CF增强PEEK复合材料原位成型与容器性能研究

采用激光原位铺放方法,制备了CF/PEEK复合材料层合板和压力容器,并通过内压爆破试验,对CF/PEEK压力容器的内压承载性能进行了表征。结果表明,研制的CF/PEEK压力容器有效爆破压强为18.33MPa,容器特性系数为40.3km,具有较为优异的内压性能。

注塑发泡工艺对PEEK制品性能影响

聚醚醚酮(PEEK)作为最具代表性的特种工程塑料,由于其具有较好的力学性能已被广泛应用于航天和军事领域。采用超临界流体注塑发泡的方式制备了发泡聚醚醚酮,发泡制品的质量降低了21%(比强度为59.8),最低介电常数为2.47。泡孔结构的介入降低了制品的力学性能,但是,较好的减重效果使发泡制品仍然具有较好的比强度。探究了泡孔结构对发泡PEEK制品的介电性能的影响规律,结果表明,更宽的发泡层使样品中的气体含量更高,可以有效降低制品的介电常数。由于分子链的极化作用,PEEK试样在X波段存在明显的介电常数波动现象。结晶可以抑制分子链的极化,因此,较高的结晶度可以降低制品的介电常数。研究表明,定向调控PEEK发泡制品的介电性能提供了指导方向。

喷油润滑下PEEK齿轮的疲劳失效临界转变关系

聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)齿轮是高性能聚合物齿轮,广泛应用于汽车、无人机、机器人等领域。然而PEEK齿轮失效的形式和机理复杂,导致其在动力传动场合应用缺乏合理的设计依据。针对PEEK齿轮失效机理不明和基础数据缺失的问题,开展了喷油润滑下PEEK斜齿轮疲劳性能试验,计算了PEEK齿轮接触和弯曲应力,并通过扫描电镜等设备进行了失效表征。发现喷油润滑下PEEK齿轮失效形式主要为齿面点蚀和齿根疲劳断裂;讨论了喷油润滑下PEEK齿轮齿面点蚀与齿根疲劳断裂的失效机理,发现了PEEK齿轮接触疲劳失效与弯曲疲劳失效之间的临界转变关系,并提出了PEEK齿轮失效形式的评估方法。当PEEK齿轮接触应力与弯曲应力之比低于1.02时,PEEK齿轮主要发生齿根疲劳断裂;接触应力与弯曲应力之比高于1.10时,PEEK齿轮主要发生齿面点蚀破坏;接触应力与弯曲应力之比在1.02~1.10之间时,存在齿面接触疲劳与齿根弯曲疲劳的临界失效转变点。

短切CF/PEEK复合材料的制备及抗紫外老化性能

CF/PEEK复合材料因轻质高强、耐腐蚀抗老化等特点,在各领域中被广泛应用,而其在成型过程中不可避免地会产生边料、废料,因此针对CF/PEEK回收再利用的研究很有意义。由于PEEK熔点高、溶体粘度大等特点,此类材料回收再利用困难,本工作通过添加一定量的PEEK树脂粉末的方法,改善短切预浸料的热压工艺性,通过紫外线加速老化实验,研究紫外老化对复合材料微观形貌、力学性能等的影响,并结合主成分分析法综合评价短切CF/PEEK复合材料的抗紫外老化性能,为热塑性预浸料和热塑性复合材料制品的回收再利用提供参考。研究结果表明:添加了树脂粉末的复合材料表面质量和力学性能得到明显的提高。试样表面的树脂基体在紫外老化作用下会出现粉化开裂并逐渐脱落的现象,在表面形成孔洞、裂纹等缺陷,紫外老化时间越长,复合材料表面受损越严重,力学性能下降越明显。通过主成分分析法得到,树脂添加量对短切CF/PEEK复合材料的抗紫外老化性能影响不大。

舰船用滑动轴承轴瓦PEEK基复合材料制备及性能研究

为解决船用润滑系统受损及其他极端工况下舰船滑动轴承轴瓦易烧毁失效的问题,选用PEEK为基体,以PTFE、CF及MoS2作为填料,采用共混改性的方法制备了新型PEEK复合材料轴瓦,重点围绕PEEK复合材料摩擦磨损性能进行研究,以满足舰船在极端工况下应用的需求。试验结果表明:在3种不同润滑条件下,改良后试样的摩擦系数和磨损量相对纯PEEK材料分别了下降29.5%~61.5%和11.7%~69.3%,且随PTFE、CF及MoS2添加量的增加呈现出先大幅下降,后缓慢上升的趋势,填料的加入能极大提升试样的摩擦磨损性能。

一种钛-PEEK颈椎融合器的设计及其有限元分析

目的聚醚醚酮(PEEK)是融合器常用制备材料,具有良好的力学性能,但生物相容性差,影响骨整合效果。相较之下,钛合金生物相容性好,但刚度大,易导致融合器下沉。本研究旨在设计一款结合钛合金与PEEK两种材料优势的颈椎融合器,并验证其生物力学性能。方法依据健康人体CT扫描数据,重建C3~C7节段颈椎模型。使用PEEK材质的商用ROI-C融合器模型模拟构建C5~C6节段颈椎前路切除融合术(ACDF)手术模型,在前屈、后伸、左右侧弯和扭转工况下,计算分析颈椎融合器与融合器-椎体接触表面应力分布及术后颈椎活动度(ROM)。综合各种工况下融合器应力分布情况,对融合器进行拓扑优化,根据优化模型进行外部结构重新设计并赋予为钛合金材料,内部镂空部分填充为PEEK材料。最终,比较优化后的钛-PEEK颈椎融合器和商用ROI-C融合器在融合器-椎体接触表面应力分布与ROM的变化情况,评估钛-PEEK融合器的生物力学性能。结果与商用ROI-C融合器相比,钛-PEEK融合器的融合器-椎体接触表面应力下降明显,术后手术节段椎体活动能力有所提升。结论钛-PEEK融合器不仅继承了钛合金高生物相容性,降低了融合器下沉风险,还提高了椎体术后活动能力,减少了术后相邻节段椎间盘退化风险,为ACDF手术中融合器选用提供了新的可行性方案。

仿成骨过程的PEEK表面层级力学结构的实现与表征

目的通过模拟成骨细胞在骨形成过程中的矿化行为,对聚醚醚酮(PEEK)植入材料表面进行改性,制备具有层级力学特征的PEEK表面结构,并评估其机械性能和生物学特性,以拓展PEEK在骨科植入物领域的应用潜力。方法本研究利用微生物诱导的碳酸盐沉淀(MICP)技术,采用Sporosarcina Pasteurii菌进行矿化,从而对PEEK植入材料表面进行力学改性。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等物理和化学性质表征,评估SPEEK-MICP的微观结构和组成。利用纳米压痕技术测量不同尺度下的层级力学特性。随后,通过体外细胞实验,评价SPEEK-MICP的生物相容性和成骨活性。结果改性后的PEEK材料展现出了类似骨组织的微观尺度下的层级机械性能。纳米压痕测试结果表明,改性后PEEK表面出现了与天然骨类似的,弹性模量随着压入深度上升而下降的层级力学变化趋势。此外,SPEEK-MICP的表面表现出超亲水性。材料改性后,细胞表面黏附、增殖和分化能力均得到了显著提升。结论本研究成功通过MICP技术制备了具有独特机械性能和生物学特性的SPEEK-MICP复合生物材料。该材料不仅具有类似自然骨的微观层级力学特质,还展现出了良好的生物相容性和成骨活性。

液驱隔膜压缩机气阀PEEK阀片应力状态研究

吸排气阀是液驱隔膜压缩机中的关键部件,阀片是吸排气阀的易损件,阀片寿命是衡量吸排气阀性能的重要因素。聚醚醚酮(PEEK)因其优良的机械性能、耐磨性、耐高温性而经常被用作压缩机的气阀阀片材料。该文首先结合温度的变化对液驱隔膜压缩机气阀PEEK阀片所受应力进行有限元分析,然后结合高温的静载和疲劳试验对PEEK阀片进一步地验证,得出PEEK阀片在压缩机工作中的应力状态。通过对PEEK阀片应力状态的研究,为液驱隔膜压缩机气阀阀片的设计及优化提供指导。

基于磁控溅射的PEEK表面HA涂层构建及其生物安全性评估

目的:基于磁控溅射技术在PEEK表面构建羟基磷灰石(HA)涂层,并系统评估该方法的生物安全性。方法:磺化PEEK以增加结合面积,并利用磁控溅射技术在其上构建HA涂层;通过扫描电镜结合能谱分析检测构建效果;通过细胞黏附实验、细胞骨架荧光染色以及扫描电镜来评估细胞层面安全性;通过SD大鼠全身毒性评估材料在体安全性;通过金黄地鼠黏膜刺激实验评估材料口腔应用安全性。结果:利用上述技术可在PEEK表面成功构建具有梯度形貌的HA涂层;该涂层可促进细胞黏附、伸展与增殖;且无全身毒性,对动物体重与体内重要脏器HE染色均无显著性影响(P>0.05);同时该涂层在一定程度上减轻了单纯磺化带来的口腔黏膜刺激。结论:基于磁控溅射技术可稳定制备HA涂层,并满足临床应用的生物安全性需求。

PEEK-HA-CF复合材料的力学性能和体外生物活性

制备PEEK-HA-CF复合材料,研究了引入CF对其力学性能和体外生物活性的影响.结果表明,CF的引入显著提高了PEEK-HA-CF的强度和模量,且其强度和模量在一定范围内具有更大的可设计性,能够在较宽的范围内满足与人体承力骨力学性能的良好匹配;PEEK-HA-CF复合材料具有良好的生物活性.

PEEK材料:市场风口,前景几何?

在年度交接之际,聚醚醚酮(PEEK)材料概念股持续升温,2023年12月19日,新瀚新材、中欣氟材迎来“两连板”,中研股份直接涨停,大洋生物、聚赛龙、沃特股份等股跟涨。2024年首个交易日午后,大洋生物涨停。市场人士普遍认为,随着新能源汽车、机器人、3D打印等新下游对于轻量化的要求提升,PEEK材料有望迎来爆发式增长。

PEEK层状材料专利应用技术现状

工程塑料作为层状材料的主要组分,对层状材料的性能和可加工性起着决定性的作用。我国发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》也将多种新材料列入其中,说明国家趋于新材料的重视程度是非常高的,作为新加入的PEEK新材料将在材料学新的发展阶段具有重要的历史地位。

PEEK线缆专利现状

随着经济不断快速发展,对电线电缆的要求越来越严格,尤其是近年来随着新能源汽车的发展,新能源汽车电机的电磁线、绕组线等对线缆耐高温、耐腐蚀、耐辐射性能要求越来越高,传统的绝缘材料已不能满足现有需求。聚醚醚酮(PEEK)是一种线性芳香族高分子化合物,主链由一个酮键和两个醚键的单元聚合构成,属于特种工程塑料。PEEK是由英国Victrex公司(曾是ICI高级材料公司)在20世纪70—80年代成功开发。

PEEK材料注塑成型工艺及其性能研究

PEEK(聚醚醚酮)是一种高性能的工程塑料,具有高强度、高模量和优异的耐热性、耐腐蚀性、耐磨性和冲击强度,其优良性能使其在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。从PEEK的基本结构入手,阐述了PEEK的注塑成型工艺。重点介绍了PEEK注塑成型过程中,熔融温度、注射速度、保压时间及冷却速度对产品性能的影响。并通过实验得出较低的熔融温度有利于降低流动应力;适中的注射速度能保证制品的成型质量;适当延长保压时间和降低冷却速度能有效地提高制品的综合性能等结论。

The world's first carbon-fiber reinforced PEEK filament developed for long-term 3D printed medical implants

Marl,Germany.Evonik is introducing a new carbon-fiber reinforced PEEK filament,for use in 3D printed medical implants.This smart biomaterial can be processed in common extrusion-based3D printing technologies such as fused filament fabrication (FFF).The specialty chemicals company will present the new product for the first time at coming next medical technology and 3D printing related trade shows.

PEEK绝缘体微小深孔加工技术改进

PEEK聚醚醚酮是一种特种工程塑料,具有难加工的特点,严重影响装配使用。通过对比测试后选用了京瓷SGS系列涂层钻头进行加工,有效保证钻头强度且螺旋槽容屑较好的效果,为PEEK微小深孔的顺利加工奠定了良好的基础。

PEEK阀片在焦炉气压缩机中的长期稳定性与可靠性分析

本文结合阀片的设计原理和结构特点,分析了PEEK材料的化学性质和物理性质,以及极端工况下的性能表现。阀片性能的特殊要求是通过分析焦炉气压缩机的工作原理和运行环境而提出的。PEEK阀片性能随时间变化的趋势通过长期稳定性研究与评价指标、实际运行性能监测数据及影响因素分析展开探讨。结合可靠性评价标准和方法,深入分析焦炉气压缩机PEEK阀片的可靠性。

不同摩擦配副对PEEK及CF/PEEK复合材料摩擦学性能的影响

为了选择与PEEK及其CF改性复合材料更合适的配副材料以适应苛刻的干摩擦工况,本工作选用PEEK、CF/PEEK复合材料为研究对象,利用UMT-2型多功能摩擦磨损试验机在不同速度、载荷下对PEEK、CF/PEEK复合材料与Al 2O 3球、GCr15球、Si_(3)N_(4)球三种不同对磨球所组成的摩擦副进行干摩擦试验。结果表明:CF填充改性PEEK基复合材料,提高了复合材料的摩擦学性能。研究速度、载荷对其摩擦学性能的影响发现,三种对磨球所组成的摩擦副在固定载荷高速时或者固定速度重载时仍保持良好的摩擦磨损性能。三种对磨球中,GCr15轴承钢球与PEEK、CF/PEEK组成的摩擦副摩擦系数最大,磨损率最高;Si_(3)N_(4)陶瓷球的摩擦副摩擦系数最小,磨损率最低。当GCr15-CF/PEEK摩擦副在50 N、400 r/min高速时,摩擦系数为0.275,在90 N、300 r/min重载下,摩擦系数为0.254;当Si_(3)N_(4)-CF/PEEK摩擦副在50 N、400 r/min高速时,摩擦系数为0.265,在90 N、300 r/min重载下,摩擦系数为0.231。GCr15-CF/PEEK摩擦副盘试样在高速高载的苛刻工况下发生了严重的磨粒磨损和黏着磨损,而Si_(3)N_(4)-CF/PEEK摩擦副盘试样在高速高载的苛刻工况下主要是磨粒磨损和轻微的黏着磨损。

纳米ZrO_(2)增强PEEK/PTFE复合材料摩擦行为分子动力学模拟

为了从微观结构探究和揭示纳米二氧化锆(ZrO_(2))对聚醚醚酮(PEEK)/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料摩擦行为的影响,在10%PEEK/PTFE复合材料中,分别添加质量分数4%、6%、8%、10%的纳米ZrO_(2),制备4种纳米ZrO_(2)填充PEEK/PTFE复合材料,并基于分子动力学(MD)方法构建4种复合材料与铁对摩的摩擦模型。结果表明:适量纳米ZrO_(2)可增强PEEK/PTFE复合材料分子链抵抗剪切变形的能力,在聚合物分子链之间形成较强的范德华力,改善了PEEK/PTFE复合材料摩擦性能;纳米ZrO_(2)在摩擦过程中能有效抑制层间滑移现象,在复合材料中起到吸附聚合物分子链的作用,增强了原子间相互作用,阻碍摩擦过程分子链内部滑移;其中质量分数6%纳米ZrO_(2)填充的复合材料摩擦性能最佳。

抗菌性碳点修饰PEEK干预MRSA感染环境植入物骨整合性能的体内研究

目的本研究拟评价抗菌性碳点修饰聚醚醚酮(polyether ether ketone,PEEK)在感染性骨缺损环境的骨整合性能。方法熔融法制备结合透析纯化获得胍基碳点(guanidine-based carbon dots,G-CDs),应用聚乙烯醇缩丁醛酯(polyvinyl butyral,PVB)通过浸泡-干燥法制备G-CDs修饰的PEEK植入物(PEEK/PVB-G-CDs)。将SD大鼠分为:PEEK植入未感染组(PEEK(-)组),PEEK/PVB-G-CDs植入未感染组(PEEK/PVB-G-CDs(-)组),PEEK植入感染组(PEEK(+)组),PEEK/PVB-G-CDs植入感染组(PEEK/PVB-G-CDs(+)组)。每组大鼠均于垂直股骨外侧髁处制备一个直径2 mm、深度5 mm的孔洞以模拟骨缺损。将30μL生理盐水注入PEEK(-)组和PEEK/PVB-G-CDs(-)组大鼠骨缺损的骨髓腔内形成未感染组。将30μL耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)菌悬液(1.5×10^(4) CFU/mL)注入PEEK(+)组和PEEK/PVB-G-CDs(+)组大鼠骨缺损的骨髓腔内。植入术后0、2和4周,应用动物专用X射线机照射各组大鼠植入部位。术后6周,Micro-CT评估植入部位的骨组织特征。骨髓细菌培养、苏木精-伊红染色(HE staining)、甲苯胺蓝染色(Toluidine blue staining)、戈德纳三色染色(Goldner trichrome staining)及免疫组化染色分析各组大鼠的骨植入部位。结果(1)X射线、Micro-CT、骨髓细菌培养和组织病理学分析等结果确定证实了PEEK(-)组和PEEK/PVB-G-CDs(-)组未出现感染与骨缺损整合;PEEK/PVB-G-CDs(+)组发挥抗菌性有效控制MRSA,菌株形成的骨髓炎实现骨整合,而PEEK(+)组因持续的感染无法骨整合;(2)免疫组化染色评价明确PEEK(+)组显示出比其他3组更低的白细胞介素(interleukin,IL)-4和IL-10等抗炎因子以及更强的IL-6和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α等促炎因子表达,表明G-CDs修饰的PEEK可抑制MRSA感染,调节局部微环境的炎症水平,促进骨缺损部位的骨整合。结论抗菌性碳点修饰PEEK具备优异的骨整合性能,为今后的临床治疗提供了一种候选策略。