Integreringen av 20 % polyetereterketon (PEEK) nanopartiklar i PTFE-matriser skapar enhybridmaterialsom omdefinierar gränserna för konventionella tätningslösningar. Nedan följer en teknisk analys av dess egenskaper, förbättringar och tillämpningar:
Kärnegenskaper: Synergistiska strukturella fördelar
| Egendom | 20 % PEEK/PTFE | Ren PTFE | Förbättring |
|---|---|---|---|
| Tryckhållfasthet | 35–42 MPa | 12–15 MPa | 200 % ↑ |
| PV-gräns | 3,0–3,5 MPa·m/s | 0,6–0,8 MPa·m/s | 400 % ↑ |
| HDT vid 0,45 MPa | 260–300°C | 121°C | 120 % ↑ |
| Slitningshastighet | 5×10⁻⁷ mm³/N·m | 2×10⁻⁶ mm³/N·m | 75 % ↓ |
| Kompressionskrypning | <15 % (100 °C/24 timmar) | >50% | 70 % ↓ |
PEEKs styva ryggrad ger strukturellt stöd, medan PTFE bibehåller självsmörjning, vilket skapar en komposit med "keramisk styrka + fluoropolymer-smörjförmåga".
Viktiga prestandaförbättringar
- Eliminering av kallt flöde
- PEEK-nanofibrer (200-500 nm) bildar förstärkningsnätverk i PTFE-korngränser.
- Deformationen vid 10 MPa/150 °C sjunker från 47 % (ren PTFE) till 11 %.
- Tribologiskt genombrott
- Bibehåller μ = 0,05–0,10 med 8 gånger längre livslängd.
- Håller 5 000 timmar under torr friktion (5 MPa, 1 m/s) jämfört med 600 timmar med ren PTFE.
- Termisk stabilitetsutvidgning
- Kontinuerlig driftstemperatur: 310 °C (jämfört med 260 °C för PTFE).
- Livslängden på tätningar i bilturboaggregat ökar med 400 % vid 300 °C/15 000 rpm.
- Uppgradering av kemisk resistens
Medium 20 % PEEK/PTFE Ren PTFE Starka oxidationsmedel ✓ (98 % H₂SO₄) ✘ (Felaktig i HNO₃-ångor) Organiska lösningsmedel ✓ (Aceton/Xylen) △ >25 % svullnad Högtrycksånga ✓ (230°C/4 MPa) ✘ (Kryper vid 150°C)
Kritiska skillnader från ren PTFE
| Aspekt | 20 % PEEK/PTFE | Ren PTFE |
|---|---|---|
| Mikrostruktur | Semi-IPN-nanofiberförstärkt | Lamellär kristallstapling |
| Felläge | Jämnt slitage (<1μm överföringsfilm) | Kallflödesinducerad kollaps |
| Bearbetning | Blandnings-sinter-isostatisk press | Konventionell kompression |
| (Densitet >2,16 g/cm³) | (Densitet 2,1–2,2 g/cm³) | |
| Hastighetsbegränsning | 20 m/s (torr) | <5 m/s |
Riktade applikationer
- Extremtemperatursystem
- Flygplansbränsleventiler (-54 °C till 280 °C termisk cykling).
- PEMFC bipolära plattätningar (110°C + elektrokemisk korrosion).
- Högtrycks-/smörjmedelsfri
- Superkritiska CO₂-kompressorer (31,1 MPa/100 °C).
- Hydrauliska servocylindrar (35 MPa fram- och återgående rörelse).
- Aggressiva kemiska miljöer
Industri Ansökan Fördel Halvledare Plasmaetsningskammartätningar Motstår CF₄/O₂-plasma Kemisk bearbetning Koncentrerade H₂SO₄-pumptätningar Ingen svullnad/metallfri Medicinsk Autoklav roterande leder Korrosionsbeständighet av 316L-kvalitet - Viktkänslig utrustning
- Drivlinor för elbilar (60 % lättare än metalltätningar, k >0,45 W/m·K).
Riktlinjer för urval
- Rekommenderad:
✓ Temperaturer >200°C utan smörjning
✓ Starka syror/oxidationsmedel (t.ex. HF/H₂SO₄)
✓ PV >1,5 MPa·m/s roterande tätningar - Undvika:
✘ Kryogen LH₂-service (PTFE-sprödhet kvarstår)
✘ Kostnadsdrivna applikationer (4–6× PTFE-materialkostnad)
Nästa gräns30 % PEEK/PTFE-kompositer testas nu vid 350 °C/25 MPa i 10 000 timmar i kylvätskepumpar för kärnreaktorer, vilket sätter nya standarder för extrema tätningar.
Publiceringstid: 16 juli 2025