聚醚醚酮（PEEK）作为一种高性能特种工程塑料，凭借其独特的分子结构与材料特性，在注塑成型工艺中展现出显著优势，成为航空航天、医疗、汽车及电子电气等高端制造领域的核心材料。本文从技术特性、工艺优势及行业应用三个维度展开论述。
一、PEEK注塑成型的技术特性与工艺优势
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卓越的机械性能与热稳定性
PEEK为半结晶性热塑性芳香族高分子材料，其拉伸强度达90MPa，弯曲模量3.8GPa，抗蠕变性能与金属合金相当。其熔点为334℃，长期使用温度达250℃，短期耐温300℃，且在500℃以上才发生热老化。这一特性使其在高温高压环境下仍能保持尺寸稳定性，注塑成型时模具需预热至150℃以上，注塑机料筒温度控制在330-360℃，以减少冷却收缩率（1.2%-2.4%）。 -
优异的耐化学腐蚀性与生物相容性
PEEK可耐受浓硫酸外的绝大多数化学试剂，在高温高压蒸汽中（200℃以上）仍能保持性能，这一特性使其成为医疗植入物的理想材料。例如，PEEK颅骨修补产品已通过FDA认证，其密度与人体骨骼相近（1.265-1.32g/cm³），弹性模量3-4GPa，可替代钛合金实现“骨整合”，减少应力遮挡效应。 -
精密成型能力与轻量化优势
PEEK注塑成型可实现复杂拓扑结构，壁厚精度可达0.015mm，表面粗糙度Ra≤0.1μm。例如，无人机骨骼框架采用PEEK复材注塑后，较铝合金减重58%，同时满足疲劳强度要求（10⁷次循环无断裂）。在汽车领域，PEEK齿轮的摩擦系数仅为0.1-0.2，较金属齿轮降低60%能耗。 -
智能化与定制化潜力
3D打印技术的发展使PEEK注塑模具制造周期缩短至10天，多材料共注塑技术可实现PC透明观察窗与PEEK结构件的集成。例如，某手术机器人关节组件通过嵌件注塑将金属传感器与PEEK基体结合，成品尺寸公差±0.02mm，满足ISO 13485体系要求。
二、PEEK注塑成型的行业应用场景
- 医疗器械领域
- 植入物：PEEK椎间融合器、人工髋臼杯已实现临床应用，其X射线透过率优于钛合金，便于术后CT/MRI成像。
- 手术器械：PEEK超声刀手柄、内窥镜鞘管通过注塑实现薄壁（0.3mm）与高强度（弯曲强度170MPa）的平衡，且可耐受3000次134℃高压灭菌循环。
- 体外设备：血液透析器外壳采用PEEK注塑后，较PC材料耐溶剂性提升3倍，使用寿命延长至5年。
- 航空航天领域
- 结构件：空客A350机翼整流罩采用PEEK/碳纤维注塑件，较铝合金减重30%，且满足150℃热循环测试要求。
- 连接件：卫星推进系统阀门密封件通过PEEK注塑实现耐辐射（10⁷rad）与耐低温（-196℃）性能，泄漏率≤10⁻⁹ Pa·m³/s。
- 汽车工业领域
- 动力系统：PEEK涡轮增压器叶轮注塑件可承受240℃连续工作温度，效率较铝合金提升5%。
- 底盘系统：PEEK衬套通过注塑实现自润滑（摩擦系数0.08），较PTFE涂层耐磨性提升2倍，寿命达50万公里。
- 电子电气领域
- 半导体制造：PEEK晶圆承载片在180℃真空环境下无挥发物析出，满足Class 1洁净度要求。
- 5G通信：PEEK基站滤波器腔体注塑后，介电损耗（tanδ）≤0.002，较氧化铝陶瓷成本降低40%。
三、技术挑战与未来趋势
尽管PEEK注塑成型优势显著，但其高熔点（334℃）与高粘度导致加工难度较大，需采用长径比L/D=18:1-24:1的专用螺杆，且干燥处理需在150℃下持续3小时以控制水分含量≤0.02%。未来，随着改性PEEK（如添加碳纤维、石墨烯）的研发，其热导率有望提升至1W/(m·K)，进一步拓展在散热模块领域的应用。
