超級工程塑膠在最近幾年逐漸受到汽車零組件業(yè)者的重視，在高級零組件材料的領(lǐng)域取代部分金屬或其他無機(jī)材料，應(yīng)用范圍愈見普遍。Polyetheretherketone (簡稱PEEK)即是其中最熱門的產(chǎn)品之一，具有340℃的超高熔點(diǎn)及**的抗化學(xué)品抗水解特性。從以下的PEEK化學(xué)結(jié)構(gòu)觀察，除了芳香族的苯環(huán)以外，更具有ether及ketone的連結(jié)基，使PEEK顯現(xiàn)特殊的物性。

英國的ICI公司在1980年首先推出PEEK樹脂，1993年P(guān)EEK部門脫離ICI成立Victrex PLC的獨(dú)立公司，并以Victrex PEEK?為商品名成為全球**的製造公司。目前的年產(chǎn)能為2,300公噸，最近更推出耐熱性更高的Victrex PEEK-HT系列產(chǎn)品，新產(chǎn)品雖然可以在原有設(shè)備併產(chǎn)，然而據(jù)推測該公司可能會增新設(shè)備來生產(chǎn)Victrex PEEK-HT。1997年Victrex PLC公司與三井化學(xué)合資在日本成立Victrex-MC公司，負(fù)責(zé)從英國進(jìn)口PEEK在日本銷售。住友化學(xué)工業(yè)則從Victrex-MC公司購進(jìn)PEEK，并自行摻溷后以Sumiploy®為商品名行銷國內(nèi)外。

PEEK是半結(jié)晶性非透明澹茶灰色熱可塑性塑膠，具有**的耐熱性、耐摩耗性、吸收振動性、機(jī)械特性，因此在輕量化與舒適化的汽車流行設(shè)計趨勢下，在零組件的應(yīng)用材料上逐漸佔(zhàn)有一席之地。

二、性質(zhì)的概要

PEEK產(chǎn)品的形態(tài)有塑膠粒及粉末兩種，部分塑膠粒產(chǎn)品已添加不同比率的玻纖或碳纖，除了可以降低成本以外，另有強(qiáng)化機(jī)械性質(zhì)的作用。表-1為幾種商品的代表性規(guī)格表。新產(chǎn)品Victrex PEEK-HT的熔點(diǎn)更高達(dá)374℃，玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)高達(dá)157℃，在高溫時表現(xiàn)更杰出的機(jī)械性質(zhì)，特別是耐摩耗性為一般產(chǎn)品的3倍。

表-1 PEEK商品的代表性數(shù)據(jù)

項目			450FC30 150FC30 (30%碳纖/PTFE)	450GL30 150GL30 (30%玻纖)	450CA30 150CA30 (30%碳纖)	450G 151G 381G (Natural)
物性	試驗法	單位
密度(結(jié)晶化度35%)	ASTM D792	g/cm²	1.44	1.51	1.40	1.29
伸張強(qiáng)度 (23°C) (250°C)	ASTM D638 ASTM D638	MPa MPa	141 25	156 34	224 43	100 12
伸張比率	ASTM D638	%	2.5	2.7	2.0	＞60.0
彎曲彈性率(23°C) (121°C) (250°C)	ASTM D790 ASTM D790 ASTM D790	GPa GPa GPa	8 8 3	10 9 3	20 19 5	4 4 0.3
Rockwell硬度	ASTM D785	R scale	124	124	124	126
Izod衝擊強(qiáng)度	ASTM D256	J/m	27	39.5	40.6	no break
Izod衝擊強(qiáng)度(Notch)	ASTM D256	J/m	62	98	88	63
熱變形溫度	ASTM D648	°C	293	315	315	160
連續(xù)使用溫度	UL 746B	°C	240	240	240	260
水分吸收率(24小時)	ASTM D570	wt .%	0.06	0.11	0.06	0.5
熱傳導(dǎo)率	ASTM C177	W/m°C￣1	0.24	0.43	0.92	0.25

資料來源：Victrex – MC型錄資料(2004/09)；工研院IEK-ITIS計畫(2004/10)

PEEK另一個應(yīng)用推廣的困難點(diǎn)是加工溫度高達(dá)400℃以上，非一般加工機(jī)械所能承受。但是，最近450℃以上的成形機(jī)械已益見普遍，加以汽車零組件工業(yè)及半導(dǎo)體工業(yè)對超耐熱性材料的需求殷切，PEEK的應(yīng)用市場已孕育出高度成長的空間。

美國雖然不生產(chǎn)PEEK，但卻是全球**的市場，2003年的需求量估計有1,100公噸左右。美國有一家Cytec Engineered Materials公司生產(chǎn)另一種超級工程塑膠Polyetherketoneketone (PEKK)，商品名稱為Cypek PEKK，年產(chǎn)量僅有70~80公噸。PEEK與PEKK的性質(zhì)與用途皆非常類似， PEKK的知名度尚低，在全球市場上尚非PEEK的競爭對手。PEEK的價格極為昂貴，因此在應(yīng)用上皆朝少量而多樣化的生產(chǎn)模式發(fā)展。原材料所佔(zhàn)成本雖然偏高，但成品的附加價值極高，材料成本易于轉(zhuǎn)嫁。因此PEEK上、中、下游產(chǎn)品都能避免過度競爭，而保有一定的利潤。

三、汽車零組件的應(yīng)用現(xiàn)況及展望

PEEK在全球市場仍然處于**寡佔(zhàn)的情況，主要競爭來自具有類似性質(zhì)的

Polyimide材料。因此，PEEK的供應(yīng)商除了逐步擴(kuò)大產(chǎn)能以降低成本以外，更著重在加工技術(shù)與供貨穩(wěn)定上面提供客戶週全的服務(wù)。以亞洲汽車王國日本而言，2003年的PEEK需求量約有180公噸，其中有25%應(yīng)用于汽車零組件(圖-1)。PEEK在日本的出廠價格約13,000日圓/公斤(相當(dāng)于每公斤新臺幣4,000元)，由于市場規(guī)?？焖贁U(kuò)大，預(yù)估每年有8~10%的降價空間。

前述價格若再加上管銷費(fèi)用，則汽車零組件製造商實(shí)際每公斤購入價格將高達(dá)16,000日圓以上(相當(dāng)于每公斤新臺幣5,000元左右)。如此昂貴的原料成本，使PEEK的應(yīng)用局限在高級車的少數(shù)零組件，以日本市場而言絕大部分應(yīng)用在ABS防鎖死系統(tǒng)及自動變速箱的油封元件。表-2列出幾種PEEK的應(yīng)用范例，都是歐美**零組件廠開發(fā)的零組件，特別是歐美的汽車廠對行車噪音的重視，使PEEK的應(yīng)用展現(xiàn)一股熱潮。

日本Victrex-MC公司日前宣佈，專業(yè)剎車系統(tǒng)生產(chǎn)廠商日本Advics公司已開始採用PEEK樹脂，用于生產(chǎn)剎車調(diào)節(jié)器，并被豐田汽車的“CELSIOR“等15款新型高級車所採用。PEEK樹脂密封圈壓裝在齒輪泵側(cè)面，能夠減輕滑動面(Sliding Surface)間隙的氣漏，使輸送壓力達(dá)到20MPa，提高壓力的同時還可減輕剎車調(diào)節(jié)器的噪音及振動。

四、結(jié)論

近來環(huán)境問題亦對汽車零組件選用材料帶來影響，回收性受到高度的重視。PEEK是熱可塑性塑膠，回收性并不成問題，其性質(zhì)并可比美非回收性的熱固性塑膠。另外，PEEK的二次加工溫度可高達(dá)350ºC，在目前流行的無鉛銲接製程上亦可適用。再從PEEK的組成而論，它不含PRTR法所限制的化學(xué)品，燃燒時所產(chǎn)生的煙霧及有毒酸性氣體是可塑性塑膠中最低者。

英國的Victrex PLC公司表示，2003年全球的PEEK銷售量成長23%，其中以亞洲地區(qū)成長35%的貢獻(xiàn)**。因為亞洲地區(qū)的汽車工業(yè)在質(zhì)與量的成長最為突出，帶動PEEK的需求量大幅增加。該公司正在認(rèn)真評估在大陸設(shè)立一座年產(chǎn)能2,000公噸新廠的可行性，順利的話將在2005年開始建廠。

註：PRTR是Pollutant Release and Transfer Register的簡稱(一種國際環(huán)保法規(guī))

表-2 PEEK在汽車零組件的應(yīng)用實(shí)例

零組件名稱	需求特性	實(shí)例說明
貨車油篩	· 連續(xù)使用溫度高達(dá)26ºC(UL746B) · 在300ºC的環(huán)境下保持原性能 · 耐化學(xué)腐蝕性 · 加工方便性	德國Karcoma-Armaturen GmbH開發(fā)生產(chǎn)，交由朋馳貨車部門採用。在180ºC的熱油中長期接觸，仍然保持良好的機(jī)械強(qiáng)度及尺寸安定性。
傳送推力墊圈	· 耐摩擦性良好 · 耐化學(xué)腐蝕性 · 高溫下保持定向穩(wěn)定性 · 適合極小公差製橫	美國Borg-Warner公司開發(fā)生產(chǎn)，交由Chrysler的Viper型高級跑車採用。這種墊圈利用射出成形法生產(chǎn)，長期沉浸在高溫的潤滑油中，仍然能維持穩(wěn)定的物性。
ABS剎車系統(tǒng)	· 良好的機(jī)械性質(zhì) · 抗摩損性 · 長期耐煞車油性能 · 高精度的製橫	德國Robert Bosch GmbH採用碳纖維強(qiáng)化的PEEK，取代ABC系統(tǒng)中的金屬組件。輕量化使系統(tǒng)降低轉(zhuǎn)動慣量，提高系統(tǒng)的靈敏性。高精度的射出成形工法，大幅降低生產(chǎn)成本。
電動機(jī)控制系統(tǒng) (活塞)	· 高溫下保持低摩擦係數(shù) · 加工方便并具精度再現(xiàn)性 · 利用模具拋光，不需后期處理	德國大型零組件廠VDO開發(fā)生產(chǎn)，這種在電動機(jī)控制系統(tǒng)中用來調(diào)節(jié)氣流的活塞，由金屬套管外鑄PEEK而製成。與傳統(tǒng)的鋁合金活塞比較更加緊密，重量更減輕并且成本低廉。
汽車換檔啟動盤	· 極低的摩擦係數(shù) · 良好耐摩耗性 · 與潤滑劑的相容性 · 防止齒輪變形的韌度	德國ZF Friedrichshafen AG 開發(fā)生產(chǎn)，用于地方性公共汽車Ecomat的車種。這種圓盤可以耐用50萬公里，在3,500RPM的高轉(zhuǎn)速下經(jīng)得起連續(xù)性的停止/啟動轉(zhuǎn)換。
渦卷壓縮機(jī)封材	· 機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異 · 高剛性 · 摺動性	美國Visteon公司所開發(fā)生產(chǎn)的組件，汽車空調(diào)設(shè)備中的壓縮機(jī)有兩個壓力不同的chambers，利用PEEK作為封材，防止冷媒?jīng)丁?/span>