聚醚醚酮(PEEK)樹脂的國內外研發進展與生產實踐 zund G3 3XL-2500-蜂窩板台中雷射雕刻－蔡純琪焦點新聞熱搜

1　國際方面

1.1　聚醚醚酮(PEEK)樹脂的國際發展歷程
1.1.1　PEEK樹脂的發展歷程
　　PEEK樹脂是80年代初由英國ICI公司先開發成功并商品化。在特種工程塑料中也是耐熱等級高的品種之一。
　　由于其前期主要以國防軍工的急需為背景，市場發展并不快，直到1993年的十多年時間，市場規模只有不到500噸／年，不過從1993年由Victrex公司接受經營，開始推向民用高技術領域后，則每年以10~20％快速增長至今。
　　在2005年之前的近30年期間，國際上只有Victrex公司獨家生產經營，長期的獨家壟斷的局面。技術也全部為該公司研究開發的相關專利技術。
　　自2005年之后，國外才開始有其他公司參與。他們分別為：
　　德國的Degussa公司與的長春吉大新材料有限公司合資的Jida・Degussa公司，現改名為Jida・Evonik公司。原技術為吉林大學的專利。
　　瑞士的Solvay公司收購EP印度Ghada公司的技術，獨立生產經營。
1.1.2　PEEK樹脂的主要特征
　　(1)耐熱等級高
　　T_g=143℃，T_m=343℃，長期使用溫度240℃。
　　(2)機械特性
　　在特種塑料中是優異的，純樹脂的拉伸為94MPa。CF增強后可達212MPa。
　　(3)耐沖擊性
　　在特種工程塑料中是優異的，特別是對獨立的敏感性小。
　　(4)阻燃性
　　本身有自熄性，可以不添加任何阻燃劑直接使用。按國際標準，1.5mm厚即符合UL94V-0。且即使在燃燒時發煙量在所有塑料中為低。
　　(5)耐化學藥品性
　　對三酸二堿的耐腐蝕性除PTFE外為佳。耐有機溶劑性也好，即使在一定高溫下也不發生溶解或溶脹。
　　(6)耐水分解性
　　PEEK吸水率很小，常溫飽和吸水率為0.5％。尤其是耐高溫高壓水性優異。可以在300℃的加壓熱水或蒸汽中長期使用。
　　(7)耐摩性
　　特種工程塑料中僅次于PTFE，而在濕熱條件下遠優于PTFE。
　　(8)耐放射線性
　　有優異的耐放射線性，其耐γ射線劑量即使在1100Mrad仍能保持良好的絕緣性。
　　(9)電性能
　　PEEK樹脂在室溫下的介電常數為3.2~3.3，體積電阻為10^-16 Ω・cm，介電損耗為0.0016，絕緣電阻17KV／mm。
1.1.3　應用領域
　　PEEK樹脂除前期的國防軍工為主的應用外，1993年后在民用高技術領域的應用據國外資料綜合介紹如圖1所示：

　　據2003年的國外資料報導，歐洲各車型已有44個零部件可采用PEEK樹脂實現新的以塑代鋼。
1.2　PEEK類樹脂研發的新進展
1.2.1　樹脂耐熱等級提高的新進展
　　在PEEK樹脂的應用過程中，雖然其耐熱等級較高但仍有還不能滿足更高耐熱環境的機遇出現，基于這種市場新需求仍以Victrex公司為主推出了更高耐熱等級的新品種。即繼PEEK之后的第二代、第三代統稱為聚芳醚酮(PAEK)。它們分別是：
　　代PEEK
　　化學結構為：
　　T_g=143℃，T_m=334℃，

　　第二代PEEK-HT

　　化學結構為：

　　T_g=153℃，T_m=373℃，

　　第三代PEEK-ST
　　化學結構為：
　　T_g=190℃，T_m=390℃，

1.2.2　產品領域的新進展
　　PEEK樹脂除早期主要在上面領域應用的注射成型產品外，近幾年又推出了更具有創新意義的新產品，起到了促推應用領域的擴大。下面僅舉幾例：
　　(1)PEEK薄壁管材的開發
　　主要用于石油、天然氣運輸管道的防腐內襯用薄壁管，特別對海底石油天然氣的開采可成倍的延長設備使用壽命：
　　(2)PEEK薄膜的開發
　　更新的應用時用PEEK膜與碳纖維織物重疊復合制備熱塑性樹脂基復合材料。制品的損傷容限和耐熱等級，已在波音787和空客中大量采用。

2　國內方面

2.1　PEEK樹脂的國內發展歷程
2.1.1　歷史背景
　　如前所述，由于當時英國ICI公司研發PEEK樹脂首要是滿足西方國防軍工的急需，所以從問世起，西方巴黎統籌委員會(COCOM組織)就將其列為戰略物資，實行向我國等社會主義嚴格封鎖、禁運。而我國在本國的國防軍工發展中也急需這種高性能新材料。為了打破西方的這種封鎖、禁運，只有實行獨立自主研發。
　　為此，在“863”高技術計劃起開始就在其新材料領域中將PEEK樹脂列為期研發項目。經論證吉林大學當時的課題組成唯一一家承擔單位。
2.1.2　研發的歷程
　　(1)首次創業
　　取得立項支持后，當時不僅缺乏可供參考的國外資料，就連必須采用的原材料都無試劑可供。研發工作不得不從主要單體原料4，4’-二氟二苯酮、溶劑二苯砜開始自行研發合成。
　　在“863”項目的支持和校領導的重視下，課題組全體人員共同奮戰，在“八・五”期間完成了實驗室小試和擴試，制得了公斤級擴試產品，經測試主要物性達到國外PEEK樹脂同等水平。滿足了軍方試用的急需，并取得了我國批專利的授權。
　　“九・五”在"863"計劃的繼續支持下，完成了30噸／年的中試，產品被相關型號任務采用。
　　“十・五”在中試基礎上，計委(現發改委)將其列為期高技術產業化示范工程，批準在長春建設500噸／年的產業化示范裝置。從而使我國成為國際上繼Victrex之后，第二個能用本國自主知識產權，生產這種高新材料的，但投資者卻背板研發者的初衷，于2005年不顧研發團隊的反對，以出讓80％股權換回3.0億元現金的方式進行所謂的合資，組建Jida・Degussa公司。致使這項在“863”高技術支持下去的的自主知識產權得而復失!!!
　　(2)二次創業
　　研發團隊中少有愛國之心的主要骨干，婉拒德方的高薪誠聘，退出合資公司，以退休教師為主體組建起新的團隊，在有識之士于逢良先生的支持下開展了二次創業。并在取得了擁有自主知識產權的新專利的基礎上，建成了百噸級中試生產線，并于2007年投資成功，產品經鑒定達到國際同類產品水平。并于2009年3月份與盤錦中潤化工有限公司合資，成立盤錦中潤特塑有限公司，期建設1000噸／年規模的產業化裝置(相當于ICI公司當年初創規模)，僅次于Victrex公司(4250噸／年)，居國際第二位。
2.2　PEEK類樹脂的新進展
2.2.1　樹脂耐熱等級提高的新進展
　　代產品
　　化學結構為：
　　T_g=143℃，T_m=334℃，
　　與Victrex公司代產品原料路線相同。
　　第二代產品

　　化學結構為：
　　T_g=153℃，T_m=373℃，
　　與Victrex公司第二代產品原料路線不同。
　　第三代產品
　　化學結構為：
　　T_g=190℃，T_m=390℃，

　　與Victrex公司第三代產品原料路線不同。
　　國產PAEK樹脂第二代、第三代產品由于采用了不同于Victrex公司的原料單體路線，使產品的原料單體成本大幅下降(如第三代產品Victrex公司比代提高30％以上，在日本市場售價由PEEK的13000日元／公斤，上升為20000日元／公斤，提高1.5倍)。
　　而的第二代產品PEEKK原料成本不僅沒有提高反而降低22％。不難預測，當的第二代PAEK產業化后，其市場競爭力將是強勢的。
2.3　產品的市場開拓
　　這是非常遺憾的差距。國產PEEK除在我國國防軍工的發展上為打破西方封鎖、禁運滿足了各型號任務的急需而有所貢獻外，在民用領域的應用開發多也只能算剛剛起步，即使稱還沒起步也不過分。這是筆者作為這項技術的主要研究者和專利擁有人感到痛心的經歷。為此，呼吁國內相關業界有識之士，能通過交流，清醒的意識到，這項高新材料在相關行業中的應用推廣，對產品的更新換代不是要不要進行，而是遲早必需進行。

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