聚醚醚酮 分子式
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究意义 (3)1.3 综述目的与范围 (4)1.4 结构与组织 (5)2. 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料简介 (7)2.1 聚醚醚酮的基本特性 (8)2.2 碳纤维的材料特性 (9)2.3 纤维增强塑料的制造工艺 (10)3. 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的性能特点 (11)3.1 力学性能 (12)3.2 耐热性能 (13)3.3 电绝缘性能 (15)4. 复合材料的研究进展 (17)4.1 纤维增强方式的探索 (18)4.2 增强机制与界面研究 (20)4.3 复合材料的微观结构与性能 (21)4.4 环境耐受性与防护 (22)5. 复合材料的应用领域 (23)5.1 航空航天 (25)5.2 汽车工业 (26)5.3 体育器材 (27)5.4 电子器件 (28)5.5 能源存储 (29)6. 复合材料的生产与加工 (30)6.1 材料加工工艺 (32)6.2 表面处理与涂层 (33)6.4 质量控制与检测 (36)7. 研发挑战与展望 (37)7.1 材料成本与环境问题 (38)7.2 性能提升与界面处理 (39)7.3 可持续性与发展方向 (41)1. 内容概述本研究报告深入探讨了碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK）复合材料的研制、性能及其在各领域的应用潜力。
我们概述了碳纤维和PEEK的基本特性及其在复合材料制备中的优势。
详细阐述了复合材料的制备工艺、结构设计以及性能优化方法。
报告重点分析了复合材料在不同工程领域的应用表现，包括航空航天、汽车制造、医疗器械以及体育器材等。
我们还讨论了复合材料在环境友好性、成本效益和可持续性方面的优势，并对其未来发展前景进行了展望。
通过本研究，旨在为相关领域的研究人员和工程技术人员提供有价值的参考信息，推动碳纤维增强PEEK复合材料技术的进一步发展和广泛应用。
1.1 研究背景随着科技的不断发展，复合材料作为一种具有优异性能的新型材料，在各个领域得到了广泛的应用。
聚醚醚酮(PEEK)材料介绍和应用、发展(精编)
聚醚醚酮（PEEK）材料介绍和应用、发展聚醚醚酮英文名是POLYETHERETHERKETONE（缩写PEEK），作为一种线性芳族半结晶的热塑性塑料，是公认的全世界性能最高的热塑性材料之一。
聚醚醚酮(PEEK)是一种线性芳香高分子化合物。
其大分子主链上含有大量的芳环和极性酮基，赋予聚合物以耐热性和力学强度；另外，大分子中含有大量的醚键，又赋予聚合物以韧性，醚键越多，其韧性越好。
它具有以下性能特征：耐高温，其负载热变型温度高达316℃(30%GF或CF增强牌号)，连续使用温度为260℃；优良的耐疲劳性，可与合金材料媲美；耐化学药品性，它的耐腐蚀性与镍钢相近；自润滑性；阻燃性，不加任何阻燃剂就可达到最高阻燃标准；易加工性，由于它具有高温流动性好和热分解温度很高等特点，可采用注射、挤出、模压和吹塑成型，及熔融纺丝、旋转成型、粉末喷涂；耐水解性；耐磨性；耐疲劳性；耐辐照性；耐剥离性；良好的电绝缘性能。
1977年英国ICI公司首先成功合成聚醚醚酮PEEK，1978年开始在市场上销售，1982年以VICTREX®（威格斯）牌号销售至今。
经过近30年的发展，VICTREX®已成为牌号最齐全的聚醚醚酮品牌，包括VICTREX®PEEK聚合物、VICOTE™涂料和APTIV™薄膜。
其主要合成方法有：英国Victrex公司以4,4'-二氯二苯酮和对苯二酚为原料的合成工艺；日本三菱化成以二苯醚和光气为原料的合成工艺；印度Gharda?Chemicals开发了只使用一种单体原料的生产工艺，且生产成本要比Victrex公司低。
我国吉林大学特种工程塑料研究中心开发出了PEEK合成专利技术，并在长春建成了产业化工业装置。
威格斯公司与复合应用领域的多个领先专业伙伴合作，提供由碳、玻璃或聚芳族酰胺连续纤维组成的VICTREX PEEK热塑性塑料复合材料。
这些不同形式的复合材料设计，可以提供最佳的增强纤维浸渍与纤维基材界面，包括干织物、多向织物 (无卷曲纤维) (Non-Crimp Fiber, NCF)、编织物、缆索、单取向带、单取向板材及加固织物或 UD 板等。
聚醚醚酮的红外光谱研究
CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS 研究与开发合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2019， 36（2）： 27聚醚醚酮（PEEK）是主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元构成的高聚物（见图1）。
PEEK是一类半结晶高分子材料，具有耐高温、耐化学药品腐蚀、阻燃等优异性能，主要应用于航空航天、汽车工业、电子电气等领域［1-2］。
此外，PEEK还可作为人造关节材料，广泛应用于运动医学领域［3-4］。
红外光谱法广泛应用于高分子材料的结构研究中［5-6］，但对于PEEK的红外光谱研究却鲜有报道。
本工作以PEEK为研究对象，开展了PEEK三级红外光谱研究，研究温度对PEEK分子结构的影响。
聚醚醚酮的红外光谱研究魏胜敏1，李 英2，常 明3，张巧云3，赵茉含3，于宏伟3*（1. 石家庄学院 体育学院，河北省石家庄市 050035；2. 天津体育学院，天津市 301617；3. 石家庄学院 化工学院，河北省石家庄市 050035）摘要：采用红外光谱研究了聚醚醚酮（PEEK）的分子结构。
以C=O伸缩振动模式（νC=O）为对象，采用变温红外光谱研究了PEEK的热稳定性。
实验发现，在温度为293~393 K时，PEEK的νC=O对应的晶区及非晶区结构对温度比较敏感。
进一步开展了PEEK的νC=O的二维红外光谱研究。
结果表明，PEEK的νC=O对应的红外吸收频率包括：1655 cm-1处的非晶区红外吸收模式（νC=O-amorphpus）、1652 cm-1处的晶区红外吸收模式（νC=O-crystal）、1647 cm-1处的中间态红外吸收模式（νC=O-amorphpus/crystal）。
随着测定温度的升高，PEEK的νC=O对应的红外吸收峰变化快慢顺序依次为νC=O-crystal，νC=O-amorphpus/crystal，νC=O-amorphpus。
关键词：聚醚醚酮 红外光谱 变温红外光谱 二维红外光谱 热稳定性中图分类号：TQ 32；O 434.3文献标志码： B 文章编号：1002-1396（2019）02-0027-05Research on infrared spectroscopy of PEEKWei Shengmin1，Li Ying2，Chang Ming3，Zhang Qiaoyun3，Zhao Mohan3，Yu Hongwei3（1. College of Physical Education，Shijiazhuang University，Shijiazhuang 050035，China；2. Tianjin University of Sport，Tianjin 301617，China；3. School of Chemical Engineering，Shijiazhuang University，Shijiazhuang 050035，China）Abstract：The molecular structure of polyether ether ketone（PEEK） was characterized by infrared spectroscopy. The thermal stability of PEEK was observed in terms of stretch vibration of C=O（νC=O） by variable temperature infrared spectroscopy. The results show that the crystaline region/amorphous region of PEEK（νC=O） is sensitive to the temperature change between 293 and 393 K. The two dimensional infrared（2D-IR） spectroscopy of PEEK（νC=O） was researched then. The infrared absorption frequencies of PEEK（νC=O）appear at 1655 cm-1（νC=O-amorphpus），1652 cm-1（νC=O-crystal），and 1647 cm-1（νC=O-amorphpus/crystal）. The sequence of peak changes is 1652 cm-1（νC=O-crystal），1647 cm-1（νC=O-amorphpus/crystal），1655 cm-1（νC=O-amorphpus） with the increase of temperature.Keywords：polyether ether ketone； infrared spectroscopy； variable temperature infrared spectroscopy；two dimensional infrared spectroscopy； thermal stability收稿日期：2018-09-27；修回日期：2018-12-26。
聚醚醚酮简介介绍
功能化应用研究
针对特定应用需求，对聚醚醚酮进行功能化改性，拓展其在不同领 域的应用范围。
跨学科应用合作
加强与其他学科领域的合作，共同开展聚醚醚酮的应用研究，推动其 在实际生产和生活中的应用。
THANKS
谢谢您的观看
PEEK的高性能和独特性使其在高温、高压、腐 蚀等极端环境下具有不可替代的作用，因此， 在石油、化工、制药等领域的应用前景广阔。
PEEK在3D打印领域的应用逐渐增多，未来有望 实现个性化定制和生产。
未来展望
随着全球经济的发展和技术的不断创 新，PEEK的市场需求将继续保持增长 态势。
PEEK的生物可降解性和环保性将为其 赢得更多的市场份额，成为未来市场 的重要发展方向。
循环利用
聚醚醚酮的回收和循环利 用技术尚不成熟，限制了 其在环保方面的应用。
市场挑战
价格竞争力
聚醚醚酮的生产成本较高，导致其价格相对较高，缺乏市场竞争 力。
替代品的竞争
市场上存在许多价格较低的替代品，对聚醚醚酮的市场份额构成 威胁。
市场需求波动
聚醚醚酮的应用领域相对较窄，市场需求波动较大，不利于市场 的稳定发展。
04
聚醚醚酮的市场前景
市场现状
聚醚醚酮（PEEK）作为一种高性能聚合物，目前 在全球范围内得到了广泛应用。
随着技术的不断进步和市场需求的增长，PEEK市 场呈现出稳步增长的趋势。
在航空航天、汽车、电子、医疗等领域，PEEK展 现出良好的性能和潜力。
发展趋势
随着环保意识的提高，PEEK的生物可降解性成 为研究重点，未来有望实现环保型的生产与应 用。
原料准备包括将单体、催 化剂、引发剂等按照配方 比例混合，确保原料的质 量和纯度。
聚醚醚酮
耐高温性 自润滑性 耐易加工性 腐蚀性
由于聚醚醚酮PEEK具有优良的综合性 能，在许多特殊领域可以替代金属、陶瓷 等传统材料。该塑料的耐高温、自润滑、 耐磨损和抗疲劳等特性，使之成为当今最 热门的高性能工程塑料之一，它主要应用 于航空航天、汽车工业、电子电气和医疗 器械等领域。
(1)航空航天领域聚醚醚酮PEEK可加工成各 种高精度的飞机零部件，由于其耐水解、 耐腐蚀和阻燃性能好，可加工成飞机的内 外部件及火箭发动机的许多零部件。
汽车制造聚醚醚酮PEEK一直成功地用 于汽车制造业，由于它具有良好耐摩擦性 能，可以替代金属(包括不锈钢、钛)制造发 动机内罩、汽车轴承、密封件和刹车片等
医疗器械聚醚醚酮PEEK可在134℃下 经受3000次循环高压灭菌，这一特性能满 足灭菌要求高、需反覆使用的手术和牙科 设备的制造，加上它的抗蠕变和耐水解性， 用它可制造需高温蒸汽消毒的各种医疗器 械。尤为重要的是PEEK无毒、质轻、耐腐 蚀，是与人体骨骼最接近的材料，因此可 采用PEEK代替金属制造人体骨骼
目前
(5)绝缘材料PEEK因具有优良的电气性能， 在高温、高湿等恶劣条件下，聚醚醚酮的 绝缘性能仍能保持，是理想的电绝缘材料， 特别是在半导体工业中得到广泛应用 541004010122 李祥祥
聚醚醚酮：poly(ether-ether-ketone)；PEEK是 聚醚醚酮： 在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的 重复单元所构成的高聚物，属特种高分子 材料。
聚醚醚酮
熔点334℃，软化点168℃ ℃ 软化点 ℃ 熔点 拉伸强度132～ 拉伸强度 ～148MP 非晶型)～ 结晶型)g/cm3 密度[1]1.265(非晶型 ～1.320(结晶型 非晶型 结晶型 冲击强度(缺口 缺口) ～ 冲击强度 缺口 60～80J/m 断裂伸长率 ≥150% 吸水性 ≤0.1% 体积电阻率 1016Ω·cm 弯曲强度 ≥140MPa 介电常数 3.2～3.3 ～ 拉伸强度 ≥93MPa 阻燃性(UL94) V-0 阻燃性
聚芳醚酮和聚醚醚酮简介
聚芳醚酮（PAEK）简介聚芳醚酮（英文名称polyetherketoneketone）简称PAEK。
是一类亚苯基环通过氧桥（醚键）和羰基（酮）连接而成的一类结晶型聚合物。
按分子链中醚键、酮基与苯环连接次序和比例的不同，可形成许多不同的聚合物。
主要有聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮（PEK）、聚醚酮酮（PEKK）、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮（PEKEKK）等品种。
聚芳醚酮分子结构中含有刚性的苯环，因此具有优良的高温性能、力学性能、电绝缘性、耐辐射和耐化学品性等特点。
聚芳醚酮分子结构中的醚键又使其具有柔性，因此可以用热塑性工程塑料的加工方法进行成型加工。
聚芳醚酮系列品种中，分子链中的醚键与酮基的比例（E/K）越低，其熔点和玻璃化温度就越高。
聚芳醚酮可用来制造耐高冲击齿轮、轴承、电熨斗零件、微波炉转盘传动件、汽车齿轮密封件、齿轮支撑座、轴衬、粉末涂料和超纯介质输送管道、航空航天结构材料等。
一、聚芳醚酮的发展聚芳醚酮的研究开发始于20世纪60年代。
1962年美国Du pont公司和1964年英国ICI公司分别报道了在Friedel-Crafts催化剂存在下，通过亲电取代可以合成聚芳醚酮。
后来，陆续有人对这一技术进行研究和作出重大贡献。
1979年，英国ICI制得了高分子量的PEK，奠定了合成聚芳醚酮的基础。
在聚芳醚酮主要品种中，以PEEK最为重要，于1977年由英国ICI公司研究开发成功，1980年投产。
到二十世纪80年代末，世界上有5大公司生产聚芳醚酮，分别是英国ICI、美国Du pont和Amoco、德国BASF 和Hoechst。
国内于20世纪80年代中期开始研制聚芳醚酮。
1990年吉林大学发表了制造专利并有少量生产。
二、聚芳醚酮的用途由于聚芳醚酮优越的各种性能及易加工性能，几乎可用于每一个工业领域。
（1）航空航天领域：用碳纤维、玻璃纤维增强的聚芳醚酮可用于飞机和飞船的机舱、门把手、操纵杆、发动机零件、直升机旋翼等；（2）电子工业:电线电缆包覆、高温接线柱、电机绝缘材料等;（3）汽车工业：汽车齿轮秘封片、吃路边你支撑座、轴承粉末涂料、轮胎内压传感器壳等；（4）机械设备：轴承座、超离心机、复印机上分离爪、化工用滤材、叶轮等。
聚醚醚酮分子式(一)
聚醚醚酮分子式(一)聚醚醚酮分子式及相关解释1.聚醚醚酮（PEEK）–分子式：(C19H18O3)n–解释：聚醚醚酮是一种高性能的工程塑料，具有出色的耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能。
其分子式为(C19H18O3)n，其中n代表聚合物的重复单元数目，通常为几十到上百。
PEEK在航天航空、医疗器械、汽车工业等领域有广泛的应用。
2.聚醚醚酮酮酮（PEKK）–分子式：(C22H20O4)n–解释：PEKK是一种高性能聚合物，具有优异的机械强度和耐热性能。
其分子式为(C22H20O4)n，其中n代表聚合物的重复单元数目。
PEKK常用于制造复杂的复合材料、高温耐用零件和医疗设备。
3.聚醚醚酮酮（PEK）–分子式：(C18H16O3)n–解释：PEK是一种具有高温稳定性和耐化学腐蚀性的工程塑料。
其分子式为(C18H16O3)n，其中n代表聚合物的重复单元数目。
PEK常用于电子元件封装、汽车零件和航空航天领域。
4.聚醚醚酮腈（PEEK-CN）–分子式：(C19H17NO2)n–解释：PEEK-CN是一种具有耐高温和耐腐蚀性能的聚合物。
其分子式为(C19H17NO2)n，其中n代表聚合物的重复单元数目。
PEEK-CN常用于极端条件下的膜分离和膜过滤等应用。
5.聚醚醚酮酮醇（PEK-KA）–分子式：(C18H16O3H2O2)n–解释：PEK-KA是一种具有较低醇溶性和优异热稳定性的聚合物。
其分子式为(C18H16O3H2O2)n，其中n代表聚合物的重复单元数目。
PEK-KA常用于高温环境下的密封、绝缘和润滑等应用。
总结：聚醚醚酮（PEEK）、聚醚醚酮酮酮（PEKK）、聚醚醚酮酮（PEK）、聚醚醚酮腈（PEEK-CN）和聚醚醚酮酮醇（PEK-KA）等聚合物在工程领域有广泛的应用。
它们的分子式不同，因此具有不同的物理性质和应用特点，可满足不同领域对高性能材料的需求。
聚醚醚酮(Poly ether ether Ketone ,PEEK)详细介绍
聚醚醚酮（Poly ether ether Ketone ，PEEK）详细介绍聚醚醚酮（Poly ether ether Ketone ，PEEK）树脂是一种新型特种工程塑料。
具有可与聚酰亚胺相匹敌的特性，被称为超耐热性热塑性树脂。
A、分解温度：560℃；B、能很好流动的温度：350℃～400℃；一．化学结构二．特长PEEK是芳香族结晶型热塑性高分子材料。
其熔点为334℃，具有下述很具魅力的特性；（1）短期耐热性：玻璃纤维或碳纤维增强后其热变形温度可以达到300℃以上。
（2）长期耐热性：UL温度指数（RTI）为250℃。
（3）韧性：是一种非常柔韧的树脂。
（4）阻燃性：达到UL94V－0级（1.5mm），有自熄性，燃烧时发烟量是所有树脂中最少的。
（5）耐腐蚀性/耐药品性：除浓硫酸外无溶剂能侵蚀它。
（6）耐热水性(可在200～300℃蒸汽中使用)。
（7）耐疲劳及耐蠕变性(是热塑性塑料中最高的；（8）加工成型性：除可注射成型外，还可适用各种成型方法；三．主要特性3.1耐热性虽然未增强的纯树脂的热变形温度只有160℃，但用玻璃纤维、碳纤维增强后，热变形温度可达300℃以上。
按长期连续使用温度的评价方法UL温度指数测定（RTI）为250℃。
3．2机械特性PEEK在室温时的抗蠕变性能如图1，2所示。
即不论有无缺口都比其它耐热性树脂高得多。
时间（分）时间（分）图1 蠕变破坏强度（有缺口）图2 蠕变破坏强度（无缺口）3．3各种物性随温度的变化其弯曲模量随温度的变化如图3所示。
虽然在其玻璃化转变温度（143℃）附近有所下降，但直至其熔点附近（300℃）仍保持有足够的弹性模量。
其抗拉强度随增强情况不同有所变化，从图4中可知，直到高温领域都还保持一定强度。
图3 弯曲摸量与温度的关系图4 拉伸强度与温度的关系另外其在250℃的老化试验结果如图5所示。
它表明不仅一般树脂无法比，就是比公认的长期耐热性好的PPS也要稳定。
图5 老化过程中弯曲程度的变化3．4耐冲击性它是耐热树脂中韧性最好的一种与其它树脂的比较如图6。
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聚醚醚酮分子式
聚醚醚酮，又称为聚碳酸醚酮或PecK，是一种具有广泛用途的高性能工程塑料。
它由苯酚、丙二酸和二氧化碳等材料反应而成，其分子式为（CO2）[O-CH2-C6H4-OC6H4-CO-CH2-O]n。
聚醚醚酮具有卓越的机械性能、耐热性能和化学稳定性能，在航空、能源、电子、医疗和汽车等领域得到了广泛应用。
首先，聚醚醚酮的分子结构稳定，分子中含有卡宾型碳酸酯单元，其分子链能够通过交替的环氧化和环加成反应合成得到。
这种结构稳定性能使聚醚醚酮具有出色的耐热性能和耐腐蚀性能，因此非常适合用于高温、高压和腐蚀环境下的应用。
此外，聚醚醚酮的C-O键也使其具有良好的电绝缘性能。
其次，受到其分子结构的影响，聚醚醚酮具有出色的机械性能。
它的高分子链结构使其具有较大的拉伸模量、耐冲击性和疲劳寿命等优点。
这使聚醚醚酮在制造高度耐磨、高度可靠性应用的部件时具有很高的价值，如齿轮、橡胶密封件、飞机航空零部件、通讯器件等，同时它也可以用于制造轻型结构件，并且重量轻，可有效减轻负荷。
此外，作为一种高性能的工程塑料，聚醚醚酮还具有其他优异性能。
例如，它具有出色的耐久性和抗紫外线性
能，使其非常适合用于户外用途，例如摩托车车壳、艇等。
此外，聚醚醚酮还能够耐受氧气和臭氧的攻击，并且能够在高温环境下维持稳定的物理性能。
因此，它常常被运用于高端应用的塑料制品中，例如医疗器械、高端照明、航空航天及其它高科技场合。
总的来说，聚醚醚酮是一种高性能的工程塑料，具有卓越的机械、耐热、化学稳定性等多项性质，广泛应用于航空、能源、电子、医疗和汽车等领域。
聚醚醚酮分子式为（CO2）[O-CH2-C6H4-OC6H4-CO-CH2-O]n，这种分子式的特殊结构为其赋予了这些优异的性质，同时也使其成本相对较高。
现在，许多在这些领域工作的科学家和工程师正在设法改进聚醚醚酮的制造和加工技术，以便更广泛地应用它的特性，满足现代化、高效、清洁、安全的社会用途的需求。