistance au fluage et à la fatigue à long terme.
3. Excellente résistance à la corrosion chimique
Le PEEK possède une excellente résistance à la corrosion chimique et est très résistant aux acides, aux bases et à presque tous les solvants organiques. Il n’est corrodé que par les halogènes et les acides forts à haute température et n’est soluble que dans l’acide sulfurique concentré à température ambiante.
4. Excellente résistance à l’humidité et à la chaleur
Le PEEK a un faible taux d’absorption d’humidité et une bonne résistance à l’humidité et à la chaleur. Il peut conserver de bonnes propriétés mécaniques dans des conditions de haute température et d’humidité élevée. De plus, il possède une résistance à l’hydrolyse remarquable, une faible absorption et perméabilité à l’humidité, et résiste à la vapeur, à l’eau et à l’eau de mer.
5. Excellente résistance à l’usure par glissement et par fretting
Le PEEK peut maintenir une usure élevée et un faible coefficient de friction à 250°C.
6. Biocompatibilité
Des études ont montré que le PEEK renforcé de fibres de carbone courtes, implanté comme matériau de prothèse chez les animaux, présente une faible cytotoxicité, répond aux indicateurs de cytotoxicité des matériaux d’implant médical, et possède une bonne compatibilité sanguine et tissulaire.
7. Transparence aux rayons X
Le PEEK a de bonnes propriétés de transmission et ne produit pas d’artefacts comme les implants métalliques lors des examens aux rayons X et par scanner, facilitant ainsi les examens médicaux pour les patients.
Cas d’application et perspectives des matériaux composites CF/PEEK à fibre de carbone continue :
1. Ruban préimprégné unidirectionnel
2. Tresse
3. Plaque épaisse en matériau composite
4. Pièce d’angle en PEEK sur l’avion
5. Poignée d’instrument médical, cadre de visée
6. Siège d’aviation (Toray)
7. Cadre de hublot d’avion
8. Porte d’avion
9. Gaine de moteur à aimants permanents haute vitesse
10. Canon électromagnétique
11. Plaque osseuse, vis osseuse
12. Pièce de roue étoilée de compresseur d’air
13. Peau de chasseur
14. Bord d’attaque d’aile
15. Barre d’hélicoptère
16. Support de fusée
17. Conduite d’huile de sous-marin
18. Pale de pompe à vide
19. Couvercle d’analyseur
20. Bague d’usure de poussée
21. Trépied
22. Couvercle de fenêtre de tige de forage
23. Cuve de digestion
24. Réservoir de stockage d’hydrogène
25. Coque de fusée
26. Filament pour impression 3D
27. Coque de lance-roquettes individuel
28. Énergie nucléaire
29. Ouvreur
30. Cadre d’extension de rack externe
Qu’est-ce que le PEEK ?
Le PEEK et ses matériaux composites modifiés présentent d’excellentes performances dans des conditions de haute température et d’humidité élevée. Le PEEK possède une excellente résistance à la corrosion chimique, des propriétés autolubrifiantes et résistantes à l’usure, ce qui en fait le matériau idéal pour remplacer les alliages de cuivre et le caoutchouc ordinaire. Comparé à eux, le PEEK a une durée de vie plus longue, ce qui peut réduire les coûts d’exploitation des équipements et améliorer leur fiabilité.
Performance à Haute Température
Les performances du PEEK restent stables dans une plage de température de -196°C à 260°C. Dans des conditions de travail extrêmes, il peut supporter 300°C pendant une courte durée. Les performances du PEEK restent fiables même dans des environnements de travail à haute température, comme à plusieurs kilomètres sous terre.
Haute Résistance et Résistance à l’Usure
Comparé à d’autres plastiques, le PEEK résiste à la compression, aux chocs et possède une bonne résistance à la fatigue. Le PEEK est durable dans les équipements mécaniques et les environnements abrasifs.
Double la Durée de Vie
Les solutions d’étanchéité en PEEK peuvent améliorer la durée de vie des pièces. Certaines entreprises chimiques nationales utilisent le matériau modifié PEEK5600FE20 au polytétrafluoroéthylène conçu par Junhua pour remplacer le matériau d’origine, la durée de vie des pièces d’usure peut même être prolongée de 1,3 à 3 fois.
Résistance à la Corrosion
Le PEEK est chimiquement inerte et ne réagit pas avec la plupart des acides, huiles, graisses et tous les autres solvants organiques et inorganiques ou enzymes, tout en conservant une bonne résistance et une stabilité dimensionnelle.
Autolubrifiant
Le PEEK a un faible coefficient de friction et une faible résistance au fonctionnement, ce qui permet de l’utiliser sans huile dans certaines conditions de travail. L’équipement est plus propre, améliorant ainsi la fiabilité du processus, l’efficacité énergétique et permettant des économies de coûts.
Plus de Liberté de Conception
Des moules d’injection peuvent être utilisés pour le moulage par injection rapide de grandes quantités de pièces spéciales complexes, et le coût est faible par rapport à l’usinage.
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Grades courants de PEEK et leurs propriétés
1. PEEK5600G (brun-gris/kaki) est fabriqué à partir de résine de polyétheréthercétone pure et offre la meilleure ténacité et résistance aux chocs de toutes les nuances de PEEK. Le PEEK pur peut être stérilisé par des méthodes courantes (vapeur, chaleur sèche, éthanol et rayons gamma), et les matières premières utilisées dans sa fabrication sont conformes aux réglementations de compatibilité alimentaire de l’UE et de la FDA américaine. Ces caractéristiques le rendent largement utilisé dans les industries médicale, pharmaceutique et agroalimentaire.
2. PEEK5600LF30 (noir) L’ajout de PTFE, de graphite et de fibre de carbone fait du PEEK5600LF30 un plastique de qualité pour paliers. Ses propriétés tribologiques supérieures (faible coefficient de frottement, résistance à l’usure et limite de pression de pointe élevée) en font un matériau idéal pour cette classe d’applications de frottement.
3. PEEK5600GF30 (Brun-Gris) : Ce matériau est une nuance de plastique renforcée avec 30 % de fibres de verre. Il offre une rigidité, une résistance au fluage et une stabilité dimensionnelle supérieures au PEEK, ce qui le rend idéal pour les pièces structurelles. Il peut supporter des charges fixes pendant de longues périodes à haute température. Si le PEEK5600GF30 est utilisé comme composant de glissement, son adéquation doit être soigneusement vérifiée, car la fibre de verre peut rayer les surfaces de contact.
4. PEEK5600CF30 (Noir) : Ce matériau est renforcé avec 30 % de fibres de carbone. Il offre des propriétés mécaniques supérieures (module d’élasticité plus élevé, résistance mécanique et résistance au fluage) et une meilleure résistance à l’usure que le PEEK5600GF30. De plus, le plastique renforcé aux fibres de carbone a une conductivité thermique 3,5 fois supérieure à celle du PEEK non renforcé, dissipant ainsi plus rapidement la chaleur de la surface de palier.
Propriétés mécaniques
| Article | Norme d’essai ou Instrument |
Unité | PEEK5600G 100% PEEK |
PEEK5600GF30 PEEK+30% fibre de verre |
PEEK5600CF30 PEEK+30% fibre de carbone |
PEEK5600LF30 PEEK+30% (fibre de carbone +graphite+PTFE) |
PEEK5600FE20 PEEK+20%PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Résistance à la traction (23℃) | ISO 527 | MPa | 95 | 175 | 250 | 145 | 70 |
| Module de traction (23℃) | ISO 527 | GPa | 3.8 | 11 | 23 | 12.5 | / |
| Allongement à la rupture (23℃) | ISO 527 | % | 35 | 2.0 | 1.5 | 2.2 | / |
| Résistance à la flexion (23℃) | ISO 178 | MPa | 155 | 235 | 350 | 220 | 118 |
| Module de flexion (23℃) | ISO 178 | GPa | 3.5 | 10 | 21 | 11 | / |
| Résistance au charpy (non entaillé) | ISO 179/1U | kJ/m2 | Pas de rupture | 55 | 45 | 32 | Pas de rupture |
| Résistance au choc poutre en porte-à-faux (entaillé) | ISO 180/A | kJ/m2 | 4 | 6 | 6.5 | 4 | 6 |
Propriétés thermiques
| Article | Norme d’essai ou Instrument |
Unité | PEEK5600G 100% PEEK |
PEEK5600GF30 PEEK+30% fibre de verre |
PEEK5600CF30 PEEK+30% fibre de carbone |
PEEK5600LF30 PEEK+30% (fibre de carbone +graphite+PTFE) |
PEEK5600FE20 PEEK+20%PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Point de fusion | ISO11357 | ℃ | 343 | 343 | 343 | 343 | 343 |
| Température de transition vitreuse | ISO11357 | ℃ | 143 | 143 | 143 | 143 | 150 |
| Température de déformation sous charge | ISO 75A/B | 1.8MPa. ℃ | 152 | 315 | 315 | 293 | 150 |
| Coefficient de dilatation thermique | ASTM D696 | ppm K-1 | 45 | 22 | 15 | 22 | 70 |
| Conductivité thermique | ISO /CD22007-4 | W/(m·K) | 0.29 | 0.32 | 0.95 | 0.86 | / |
Propriétés électriques
| Article | Norme d’essai ou Instrument |
Unité | PEEK5600G 100% PEEK |
PEEK5600GF30 PEEK+30% fibre de verre |
PEEK5600CF30 PEEK+30% fibre de carbone |
PEEK5600LF30 PEEK+30% (fibre de carbone +graphite+PTFE) |
PEEK5600FE20 PEEK+20%PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Rigidité diélectrique (2mm) | IEC 60243-1 | kV/mm | 20 | 19 | / | / | 19 |
| Constante diélectrique | IEC 62631 | – | 3.0 | 3.3 | / | / | 2.7 |
| Résistivité superficielle | GB/T31838.3 | Ω | 1015 | 1014 | / | / | 1015 |
| Résistivité volumique | IEC 62631 | Ω·cm | 1015 | 1015 | 105 | 106 | / |
Autres propriétés
| Article | Norme d’essai ou Instrument |
Unité | PEEK5600G 100% PEEK |
PEEK5600GF30 PEEK+30% fibre de verre |
PEEK5600CF30 PEEK+30% fibre de carbone |
PEEK5600LF30 PEEK+fibre de carbone +graphite+PTFE |
PEEK5600FE20 PEEK+20%PTFE |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Couleur | / | / | Naturel | Naturel | Noir | Noir | Naturel |
| Indice de fluidité à chaud (400℃, 2.16kg) | ISO 1133 | g/10min | 6-10 | 2-5 | 1-3 | 2-5 | / |
| Densité | ISO 1183 | g/cm3 | 1.30±0.02 | 1.50±0.02 | 1.40±0.02 | 1.44±0.02 | 1.41±0.02 |
| Absorption d’eau (23℃, 24H) | ISO 62-1 | % | 0.07 | 0.05 | 0.04 | 0.05 | 0.15 |
| Dureté Rockwell | / | HRR | 118 | 119 | 121 | 108 | 113 |
| Classement d’inflammabilité | UL 94 | / | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | / |
| Coefficient de frottement | ASTM D3702 | 100N-120rpm | 0.30-0.38 | 0.38-0.46 | 0.15-0.25 | 0.18-0.30 | 0.1-0.2 |
*Ces données sont fournies à titre indicatif et ne constituent pas une garantie. Pour une fiche technique plus détaillée, veuillez contacter notre service technique.
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