Integrace 20% nanočástic polyetheretherketonu (PEEK) do PTFE matric vytváří…hybridní materiálkterý nově definuje limity konvenčních těsnicích řešení. Níže je uvedena technická analýza jeho vlastností, vylepšení a aplikací:
Základní vlastnosti: Synergické strukturální výhody
| Vlastnictví | 20% PEEK/PTFE | Čistý PTFE | Zlepšení |
|---|---|---|---|
| Pevnost v tlaku | 35–42 MPa | 12–15 MPa | 200 % ↑ |
| Limit PV | 3,0–3,5 MPa·m/s | 0,6–0,8 MPa·m/s | 400 % ↑ |
| HDT při 0,45 MPa | 260–300 °C | 121 °C | 120 % ↑ |
| Míra opotřebení | 5×10⁻⁷ mm³/N·m | 2×10⁻⁶ mm³/N·m | 75 % ↓ |
| Kompresní tečení | <15 % (100 °C/24 hod.) | >50 % | 70 % ↓ |
Pevná páteř PEEK poskytuje strukturální oporu, zatímco PTFE si udržuje samomazání a vytváří tak kompozit s „keramickou pevností a fluoropolymerovou mazivostí“.
Klíčová vylepšení výkonu
- Eliminace studeného toku
- Nanovlákna PEEK (200–500 nm) tvoří výztužné sítě v hranicích zrn PTFE.
- Deformace při 10 MPa/150 °C klesá ze 47 % (čistý PTFE) na 11 %.
- Tribologický průlom
- Udržuje μ = 0,05–0,10 s 8× delší životností.
- Vydrží 5 000 hodin při suchém tření (5 MPa, 1 m/s) oproti 600 hodinám u čistého PTFE.
- Tepelná stabilita Roztažnost
- Trvalá provozní teplota: 310 °C (oproti 260 °C pro PTFE).
- Životnost těsnění turbodmychadla se při 300 °C/15 000 ot./min zvyšuje o 400 %.
- Vylepšení chemické odolnosti
Střední 20% PEEK/PTFE Čistý PTFE Silná oxidační činidla ✓ (98% H₂SO₄) ✘ (Selhá v parách HNO₃) Organická rozpouštědla ✓ (Aceton/Xylen) △ >25% otok Vysokotlaká pára ✓ (230 °C/4 MPa) ✘ (Plečí se při 150 °C)
Kritické rozdíly oproti čistému PTFE
| Aspekt | 20% PEEK/PTFE | Čistý PTFE |
|---|---|---|
| Mikrostruktura | Semi-IPN vyztužené nanovlákny | Lamelární krystalové stohování |
| Režim selhání | Rovnoměrné opotřebení (transferová vrstva <1 μm) | Kolaps vyvolaný studeným prouděním |
| Zpracování | Blend-sinter-isostatický lis | Konvenční komprese |
| (Hustota >2,16 g/cm³) | (Hustota 2,1–2,2 g/cm³) | |
| Rychlostní limit | 20 m/s (suchý) | <5 m/s |
Cílené aplikace
- Systémy pro extrémní teploty
- Palivové ventily letadel (teplotní cykly od -54 °C do 280 °C).
- Bipolární desková těsnění PEMFC (110 °C + elektrochemická koroze).
- Vysokotlaký/bez maziva
- Superkritické kompresory CO₂ (31,1 MPa/100 °C).
- Hydraulické servoválce (vrátný pohyb 35 MPa).
- Agresivní chemická prostředí
Průmysl Aplikace Výhoda Polovodič Těsnění komory plazmového leptadla Odolává plazmatu CF₄/O₂ Chemické zpracování Těsnění čerpadla s koncentrovanou H₂SO₄ Nulové bobtnání/bez kovu Lékařský Autoklávové rotační klouby Odolnost proti korozi třídy 316L - Zařízení citlivá na hmotnost
- Pohonné jednotky pro elektromobily (o 60 % lehčí než kovová těsnění, k > 0,45 W/m·K).
Pokyny pro výběr
- Doporučeno:
✓ Teploty >200 °C bez mazání
✓ Silné kyseliny/oxidační činidla (např. HF/H₂SO₄)
✓ PV >1,5 MPa·m/s rotační těsnění - Vyhněte se:
✘ Kryogenní provoz s LH₂ (křehkost PTFE přetrvává)
✘ Aplikace ovlivněné náklady (4–6× náklady na materiál PTFE)
Další hraniceKompozity s 30% PEEK/PTFE jsou nyní testovány při teplotě 350 °C/25 MPa po dobu 10 000 hodin v čerpadlech chladiva jaderných reaktorů, což představuje nové standardy pro extrémní těsnění.
Čas zveřejnění: 16. července 2025