De integratie van 20% polyetheretherketon (PEEK) nanodeeltjes in PTFE-matrices creëert een hybride materiaal die de grenzen van conventionele afdichtingsoplossingen herdefinieert. Hieronder vindt u een technische analyse van de eigenschappen, verbeteringen en toepassingen:
Kernkenmerken: synergetische structurele voordelen
| Eigendom | 20% PEEK/PTFE | Zuivere PTFE | Verbetering |
|---|---|---|---|
| Druksterkte | 35–42 MPa | 12–15 MPa | 200% ↑ |
| PV-limiet | 3,0–3,5 MPa·m/s | 0,6–0,8 MPa·m/s | 400% ↑ |
| HDT bij 0,45 MPa | 260–300°C | 121°C | 120% ↑ |
| Slijtagesnelheid | 5×10⁻⁷ mm³/N·m | 2×10⁻⁶ mm³/N·m | 75% ↓ |
| Compressie Kruip | <15% (100°C/24u) | >50% | 70% ↓ |
De stevige ruggengraat van PEEK biedt structurele ondersteuning, terwijl PTFE zelf-smerend blijft, waardoor een composiet ontstaat met een keramische sterkte en een fluorpolymeer-smeerbaarheid.
Belangrijkste prestatieverbeteringen
- Eliminatie van koude stroming
- PEEK-nanovezels (200-500 nm) vormen versterkingsnetwerken in PTFE-korrelgrenzen.
- De vervorming bij 10MPa/150°C daalt van 47% (zuiver PTFE) naar 11%.
- Tribologische doorbraak
- Handhaaft μ = 0,05–0,10 met een 8× langere levensduur.
- Houdt 5.000 uur stand bij droge wrijving (5 MPa, 1 m/s), terwijl pure PTFE 600 uur standhoudt.
- Thermische stabiliteitsuitbreiding
- Continue bedrijfstemperatuur: 310°C (versus 260°C voor PTFE).
- De levensduur van de afdichting van een autoturbolader neemt met 400% toe bij 300°C/15.000 tpm.
- Verbetering van chemische bestendigheid
Medium 20% PEEK/PTFE Zuivere PTFE Sterke oxidatiemiddelen ✓ (98% H₂SO₄) ✘ (Faalt bij HNO₃-dampen) Organische oplosmiddelen ✓ (Aceton/Xyleen) △ >25% zwelling Hogedrukstoom ✓ (230°C/4MPa) ✘ (Kruipt bij 150°C)
Kritische verschillen met zuiver PTFE
| Aspect | 20% PEEK/PTFE | Zuivere PTFE |
|---|---|---|
| Microstructuur | Semi-IPN nanovezelversterkt | Lamellair kristalstapelen |
| Foutmodus | Gelijkmatige slijtage (<1 μm overdrachtsfilm) | Door koude stroming veroorzaakte instorting |
| Verwerking | Blend-sinter-isostatische pers | Conventionele compressie |
| (Dichtheid >2,16 g/cm³) | (Dichtheid 2,1–2,2 g/cm³) | |
| Snelheidslimiet | 20 m/s (droog) | <5 m/s |
Gerichte toepassingen
- Systemen met extreme temperaturen
- Brandstofkleppen voor vliegtuigen (thermische cycli van -54°C tot 280°C).
- PEMFC bipolaire plaatafdichtingen (110°C + elektrochemische corrosie).
- Hogedruk-/smeermiddelvrij
- Superkritische CO₂-compressoren (31,1 MPa/100°C).
- Hydraulische servocilinders (35MPa heen en weer gaande beweging).
- Agressieve chemische omgevingen
Industrie Sollicitatie Voordeel Halfgeleider Plasma-etskamerafdichtingen Is bestand tegen CF₄/O₂-plasma Chemische verwerking Geconcentreerde H₂SO₄ pompafdichtingen Geen zwelling/metaalvrij Medisch Autoclaaf roterende verbindingen Corrosiebestendigheid van klasse 316L - Gewichtsgevoelige apparatuur
- Aandrijflijnen voor elektrische voertuigen (60% lichter dan metalen afdichtingen, k >0,45 W/m·K).
Selectierichtlijnen
- Aanbevolen:
✓ Temperaturen >200°C zonder smering
✓ Sterke zuren/oxidatiemiddelen (bijv. HF/H₂SO₄)
✓ PV >1,5 MPa·m/s roterende afdichtingen - Voorkomen:
✘ Cryogene LH₂-service (PTFE-brosheid blijft bestaan)
✘ Kostengedreven toepassingen (4–6× PTFE-materiaalkosten)
Volgende grens: Composieten van 30% PEEK/PTFE worden nu getest bij 350°C/25MPa gedurende 10.000 uur in koelmiddelpompen van kernreactoren, wat nieuwe normen voor extreme afdichtingen inluidt.
Plaatsingstijd: 16-07-2025