常州普威復(fù)合材料科技有限公司


設(shè)為首頁 | 收藏本站
在線客服
 聯(lián)系方式
手機(jī):13775294744
座機(jī):(86)0519-68254744
傳真:(86)0519-68254744
微信/QQ:252749659
郵箱:zhudongxu@h-ppp.com
地址:江蘇省常州市新北區(qū)通江中路600號(hào)長(zhǎng)江塑化市場(chǎng)12#-16
http://:www.p-hpp.com

超級(jí)工程塑膠PEEK在汽車零部件應(yīng)用

網(wǎng)址:http://www.p-hpp.com瀏覽數(shù):407
分享到:
一、前言
超級(jí)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(jí)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(jiǎn)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(cè)該公司可能會(huì)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(dòng)性、機(jī)械特性,因此在輕量化與舒適化的汽車流行設(shè)計(jì)趨勢(shì)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(shí)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(xiàng)    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(yàn)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(shí))
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(jì)畫(2004/10)

PEEK另一個(gè)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(duì)超耐熱性材料的需求殷切,PEEK的應(yīng)用市場(chǎng)已孕育出高度 成長(zhǎng)的空間。

美國雖然不生產(chǎn)PEEK,但卻是全球**的市場(chǎng),2003年的需求量估計(jì)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(jí)工程塑膠Polyetherketoneketone (PEKK),商品名稱為Cypek PEKK,年產(chǎn)量?jī)H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(chǎng)上尚非PEEK的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。PEEK的價(jià)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(jià)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(jìng)爭(zhēng),而保有一定的利潤(rùn)。

三、汽車零組件的應(yīng)用現(xiàn)況及展望
PEEK在全球市場(chǎng)仍然處于**寡佔(zhàn)的情況,主要競(jìng)爭(zhēng)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(jià)格約13,000日?qǐng)A/公斤(相當(dāng)于每公斤新臺(tái)幣4,000元),由于市場(chǎng)規(guī)??焖贁U(kuò)大,預(yù)估每年有8~10%的降價(jià)空間。
             
前述價(jià)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(jià)格將高達(dá)16,000日?qǐng)A以上(相當(dāng)于每公斤新臺(tái)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(jí)車的少數(shù)零組件,以日本市場(chǎng)而言絕大部分應(yīng)用在ABS防鎖死系統(tǒng)及自動(dòng)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(duì)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(jí)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(dòng)面(Sliding Surface)間隙的氣漏,使輸送壓力達(dá)到20MPa,提高壓力的同時(shí)還可減輕剎車調(diào)節(jié)器的噪音及振動(dòng)。

四、結(jié)論
近來環(huán)境問題亦對(duì)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(shí)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(zhǎng)23%,其中以亞洲地區(qū)成長(zhǎng)35%的貢獻(xiàn)**。因?yàn)閬喼薜貐^(qū)的汽車工業(yè)在質(zhì)與量的成長(zhǎng)最為突出,帶動(dòng)PEEK的需求量大幅增加。該公司正在認(rèn)真評(píng)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(jiǎn)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(zhǎng)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(jí)跑車採用。這種墊圈利用射出成形法生產(chǎn),長(zhǎng)期沉浸在高溫的潤(rùn)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(zhǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)盤
· 極低的摩擦係數(shù)
· 良好耐摩耗性
· 與潤(rùn)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(dòng)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(dòng)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(gè)壓力不同的chambers,利用PEEK作為封材,防止冷媒?jīng)丁?/span>