Co to jest PEEK?

Polieteroeteroketon (polieteroeteroketon, w skrócie PEEK) to specjalny materiał polimerowy składający się z powtarzających się jednostek zawierających dwa wiązania eterowe i jedno wiązanie ketonowe w strukturze łańcucha głównego. Jest to seria materiałów polieteroketonowych. Charakteryzuje się półwęzłowym stanem krystalicznym, odpornością na wysoką temperaturę, odpornością na korozję chemiczną i innymi cechami.

Charakterystyka PEEK

Polieteroeteroketon (PEEK) jest obecnie jedyną odmianą poliaryloeteroketonu (PAEK), którą można produkować masowo. PEEK, jako specjalne tworzywo konstrukcyjne, charakteryzuje się doskonałymi, wszechstronnymi właściwościami.
Typowe cechy PEEK:
(1) Urabialność: Żywica PEEK charakteryzuje się wysoką płynnością w wysokiej temperaturze i wysoką temperaturą rozkładu termicznego. Można ją przetwarzać poprzez formowanie wtryskowe, wytłaczanie, formowanie, formowanie z rozdmuchem, przędzenie z topieniem, formowanie rotacyjne i natryskiwanie proszku itp.

(2) Odporność na promieniowanie: dzięki dużej odporności na promieniowanie właściwości mechaniczne mogą być zachowane w jeszcze większym stopniu w przypadku wysokich dawek promieniowania γ, w porównaniu z najlepszą odpornością na promieniowanie polistyrenu w ogólnej żywicy, co pozwala na jego stosowanie jako odpornych na promieniowanie części w urządzeniach jądrowych.

(3) Ognioodporność: PEEK jest samogasnący, nawet bez żadnych środków zmniejszających palność, do stopnia 94V-0 według normy UL.

(4) Odporność na pełzanie: pod wpływem stałego naprężenia materiał ulega trwałemu odkształceniu w wyniku pełzania z upływem czasu. PEEK jest najlepszym materiałem termoplastycznym o odporności na pełzanie.

(5) Wytrzymałość i sztywność: wysoka wytrzymałość na rozciąganie, wysoka odporność na pękanie naprężeniowe, szczególnie odporność na zmęczenie naprężeniowe jest bardzo wyjątkowa, porównywalna z materiałami stopowymi.

(6) Samosmarowanie (odporność na zużycie): PEEK ma doskonałe właściwości ślizgowe, odpowiednie do zastosowań wymagających niskiego współczynnika tarcia i odporności na zużycie; w szczególności PEEK modyfikowany włóknem węglowym, grafitem i PTFE ma doskonałą odporność na zużycie.

(7) Odporność na wysoką temperaturę: PEEK ma wysoką temperaturę zeszklenia (Tg = 143℃) i temperaturę topnienia (Tm = 334℃), jego temperatura odkształcenia termicznego przy obciążeniu wynosi do 316℃, długotrwała temperatura użytkowania wynosi 260℃, chwilowa temperatura użytkowania może osiągnąć 300℃, w wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu przez długi czas bez utraty właściwości fizycznych.

(8) Odporność na hydrolizę: Produkty PEEK mogą pracować przez tysiące godzin bez widocznego pogorszenia wydajności w parze o temperaturze 260°C lub zanurzeniu w wodzie pod wysokim ciśnieniem; PEEK ma najlepszą odporność na hydrolizę i parę wśród wszystkich tworzyw konstrukcyjnych.

(9) Nietoksyczny: można go stosować w higienie żywności, sprzęcie medycznym i innych dziedzinach.

(10) Odporność na korozję: Z wyjątkiem stężonego kwasu siarkowego PEEK jest nierozpuszczalny w żadnym rozpuszczalniku, silnych kwasach i zasadach, przy czym charakteryzuje się wysoką stabilnością chemiczną.

(11) Odporność na zmęczenie: PEEK charakteryzuje się najlepszą odpornością na zmęczenie wśród wszystkich materiałów termoplastycznych.

Zastosowanie PEEK

Żywica polieteroeteroketonowa (PEEK) to rodzaj specjalnych tworzyw konstrukcyjnych o doskonałej wydajności. Ma szereg istotnych zalet w porównaniu z innymi specjalnymi tworzywami konstrukcyjnymi, m.in. wysoką odporność na temperaturę, dobre właściwości mechaniczne, samosmarowanie, odporność na korozję chemiczną, jest trudnopalna, odporna na ścieranie, odporna na promieniowanie, stabilna izolacja, odporna na hydrolizę i łatwa w obróbce. Jest szeroko stosowana w medycynie.

Żywica PEEK wytrzymuje do 3000 cykli autoklawowania w temperaturze 134°C, co czyni ją odpowiednią do produkcji wysoce sterylnego sprzętu chirurgicznego i stomatologicznego, wymagającego wielokrotnego użytku. PEEK charakteryzuje się nie tylko lekkością, nietoksycznością i odpornością na korozję, ale także modułem sprężystości ludzkiej kości korowej, który może organicznie łączyć się z ciałem. Dlatego użycie żywicy PEEK zamiast metalu do produkcji szkieletu ludzkiego to kolejne ważne zastosowanie w medycynie.

PEEK po raz pierwszy zastosowano w klinice w 1999 roku. Od tego czasu ponad pięć milionówProdukty PEEKWszczepiono je ludziom, co czyni je złotym standardem w dziedzinie zespolenia kręgosłupa. W ostatnich latach PEEK został uznany za „idealny materiał dla nowej generacji implantowalnych produktów medycznych”.

Jakie rodzaje implantów są wykonane z PEEK?
(1) substytuty kości, implanty kości szczękowo-twarzowej
(2) chirurgia kręgosłupa, zespolenie międzykręgowe kręgosłupa
(3) i substytuty kości biodrowej, implanty stawowe
(4) sprzęt ortopedyczny: płytka stała i śruby
（5）substytut zęba CFR – PEEK – wykonany z implantów stomatologicznych, protez, retencji korzeni
(6) w chirurgii serca, pompy serca i zastawki

Które firmy na świecie produkują PEEK do implantów o długim okresie użytkowania? Peek-optima jest produkowany przez Invibio, oddział biomateriałów firmy Victrex w Wielkiej Brytanii. PEEK;

(1) Materiał implantacyjny PEEK wprowadzony obecnie na rynek ma absolutną przewagę monopolistyczną na rynku globalnym.
(2) Belgijska firma Solvay wprowadziła na rynek w 2009 r. materiał PEEK o jakości implantologicznej zenIVa-PEEK.
(3) Firma Evonik z Niemiec weszła na rynek chiński na początku 2014 r., wprowadzając na rynek produkt o nazwie VESTAKEEP PEEK.
(4) Guangzhou Jusheng Medical Technology Co., LTD., jedyny producent materiału PEEK na poziomie implantów w Chinach, wprowadził na rynek materiał PEEK JS-S1 na poziomie implantów pod nazwą marki NATUREGEN i klasą JS-S1.

Historia PEEK

Początkowy okres inkubacji (1978-1992):

PEEK to specjalne tworzywo konstrukcyjne o bardzo wysokiej wydajności opracowane przez ICI w 1978 r. ICI złożyło wniosek o patent i wprowadziło je do użytku przemysłowego, a jego zdolność produkcyjna wynosi 1000 ton rocznie. Materiał ten jest wykorzystywany głównie w przemyśle obronnym.

Rozwój i upadek monopolu (1993-2004):

Firma Victrex przejęła od ICI działalność związaną z PEEK, wykazując tendencję do rozwoju monopolu, i stale zwiększała skalę produkcji. W 2003 roku roczna zdolność produkcyjna wzrosła do 2800 ton. Następnie podobne produkty opracowywały kolejno firmy DuPont, BASF, japońska firma Mitsui Tosei Chemical Company oraz amerykańska firma Telep. PEEK rozszerzył swoje zastosowanie od pierwotnych zastosowań wojskowych do zastosowań przemysłowych i biomedycznych.

Przez długi czas PEEK był klasyfikowany jako materiał strategiczny, objęty blokadą i embargiem Chin przez Komitet Koordynacyjny w Paryżu. Aby sprostać potrzebom obrony narodowej i cywilnego rozwoju zaawansowanych technologii, państwo włączyło go do kluczowych krajowych projektów badawczych w dziedzinie nauki i technologii, od siódmego do dziesiątego planu pięcioletniego oraz do planu badawczego 863. Dzięki silnemu wsparciu polityki Chin, zespół profesora Wu Zhongwena z Uniwersytetu Jilin samodzielnie opracował technologię patentową PEEK z niezależnymi prawami własności intelektualnej i założył firmę Jida High-tech Materials Co., LTD., która została wdrożona do produkcji.

Etap rozwoju kompleksowego (2005-obecnie):

W 2005 roku Evonik przejął dział PEEK indyjskiej firmy Garda, a Solvay przejął dział PEEK. W 2009 roku chińskie firmy Jinfa Technology Co., LTD., Panjin Zhongrun Special Plastic Co., Ltd. i inne weszły na rynek, a PEEK wszedł w fazę wszechstronnego rozwoju. Ponadto, modyfikacja kompozytów PEEK i technologia ich przetwarzania stopniowo się rozwijają, a obszar zastosowań również się rozszerza. Ze względu na dużą liczbę producentów specjalizujących się w produkcji PEEK na całym świecie, konkurencja na rynku będzie coraz bardziej zacięta. Obecnie Wiggs, Solvay i Evonik to trzej najwięksi producenci PEEK na świecie.