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学点 PAEK 知识

21天前浏览3215

本文摘要:(由ai生成)

这篇文档主要介绍了高性能聚合物 PAEK 在航空航天领域的应用和发展。文档指出,LMPAEK 聚合物是一种高性能聚芳醚酮聚合物,具有比 PEEK 更低的熔融性能,可在 305°C 下熔融,比 PEEK 低 40°C,并且具有较高的强度重量比。LMPAEK 聚合物在航空航天市场获得了广泛的关注,多家领先的航空航天公司已开始将其纳入飞机和航天器设计中。此外,LMPAEK 聚合物的使用符合行业对可持续性的日益关注,是减少废物和环境影响的关键因素。

PEEK 还是PAEK ?

随着新型 PAEK(聚芳醚酮)的推出,如 VICTREX AE™250 单向带,用于航空航天复合材料的突破性性能, 以及 最近在增材制造中重新定义Z方向强度的VICTREXAM™200 细丝,我经常被问到,“那是 PEEK吗? ”和“PEEK 和 PAEK 之间有什么区别? ”是时候解释了!

最简单的方法是将“PAEK”一词视为一个家族名 称——正如我在之前的博客中提到的,它描述了至少由 芳基、醚和酮构建基组成的聚合物的一般家族。

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你可能会惊讶地听到, 迄今为止,有超过 340 种不同的PAEK 被报道,但其中大多数是无定形的, 几乎没有工

业意义。

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PAEK 家族:文献中报道约340 种已知的聚芳醚酮。

在 Victrex,我们更喜欢专注于半结晶材料, 因为这 确保了聚合物具有良好的耐化学性、疲劳性、蠕变和磨 损性能, 正如我之前所讨论的那样。

最著名的 PAEK 是 PEEK, 其重复单元如下所示:

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Victrex 生产的其他 PAEK 包括 Victrex HT™, 即 PEK:

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以及 VICTREX STⅢ ,即 PEKEKK:

随着酮与醚的比例增加,玻璃化转变温度(Tg)和 熔点(Tm) 也增加。

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对于在更高温度下需要更高刚度和强度的应用来    说,更高的 Tg 是合乎需要的,因为在该温度以上,聚合物从刚度和玻璃态变为更软和更有弹性。

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然而, 这里有一个折衷方案, 因为更高的 Tm 意味    着聚合物必须在更高的温度下处理,这可能具有挑战性。 通常,PAEK 在高于其 Tm 的 30 – 60°C 的温度下进行    处理,而实际上,处理远高于 430°C  的热塑性塑料可    能会变得棘手。

看看上面的表格,有一些非常有趣的事情正在发生: 我包括了在绝对或开尔文温标 K 上测量的 Tg 和 Tm(如    果你想知道的话,K=°C+273.15)。当我们根据开尔文    标度观察 Tm 与 Tg 的比值时, 我们可以看到它们之间    有一个 1.5 ∶ 1 的常数比,这是我们所说的半结晶全对位    PAEK 中的一种“ 不成文规则 ”。

重新发明规则

在 Victrex,我们问自己,“如果我们能打破这一规 则,那不是很好吗? 然后我们可以在不降低 Tg 的情况 下降低 Tm,为我们的客户提供更低的加工温度,同时 保持高温性能。 ”

这一想法最终导致了我们称之为  LMPAEK   的 PAEK,用于 VICTREX AE™250 UD 胶带和 VICTREX AM™200  细丝。这些聚合物的 Tm:Tg  比通常较低,为 1.35,这意味着 Tm 和加工温度降低了约 40°C,但 Tg 至少与 PEEK 一样好。

在  LMPAEK™的解释中以及为什么它适用于复合 材料和增材制造中, 我们将探索这些独特的 VICTREX- LMPAEK 共聚物的一些附加功能和优点,这使它们非常 适合复合材料、混合成型和增材生产。

LMPAEK"聚合物:改变航空航天工业

吉尔 · 拉洛克(Gilles Larroque-航空航天战略营销经理)、 瑞安 · 赫尔曼(Ryan Hermann-航空航天营销传播经理)

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航空航天工业一直处于技术进步的前沿,不断突破 设计、材料和制造工艺的界限。最近在航空航天市场上 获得重大关注的材料是 LMPAEK™聚合物。这些高性能 聚合物有助于彻底改变行业,实现与热固性材料相比具 有更快加工能力的轻质、坚固飞机零件。

发明和早期发展:

LMPAEK™聚合物由 Victrex(威格斯)公司在十多 年前发明。它是一种用于工程热塑性塑料的聚芳醚酮高 性能聚合物,具有 PEEK 的许多性能属性,但具有较低 的熔融性能,在 305°C 下熔融, 比 PEEK 低 40°C 。 Victrex 认识到这种聚合物的潜力,以及它是如何提供高强度、优异的机械性能、优异的耐化学品性和优异的阻 燃性等优异性能组合的。

LMPAEK™聚合物在航空航天市场获得吸引力的 主要原因之一是其重量轻、易于加工, 最终降低了生产 成本。重量减轻是航空航天工业的一个关键因素, 因为 它直接影响燃料效率,从而影响运营成本。与传统金属 材料相比,LMPAEK™聚合物具有显著更高的强度重量 比。这允许在不损害结构完整性和安全性的情况下创建 轻质组件。

此外,LMPAEK™聚合物作为高性能航空航天聚合 物,具有优异的耐热性和耐化学性。这使它们成为航空 航天应用的理想选择,因为航空航天应用中的部件会受 到高温、高压环境和各种化学物质的影响。铝和钢等传 统材料往往难以承受这种组合条件,使 LMPAEK™聚合 物成为可靠的选择。

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市场采用和未来影响:

LMPAEK™聚合物的多功能性也为设计和制造开    辟了新的途径,尤其是具有连续碳纤维的单向胶带    (UDT- Unidirectional tape )。这些聚合物以 UDT 形式提供 时,可以很容易地加工成复杂的形状和复杂的几何形状, 从而实现传统材料和制造方法难以实现的创新设计。

LMPAEK 聚合物

此外,LMPAEK™聚合物可以使用增材制造等技术 进行加工, 使其与现有制造工艺兼容。

几家领先的航空航天公司已开始将  LMPAEK™聚    合物 UDT、薄膜、细丝和化合物纳入其飞机和航天器设    计中。这些聚合物被用于结构部件、内部面板甚至关键    发动机部件等应用。LMPAEK™聚合物的采用不仅有助    于减轻重量和提高燃油效率,还增强了更快地处理胶带、 获得优质零件和降低成本的能力。

应用的时间表和加速使用

2020 年,LMPAEK™材料的演示和发表论文显著增  加, 突显了它们在行业中日益重要的地位。在此期间, Victrex 与客户合作,创造了新的记录,并进一步展示了  产品潜力: 复合 PAEK 胶带|热塑性胶带-Victrex

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  •   2019 年与东丽和 JEC  的 Cleansky 项目合作  2019  年,与东丽就与空中客车公司的“ 明日  飞机”Cleansky 计划达成合作,这是一个重要  的里程碑。其目的是利用 LMPAEK™材料的  独特特性,推动航空航天领域的创新和进步。

  • LMPAEK™材 料 的 一 个 转 折 点 出 现 在 2019 年 JEC 上,在那里的演示和演示展示了 通过自动纤维放置(AFP)处理的 LMPAEK™ 单向胶带的量化价值主张(QVP- Quantified Value Proposition)。与科里奥利的合作证明了通过这 一 过程获得的高速度、高质量和卓越的机械强 度。Victrex 和 Coriolis 复合材料,释放热塑性 复合材料零件的效率潜力。

  •  2020 Electroimpact 实现了每分钟 4000 英寸的 热固性生产速度,强调了 LMPAEK™材料的 效率和生产力。在 CAMX 2021 上, 它获得了材料工艺创新奖。 Victrex UD  胶带有助于 Electroimpact 提高热固性叠层速度。

  •  2020 年,法国飞机制造商和设备供应商 Daher  将生产一种特殊的 176 层层压结构飞机面板, 厚度为 32 毫米,为翼肋等厚结构部件开辟了  机会。Victrex 和 Daher:用于飞机结构部件的  下一代热塑性复合材料的突破

  •  2021 多功能机身演示器(MFFD)项目首次公 开宣布。MFFD 的上半部分由 DLR(德国) 开发,下半部分由 NLR(荷兰) 开发。该项 目展示了 LMPAEK™材料用于多功能航空航 天部件的多功能性和潜力。制造 MFFD 热塑 性复合材料机身。

  •  2022  年,在各种会议和展览上, 主要客户展 示了他们的演示者, 并展示了 LMPAEK™材 料如何影响制造业的可能性。

  •  2023 年,JEC 2023 展示了更大尺寸的零件和 结构,公司展示了完全由 LMPAEK™基材制成的零件,首次在复合材料行业获 JEC 2023 复合材料创新奖  。

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图 1.    JEC 展示的复合材料门蒙皮

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图 2.    用热塑性材料生产的机身示例

支持航空航天可持续发展目标

此外,LMPAEK™聚合物的使用符合行业对可持续 性的日益关注。这些聚合物是可回收的, 这是减少废物 和环境影响的关键因素。此外,LMPAEK™聚合物的轻 质特性有助于降低燃料消耗和碳排放,使其成为航空航 天制造商更环保的选择。

实现下一代航空航天进步

航空航天行业越来越多地采用 LMPAEK™材料,标    志着寻求更先进、更高效的飞机部件的一个重要里程碑。凭借显著的成就和持续的合作,LMPAEK™材料的未来 看起来很有希望。随着该行业继续采用 LMPAEK™聚合 物, 它无疑将为下一代航空航天进步做出贡献,塑造航空的未来。

------  完  ------- 注: 资料来源互联网。

杨超凡   2024.5.12

ACT疲劳复合材料化学航空航天增材材料
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首次发布时间:2024-05-28
最近编辑:21天前
杨超凡
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