पॉलीइथरइथरकीटोन (PEEK) का व्यापक विश्लेषण

I. भौतिक और रासायनिक गुण

पॉलीइथरइथरकीटोन (PEEK, CAS No.: 29658-26-2) एक अर्ध-क्रिस्टलीय थर्मोप्लास्टिक विशेष इंजीनियरिंग प्लास्टिक है। इसकी आणविक श्रृंखला ईथर बॉन्ड (-O-), कीटोन बॉन्ड (-CO-), और बेंजीन रिंग्स द्वारा वैकल्पिक रूप से जुड़ी हुई है, जो इसे उत्कृष्ट समग्र गुण प्रदान करती है। मुख्य विशेषताएं निम्नलिखित हैं:

1. भौतिक गुण

घनत्व: 1.3 g/cm³। संशोधित सामग्री का घनत्व धातुओं (जैसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु का घनत्व 2.7 g/cm³) की तुलना में बहुत कम है, जिससे हल्केपन का लाभ मिलता है।

तापीय स्थिरता:

• पिघलने बिंदु 334°C है, और निरंतर सेवा तापमान 260°C तक पहुँचता है। कांच फाइबर-प्रबलित प्रकार का हीट डिस्टॉर्शन तापमान (HDT) 310°C है, और कार्बन फाइबर-प्रबलित प्रकार का 320°C है।
• तापीय अपघटन तापमान 550°C है। इसे 340~420°C के व्यापक तापमान सीमा में इंजेक्शन मोल्डिंग और एक्सट्रूज़न द्वारा संसाधित किया जा सकता है।

यांत्रिक शक्ति:

• तन्य शक्ति 92 MPa है, और लोचदार मापांक 3.8 GPa है। कार्बन फाइबर प्रबलन के बाद, तन्य शक्ति 210 MPa तक बढ़ जाती है, और इसकी विशिष्ट शक्ति स्टील से अधिक होती है।
• इसमें उत्कृष्ट थकान प्रतिरोध है। वैकल्पिक तनाव के तहत, यह धातु गियर्स को प्रतिस्थापित कर सकता है, जिससे सेवा जीवन 3 गुना से अधिक बढ़ जाता है।

विद्युत गुण:

• डाइइलेक्ट्रिक हानि 0.002 (1 MHz पर) है, और डाइइलेक्ट्रिक शक्ति >20 kV/mm है। यह उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में भी स्थिर इन्सुलेशन प्रदर्शन बनाए रखता है।
• सतह प्रतिरोधकता नियंत्रणीय (10⁵~10⁸ Ω/m²) है, जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों की एंटी-स्टैटिक आवश्यकताओं को पूरा करती है।

2. रासायनिक स्थिरता

इसमें अत्यधिक मजबूत जंग प्रतिरोध है। सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड को छोड़कर, यह किसी भी कार्बनिक विलायक, मजबूत अम्ल और मजबूत क्षार में अघुलनशील है। उबलते पानी में 800 घंटे तक भिगोने के बाद भी इसका प्रदर्शन महत्वपूर्ण रूप से कम नहीं होता है।

इसमें उत्कृष्ट हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध है और यह उच्च दबाव वाले भाप नसबंदी (134°C, 2 घंटे) के लिए उपयोग किया जा सकता है, जो मेडिकल-ग्रेड नसबंदी की आवश्यकताओं को पूरा करता है।

3. अन्य विशेषताएं

ज्वाला मंदक: बिना ज्वाला मंदक जोड़े यह UL 94 V-0 ग्रेड तक पहुँच सकता है, और दहन के दौरान बहुत कम धुआं उत्पन्न करता है।

जैव संगतता: यह ISO 10993 मानक का अनुपालन करता है, कोई साइटोटॉक्सिसिटी नहीं है, और मानव शरीर में प्रत्यारोपित किया जा सकता है।

घर्षण प्रतिरोध: घर्षण गुणांक 0.12 (संयुक्त संशोधन के बाद) तक कम है, और इसका घर्षण जीवन सामान्य इंजीनियरिंग प्लास्टिक की तुलना में 5 गुना अधिक है।

II. मुख्य अनुप्रयोग

"उच्च तापमान प्रतिरोध, उच्च शक्ति, जंग प्रतिरोध, और आसान प्रसंस्करण" के गुणों पर निर्भर करते हुए, PEEK उच्च-स्तरीय विनिर्माण क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। मुख्य विभाजित बाजार निम्नलिखित हैं:

1. चिकित्सा और स्वास्थ्य (25% हिस्सा)

• प्रत्यारोपण: 3D-मुद्रित खोपड़ी प्रोस्थेसिस, कशेरुक फ्यूजन पिंजरे, कृत्रिम जोड़, आदि। इनकी हड्डी एकीकरण शक्ति टाइटेनियम मिश्र धातु की तुलना में 40% अधिक है, और धातु आयन रिलीज का कोई जोखिम नहीं है।
• सर्जिकल उपकरण: उच्च तापमान नसबंदी उपकरणों के हैंडल और दंत प्रत्यारोपण अबटमेंट, जो बार-बार उच्च दबाव वाले भाप नसबंदी को सहन कर सकते हैं।
• चिकित्सा उपकरण: MRI-संगत स्टेंट और डायलाइज़र सील, जो इमेजिंग परीक्षणों में धातु हस्तक्षेप से बचते हैं।

2. एयरोस्पेस (20% हिस्सा)

• संरचनात्मक घटक: विमान इंजन नैकेल दरवाजे, सीट फ्रेम, लैंडिंग गियर घटक। ये जंग प्रतिरोध में सुधार करते हुए वजन को 20%~30% तक कम करते हैं।
• इलेक्ट्रॉनिक घटक: उपग्रह सौर विंग सबस्ट्रेट और उच्च-आवृत्ति कनेक्टर, जो -200~260°C के चरम तापमान पर स्थिर रूप से काम करते हैं।

3. नई ऊर्जा वाहन (18% हिस्सा)

• पावर सिस्टम: मोटर पावर मॉड्यूल कवर और बैटरी पैक सीलिंग रिंग (जैसे CATL के 4680 बैटरियों के लिए विशेष आपूर्तिकर्ता), जो इलेक्ट्रोलाइट जंग और उच्च तापमान को सहन कर सकते हैं।
• हल्के घटक: टेस्ला के ऑप्टिमस ह्यूमनॉइड रोबोट जोड़ और बेयरिंग PEEK का उपयोग करते हैं, जिससे रोबोट का कुल वजन 10 किलोग्राम कम हो जाता है और गति 30% बढ़ जाती है।

4. औद्योगिक मशीनरी (22% हिस्सा)

• घर्षण प्रतिरोधी घटक: उच्च दबाव पंप सीलिंग रिंग और गियरबॉक्स बेयरिंग। गैर-स्नेहन स्थितियों में इनका सेवा जीवन धातु घटकों की तुलना में 2 गुना अधिक है।
• रासायनिक उपकरण: रिएक्टर लाइनर और अति-शुद्ध माध्यम वितरण पाइपलाइन, जो मजबूत अम्ल और क्षार के क्षरण का विरोध कर सकते हैं।

5. इलेक्ट्रॉनिक सूचना (10% हिस्सा)

• सेमीकंडक्टर: वेफर कैरियर और चिप टेस्ट बॉक्स। संसाधित माइक्रो-होल में कोई बुर्र नहीं होता है, और आयामी स्थिरता ±0.01 mm तक पहुँचती है।
• 5G/6G: उच्च-आवृत्ति रेडोम और मुद्रित सर्किट बोर्ड। इनकी डाइइलेक्ट्रिक हानि 0.002 तक कम है, जो उच्च-गति सिग्नल ट्रांसमिशन की आवश्यकताओं को पूरा करती है।

6. उभरते क्षेत्र

• ह्यूमनॉइड रोबोट: एक रोबोट को 6~10 किलोग्राम PEEK सामग्री की आवश्यकता होती है, जो जॉइंट मॉड्यूल और ट्रांसमिशन भागों में धातु को प्रतिस्थापित करने के लिए उपयोग की जाती है, जिससे हल्केपन और थकान प्रतिरोध में सुधार होता है।
• 3D मुद्रण: चयनात्मक लेजर सिंटरिंग (SLS) तकनीक द्वारा अनुकूलित घटक (जैसे एयरोस्पेस इंजन स्टेटर आवरण) मुद्रित किए जाते हैं।