PEEK的玻璃化溫度才143℃，它憑什么能干到250℃？

PEEK玻璃化溫度只有 143℃，卻能在 250℃ 下長期使用？
聽上去確實有些反直覺，但像 PEEK 這樣的材料，早就在很多高溫工況中被廣泛應(yīng)用。

今天我們就來從分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，好好拆解一下它的特性——到底是什么，讓它在超過 Tg 很多的溫度下，依然表現(xiàn)穩(wěn)定、可用。

Tg那么低，為什么PEEK不“塌”？

很多人在查 PEEK 的 datasheet 時，看到它的玻璃化溫度（Tg）只有 143℃，都會產(chǎn)生疑問：

“我們這個產(chǎn)品長期工作溫度都在 200℃ 以上，Tg 才 143℃，它不會早就軟掉了嗎？”

這個問題并不奇怪，因為對于很多 非結(jié)晶型材料（比如 PC、PMMA）

Tg 通常就是它們能維持尺寸穩(wěn)定性的上限。一旦超過 Tg，分子鏈段開始活動，材料雖然還有一定彈性，但已經(jīng)無法維持原有的形狀和強度。

但 PEEK 屬于另一類材料——半結(jié)晶聚合物

它的結(jié)構(gòu)中除了非晶區(qū)，還有大量規(guī)則排列的晶區(qū)，正是這些晶區(qū)，支撐了它在高溫下仍然保持性能。

半結(jié)晶 vs 非結(jié)晶

在聚合物世界里，分子鏈既可以排列得無規(guī)無序，也可以部分地排成整齊晶區(qū)。我們把這兩種狀態(tài)稱為：

PEEK 就是這兩種狀態(tài)的混合體。

它在 143℃ 的 Tg 處，非晶區(qū)開始“活躍”，但還有大片晶區(qū)撐住結(jié)構(gòu)，整體并不會立刻失控。

而晶區(qū)要等到 343℃左右的熔點（Tm） 才真正融化，在那之前，它們依舊“像鋼板一樣”穩(wěn)定存在。

所以為什么它能干到250℃？

主要靠兩點：

① 高結(jié)晶度支撐整體結(jié)構(gòu)

PEEK 的結(jié)晶度通常在 35%～45% 之間，結(jié)構(gòu)中形成了大量“結(jié)晶骨架”——這些晶區(qū)像懸掛橋的鋼索，撐住了材料在高溫下的形狀和剛性。

即使非晶區(qū)軟化了，晶區(qū)仍然在“咬合”鏈段，不讓材料隨便流動或塌陷。

② 主鏈剛性極強，不怕高溫

PEEK 的主鏈里有三大“硬核結(jié)構(gòu)”：

• 苯環(huán)

• 醚鍵（–O–）

• 酮基（C=O）

這種剛性主鏈結(jié)構(gòu)，意味著即便是在 200°C 以上，鏈段之間依然不太愿意扭動或折疊，因此材料整體不會像普通塑料一樣“軟趴趴”。

注意點

雖然 PEEK 可以在 250°C 下長期使用，但有一點工程上必須特別注意：

高溫狀態(tài)下，盡量不要讓它受太大的力！

為什么？

因為在超過 Tg 后，雖然整體不會塌，但：

• 非晶區(qū)已經(jīng)“活”了起來；

• 材料的 模量（剛性）會下降；

• 如果這時給它太大的機械應(yīng)力，鏈段容易發(fā)生“不可逆位移”，產(chǎn)生**變形或蠕變。

所以在 200~250°C 范圍使用 PEEK，要特別注意以下幾點：

• 結(jié)構(gòu)設(shè)計上不要承擔(dān)持續(xù)高載荷；

• 盡量避免點接觸應(yīng)力集中；

• 熱處理或加工殘余應(yīng)力要控制好，否則高溫下可能“釋放變形”。

總結(jié)一句話：

Tg 是非晶區(qū)的分水嶺，但結(jié)晶區(qū)才是PEEK的底氣。

最后一個實用建議：

下次你在選材料時，別只盯著 Tg 看。

判斷能不能“抗高溫”，你要看這幾個指標(biāo)：

Tg 高低只是表象，材料能不能撐得住高溫，歸根結(jié)底還得看它的結(jié)構(gòu)是是夠硬、夠穩(wěn)。