Integracija 20% nanočestica polietereterketona (PEEK) u PTFE matrice stvara...hibridni materijalkoji redefinira granice konvencionalnih rješenja brtvljenja. U nastavku slijedi tehnička analiza njegovih svojstava, poboljšanja i primjena:
Osnovne karakteristike: Sinergijske strukturne prednosti
| Nekretnina | 20% PEEK/PTFE | Čisti PTFE | Poboljšanje |
|---|---|---|---|
| Tlačna čvrstoća | 35–42 MPa | 12–15 MPa | 200% ↑ |
| PV ograničenje | 3,0–3,5 MPa·m/s | 0,6–0,8 MPa·m/s | 400% ↑ |
| HDT pri 0,45 MPa | 260–300 °C | 121°C | 120% ↑ |
| Stopa trošenja | 5×10⁻⁷ mm³/N·m | 2×10⁻⁶ mm³/N·m | 75% ↓ |
| Puzanje pri kompresiji | <15% (100°C/24 sata) | >50% | 70% ↓ |
Kruta okosnica PEEK-a pruža strukturnu potporu, dok PTFE održava samopodmazivanje, stvarajući kompozit „keramičke čvrstoće + fluoropolimerne podmazivanja“.
Ključna poboljšanja performansi
- Uklanjanje hladnog toka
- PEEK nanovlakna (200-500 nm) tvore mreže ojačanja u granicama PTFE zrna.
- Deformacija pri 10 MPa/150 °C pada s 47 % (čisti PTFE) na 11 %.
- Tribološki proboj
- Održava μ = 0,05–0,10 s 8× duljim vijekom trajanja.
- Izdržava 5000 sati pri suhom trenju (5 MPa, 1 m/s) u usporedbi s čistim PTFE-om koji traje 600 sati.
- Termička stabilnost Širenje
- Kontinuirana radna temperatura: 310 °C (u usporedbi s 260 °C za PTFE).
- Vijek trajanja brtve automobilskog turbopunjača povećava se za 400% na 300°C/15 000 o/min.
- Nadogradnja kemijske otpornosti
Srednji 20% PEEK/PTFE Čisti PTFE Jaki oksidansi ✓ (98% H₂SO₄) ✘ (Ne radi u parama HNO₃) Organska otapala ✓ (Aceton/Ksilen) △ >25% oteklina Visokotlačna para ✓ (230°C/4MPa) ✘ (Puzanje na 150°C)
Ključne razlike u odnosu na čisti PTFE
| Aspekt | 20% PEEK/PTFE | Čisti PTFE |
|---|---|---|
| Mikrostruktura | Semi-IPN ojačan nanovlaknima | Slaganje lamelarnih kristala |
| Način kvara | Jednoliko trošenje (prijenosni film <1 μm) | Kolaps uzrokovan hladnim tokom |
| Obrada | Blend-sinter-izostatska preša | Konvencionalna kompresija |
| (Gustoća >2,16 g/cm³) | (Gustoća 2,1–2,2 g/cm³) | |
| Ograničenje brzine | 20 m/s (suho) | <5 m/s |
Ciljane aplikacije
- Sustavi za ekstremne temperature
- Ventili za gorivo zrakoplova (termički ciklusi od -54°C do 280°C).
- PEMFC bipolarne pločaste brtve (110°C + elektrokemijska korozija).
- Visoki tlak/bez maziva
- Superkritični CO₂ kompresori (31,1 MPa/100 °C).
- Hidraulični servo cilindri (35MPa povratno gibanje).
- Agresivna kemijska okruženja
Industrija Primjena Prednost Poluvodič Brtve komore za plazma jetkanje Otporan na CF₄/O₂ plazmu Kemijska obrada Brtve pumpe s koncentriranom H₂SO₄ Bez oticanja/bez metala Medicinski Rotacijski spojevi za autoklaviranje Otpornost na koroziju klase 316L - Oprema osjetljiva na težinu
- Pogonski sklopovi za električna vozila (60% lakši od metalnih brtvi, k > 0,45 W/m·K).
Smjernice za odabir
- Preporučeno:
✓ Temperature >200°C bez podmazivanja
✓ Jake kiseline/oksidansi (npr. HF/H₂SO₄)
✓ PV >1,5 MPa·m/s rotirajuće brtve - Izbjegavati:
✘ Kriogena LH₂ primjena (krhkost PTFE-a i dalje postoji)
✘ Primjene vođene troškovima (4–6× trošak PTFE materijala)
Sljedeća granicaKompoziti od 30% PEEK/PTFE sada se testiraju na 350°C/25MPa tijekom 10 000 sati u pumpama za rashladnu tekućinu nuklearnih reaktora, što postavlja nove standarde za ekstremna brtvljenja.
Vrijeme objave: 16. srpnja 2025.