Spis treści
PEEK (polieteroeteroketon) jest jednym z najbardziej wydajnych na świecie tworzyw sztucznych o wysokiej wydajności i imponuje wyjątkowym połączeniem odporności mechanicznej, termicznej i chemicznej. Materiał ten sprawdził się w wymagających branżach, takich jak
Zasady strukturalne i krystaliczność
Wyjątkowy profil właściwości PEEK jest w dużej mierze oparty na jego półkrystalicznej strukturze. Frakcje krystaliczne tworzą uporządkowane, gęsto upakowane obszary w amorficznej matrycy polimerowej, co prowadzi do wysokiej wytrzymałości mechanicznej i sztywności nawet w podwyższonych temperaturach, lepszej odporności chemicznej i niskiej absorpcji wody. Stopień krystaliczności może być specjalnie modulowany przez parametry procesu, takie jak szybkość chłodzenia lub obróbka cieplna, przy czym wyższa krystaliczność wyższa krystaliczność zwiększa wytrzymałość i właściwości barierowe, podczas gdy obszary amorficzne zapewniają elastyczność i odporność na uderzenia.
Właściwości termiczne i odporność
Kluczową zaletą PEEK jest jego wysoka temperatura topnienia wynosząca około 343 °C, która jest znacznie wyższa niż w przypadku konwencjonalnych tworzyw termoplastycznych. Umożliwia to trwałe użytkowanie w temperaturach do 250-260 °C z krótkotrwałymi obciążeniami powyżej tej temperatury, sterylizację termiczną i autoklawowanie parowe, a także stosowanie w procesach produkcyjnych wymagających intensywnych reakcji.
Temperatura zeszklenia (Tg) wynosi około 143 °C, przy czym powyżej tej temperatury materiał staje się coraz bardziej elastyczny, a poniżej pozostaje twardy i stabilny wymiarowo. PEEK pozostaje stabilny wymiarowo bez znaczącej utraty naprężeń lub degradacji termicznej nawet przy ciągłym obciążeniu do 260 °C.
Odporność chemiczna i mechaniczna
PEEK charakteryzuje się doskonałą odpornością we wszystkich obszarach: odpornością chemiczną na kwasy, zasady, rozpuszczalniki organiczne i silne środki utleniające, odpornością na promieniowanie UV i wysoką odpornością na starzenie, wytrzymałością mechaniczną z wysoką odpornością zmęczeniową i niską wrażliwością na karby, a także odpornością na hydrolizę w gorącej wodzie i parze. Właściwości te są niezbędne w agresywnych scenariuszach zastosowań, takich jak pompy, zawory lub elementy uszczelniające w procesach chemicznych, instalacjach morskich lub elementach pieców wysokotemperaturowych.
Różnorodność i specjalizacja
PEEK jest dostępny w wielu wariantach: standardowy PEEK do ogólnych zastosowań, typy wzmocnione włóknem szklanym i węglowym o zwiększonej wytrzymałości na rozciąganie i sztywności, specjalne kopolimery z rodziny PAEK o zmodyfikowanych właściwościach, a także mieszanki i kompozyty z dodatkami ceramicznymi, metalicznymi lub innymi polimerami, spełniające określone wymagania, takie jak przewodność elektryczna lub nieprzezroczystość rentgenowska.
Ta różnorodność wariantów umożliwia ukierunkowane dostosowanie do indywidualnych zastosowań – od implantów medycznych i obudów czujników po wysoce obciążone elementy konstrukcyjne w lotnictwie.
Produkcja addytywna i nowe możliwości
W ostatnim czasie procesy wytwarzania przyrostowego, w szczególności drukowanie 3D z PEEK, znacznie rozszerzyły możliwości zastosowań. Implanty PEEK drukowane w 3D otwierają nowe horyzonty dla technologii medycznej dostosowanej do potrzeb pacjenta dzięki złożonej geometrii i kontrolowanej porowatości bezpośrednio w punkcie opieki. Badania pokazują, że „moduł sprężystości próbek krystalicznych wzrasta nawet o 20% w porównaniu do struktur amorficznych” (Von M Mrówka et al., 2021).
Innowacje biomedyczne
Podstawowa wada PEEK w technologii medycznej – jego obojętność biologiczna – została rozwiązana poprzez innowacyjne modyfikacje powierzchni. Obróbka plazmowa, laserowa, funkcjonalizacja chemiczna lub osadzanie bioaktywnych wypełniaczy może znacznie poprawić interakcje biologiczne. Te nowe kompozyty sprzyjają osteointegracji i mogą nadawać właściwości antybakteryjne (Nature, 2024).
Zrównoważony rozwój i perspektywy na przyszłość
Pod względem zrównoważonego rozwoju PEEK charakteryzuje się długą żywotnością, opcjami recyklingu i zmniejszonymi kosztami konserwacji dzięki swojej wytrzymałości. Jest to szczególnie istotne w branżach, w których obowiązują surowe wymogi prawne dotyczące materiałów pod kątem kontaktu z mediami, biokompatybilności i recyklingu.
Wnioski
PEEK to coś więcej niż tylko wysokowydajny, wszechstronny materiał – to siła napędowa innowacji dla ekstremalnych wymagań. Połączenie różnorodności molekularnej, możliwości adaptacji funkcjonalnej i znaczenia przemysłowego sprawia, że PEEK jest centralną platformą w badaniach nad wysokowydajnymi polimerami. Jego klasyfikacja jako wszechstronnego polimeru o wysokiej wydajności opiera się na jego zdolności do równoważenia właściwości w ukierunkowany sposób i optymalizacji ich pod kątem konkretnych zastosowań, umożliwiając indywidualne rozwiązania dla badań laboratoryjnych, rozwoju przemysłowego i wysoce bezpiecznych operacji.
Lista źródeł
Martínková, M., Zárybnická, L., Viani, A., Killinger, M., Mácová, P., Sedláček, T., Oralová, V., Klepárník, K., & Humpolíček, P. (2024). Bioaktywność polieteroeteroketonu indukowana przez farringtonit.
Dallal, S., Eslami, B., & Tiari, S. (2025). Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie PEEK do zastosowań biomedycznych: kompleksowy przegląd właściwości materiału, przetwarzania i produkcji addytywnej. Polymers, 17(14), 1968. doi:10.3390/polym17141968. PMCID: PMC12300588.
Said, S. M., Chen, Z., & Li, D. (2023). Wysokowydajny polieteroeteroketon (PEEK) i jego kompozyty: Kompleksowy przegląd właściwości, przetwarzania inżynieryjnego i zastosowań w wielu skalach. Materials Today Chemistry, 28, 101293.
https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2023.101293
Tennyson, R. C., & Pritchard, G. (2024). Polieteroeteroketony (PEEK): przegląd kluczowych właściwości i zastosowań. Journal of Polymer Science, 62(2), 377-401.
https://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/09540083251321081
Thomas, S., Visakh, P. M., & Mathew, A. P. (Eds.). (2012). High Performance Polymers and Engineering Plastics. Wiley. Rozdział: Polieteroeteroketony: struktura, właściwości i zastosowania.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pat.5795
From M Mrówka, M., Machoczek, T., Jurczyk, K., Joszko, K., Pankalla, M., Gzik, M., & Wolański, W. (2021). Właściwości mechaniczne, chemiczne i przetwórcze próbek PEEK wykonanych metodą druku 3D. Materiały, 14(11), 2717.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8196800/ (PMC)
https://www.mdpi.com/1996-1944/14/11/2717 (MDPI)
