【聚醚醚酮PEEK类产品高附加值与多领域应用价值“出彩”新材料界】
2017-11-15 16:49:40
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9月27日获悉,聚醚醚酮骨板登陆CCTV《走近科学》材料新说专题节目,却让部分人士突然对聚醚醚酮PEEK类产品高度关注。
其实,聚醚醚酮PEEK是最耐高温的工程塑料之一,用于注塑时,该材料重量轻,零部件整合度高,而且设计自由度更大。同时PEEK也是综合性能最好的塑料产品。聚醚醚酮PEEK应用领域也更加的广泛。与其他特种工程塑料相比,PEEK(聚醚醚酮)更为优胜,可以用于航空、机械和核工程等科技。随着中国乃至世界航空航天、汽车等领域的快速发展,全球对PEEK的需求日渐上升,特别是中国经济高速发展的时代来临,更加反映出PEEK在国内发展前景十分良好。
聚醚醚酮PEEK由于拥有耐高温260度、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性、耐磨性等超强的机械性能而被广泛应用于航天和汽车等领域。2017年9月份获悉一则国际新闻还说,英国高性能聚合物供应商Victrex任命新CEO,英国高性能聚合物供应商Victrex任命Jakob Sigurdsson作为其首席执行官,并于10月1日正式生效。Sigurdsson于今年9月4日正式加入该公司,并取代了David Hummel,David Hummel在担任24年首席执行官后正式退休。Victrex主要制造一系列高性能的聚芳基甲酮聚合物为基础的材料。英国高性能聚合物供应商Victrex公司的PEEK目前主要就是应用于汽车、航空航天业、电子和能源等领域,市场前景相当乐观。Sigurdsson现年53岁,在大型跨国公司拥有超过20年的行业经验,曾在Rohm & Haas(目前是陶氏化学的一部分)、Alfesca以及Promens等企业服务过。
值得一提的是:目前索尔维推出PEEK树脂满足航空航天复合材料增长趋势,索尔维将于2018年年初开始在美国生产高性能聚醚酮酮(PEEK),以支持其在航空航天复合材料业务上日益增长的需求。公司在2017年9月12日的声明中表示,将开始在乔治亚州奥古斯塔开始进行PEEK的生产,并在NovaSpire品牌下进行贸易。索尔维执行委员会成员Roger Kearns表示,公司将来要进一步强化其在轻量化材料领域的独特位置。该站点的产能能够迎合热塑性复合材料以及3D打印组件在航空航天以及其他市场中的快速增长。PEKK在工业领域范围内,能够应用于添加剂制造、3D打印以及热塑性复合材料和碳纤维。索尔维去年宣布,其正在开发特种聚合物,包括PEEK选择性激光烧结,选择性激光烧结是一种添加剂制造的技术。另外,2017年上半年还曾经获悉,信越聚合物与索尔维合作, KetaSpire® PEEK 助其应对超薄高性能薄膜增长需求, 日本东京,2017年6月19日 – 全球领先的特种聚合物供应商,索尔维的KetaSpire® PEEK(聚醚醚),帮助信越聚合物成功开发出厚度介于3-9µm (0.11-0.35 密尔)的超薄高性能 Shin-Etsu Sepla Film®膜,可作为移动设备、喇叭和其它相关消费品如耳机、麦克风等的扬声器隔膜。“KetaSpire® PEEK将出色的机械性能、耐高温性能、高纯度、阻燃性以及杰出的耐磨损、耐摩擦和抗老化性能结合在一起,满足了Shin-Etsu Sepla Film®苛刻的应用性能要求,”索尔维特种聚合物日本公司总经理 Kazuhiro Kiroko先生表示,“同时,索尔维PEEK加工方便,使得信越聚合物能优化自己的加工流程,开发出各种等级、不同尺寸的产品以推动终端应用的需求增长。”
另外,根据统计,中国仅石化行业所用的往复式压缩机配套用的PEEK阀片,每年进口达5.4-5.8吨左右,前两年都售价为1.2万-1.22万元/千克。国产PEEK投产后,国产PEEK阀片售价仅为进口产品价格 的一半左右,有着极强的价格竞争力。还曾经根据中研高塑信息中心业务负责人表示过:“上海一家中小型密封件生产厂商2014年在中研高塑采购PEEK粉料680 KG;2015年该公司采购量大增,与2013年全年相比,采购量增长近2.5倍。预期该公司2016年度采购量能达到2吨以上水平了,总交易额达100余万元;按照该公司的产品价格来看,当时1KG PEEK制备的密封件售价约为1600元,按照2吨采购量来算,年度总营业额将达320余万元,刨除各项成本,获取的利润依然非常可观。”而目前,国内从事密封行业的大小企业近2万家。PEEK在密封应用领域只掀开了百亿市场的“冰山一角”,巨大的市场潜力尚待全面挖掘。
现在,随着植入体市场的发展,医用高分子材料在生物医用材料领域中迅速发展。PEEK(聚醚醚酮)作为一种新型医用植入体材料,被应用于整形外科,心血管,人工脊椎等多个领域。据悉,中国人口颈椎病发病率约7%,但因技术问题只能进口人工椎间盘,大量资金流向国外。预计未来几年我国人工椎间盘的需求量在3-6万套以上,市值约37亿人民币。PEEK人工椎间盘有望国产化更不是梦了,回顾2016年3月15日,中国科学院深圳先进技术研究院尚鹏博士,在MEDTEC(中国国际医疗设备设计与技术展览会)举办的第四届生物医用材料会议论坛上,分享了“表面改性PEEK人工椎间盘及生物力学研究”项目,表示该研究院已设计出符合中国人力颈椎解剖特征的,具有表面生物活性的、可形成生物固定的新型人工颈椎椎间盘。
特别是在聚醚醚酮骨板登陆CCTV《走近科学》材料新说专题节目中,通过西安交大第一附属医院神经外科的王茂德教授为患者老唐进行的颅骨修补手术过程中,也真心为我们详细介绍了聚醚醚酮颅骨修补材料的优良性能,下面让我们回顾一下。本期的患者为年过六旬的老唐,两年前因脑出血抢救时降低颅内压而取下一部分颅骨,虽然现在恢复的不错,但颅骨缺损仍然对老唐的生活和心理有一定的影响,故王茂德教授决心把老唐缺损的头骨补回去。手术团队考虑到老唐有脑出血病史,以后很难避免不做头部检查,如果用金属钛板修补,可能在做磁共振时候出现射频效应,它会局部发烧,或者把周围的组织灼伤。经过和西安材料系老师的合作,他们找到了一种抗压、抗砸、抗高温的新型材料,叫聚醚醚酮材料。聚醚醚酮材料做成的颅骨修补可以把病人原始的曲率完全重现,包括脸部,颧弓部都可以达到完美的严丝合缝。为了更好的看清钛网板与PEEK材料的差异,有一个记者跟随胡立人做了一系列的实验。在外来冲击实验中,钛网在受到金属球的撞击后明显砸了一个坑,而由聚醚醚酮材料制成的骨板却丝毫没有发生变形。
在抗压实验中,记者手握榔头对着PEEK骨板猛烈敲打,就算是垫骨板的石板都已被劈成两半,PEEK骨板依然坚如磐石,这不禁让记者朋友叹为观止。在随后的拉伸测验中,聚醚醚酮材料再一次展示了它优异的生物力学特性,即使是在拉力机极限的5000牛顿的拉力下,它的长短,粗细没有发生任何变化,反观钛网,在100牛顿的拉力下花纹变形已经非常明显。为了更好的了解聚醚醚酮的特性,王茂德教授和胡立人找到了西安交通大学材料科学与工程学院的宋月贤老师,宋月贤老师表示聚醚醚酮属于特种高分子材料,拉伸强度高,生物相容性良好。
在王茂德教授的小白鼠测验以及专业机构的测试下,聚醚醚酮材料都顺利的通过了检验,这种材料用于颅骨修补能解决老唐现在的问题,也不会影响他以后的生活,就医。治疗团队决定马上着手准备。为了获得和老唐头部缺失的颅骨一模一样的头部材料,胡立人利用聚醚醚酮材料以及3D打印技术制作了骨板,在嵌合性和平滑度上都非常的优良,完全没有突出和凹陷,3D打印的弧度与对侧也是完全对称。提前一天,补头材料已经送到医院进行消毒和清洗,PEEK骨板耐高温,没有特别的清洗要求。最后PEEK骨板送进了灭菌消毒柜,等待着第二天的手术。最终老唐顺利的完成了手术,在复查的过程中,经过核磁共振发现,聚醚醚酮骨板完全克服了金属伪影,核磁共振图像非常清晰,结构非常清楚,医生和患者都非常满意。
因此,PEEK其他医用场合也具有重要价值,由于PEEK具有生物相容性、化学稳定性以及和骨头本身相近的弹性模量,比钛、钴铬合金类金属材料具有更佳的韧性和耐磨性等优势。随着植入体市场的发展,PEEK被应用在更多其他的领域:如整形外科,心血管,制药等。由于PEEK具有电绝缘特性和出色的机械性能,心血管领域正利用PEEK作为装配组件及独立植入体。在制药领域,相比其他塑料,PEEK是具有体液耐化学性的首选材料。
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关键词:原料,特种工程塑料,PEEK
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