پلی‌اتراترکتون
پلی‌اتراترکتون (Polyether etherketone) یا پیک (PEEK) بسپاری حلقوی و نیمه‌بلوری است.
این بسپار از مقاومت بسیار بالایی در گرما ( تا ۲۶۰c) بر خوردار است. استحکام مکانیکی، مقاومت خمشی، استحکام پیچشی، مقاومت بالا در برابر عوامل شیمیایی و الکتریسیته و همچنین چقرمگی وسفتی بالا از خواص ویژه آن است.
پلیمرهای PEEK توسط پلیمریزاسیون مرحله ای بوسیله دی آلیکیه کردن نمک های بیسفنولات به دست می آیند. واکنش 4،4'-دی فلوروبنزوفنون با نمک دی سدیم هیدروکینون، که در محل توسط پروتون زدایی با کربنات سدیم تولید می شود، معمول است. این واکنش در حدود 300 درجه سانتیگراد در حلال های آپروتیک قطبی مانند دی فنیل سولفون انجام می شود[3] [4].
PEEK یک گرمانرم نیمه رسانا با خواص مقاومت مکانیکی و شیمیایی عالی است که به دمای بالا حفظ می شود. شرایط فرایندی مورد استفاده برای قالب سازی PEEK می تواند بر بلوری بودن و از این رو خواص مکانیکی تاثیر بگذارد. مدول یانگ آنGPa 3.6 است و استحکام کششی آن 90 تا 100 مگاپاسکال است[5]. PEEK دارای دمای انتقال شیشه ای حدود 143 درجه سانتی گراد (289 درجه فارنهایت) است و حدود 343 درجه سانتیگراد (662 درجه فارنهایت) ذوب می شود. برخی از نمرات دمای عملیاتی مفید تا 250 درجه سانتیگراد (482 درجه فارنهایت) . هدایت حرارتی تقریباً به صورت خطی با دمای بین دمای اتاق و دمای جامد افزایش می یابد [6]. این بسیار مقاوم در برابر تضعیف حرارتی است[7]، و نیز در برابر محیط زیست آلی و آبی نیز مورد حمله قرار می گیرد. این توسط هالوژن ها و اسیدهای قوی برونستد و لوئیس، و همچنین برخی از ترکیبات هالوژنی شده و هیدروکربن های آلیفاتیک در دماهای بالا مورد حمله قرار می گیرند. این محلول در اسید سولفوریک غلیظ محلول در دمای اتاق است، اگر چه انحلال می تواند زمان زیادی طول بکشد، مگر اینکه پلیمر در یک فرم با نسبت سطح بالا به حجم به عنوان یک پودر خوب یا فیلم نازک باشد. دارای مقاومت بالا در برابر تجزیه زیستی است.
از آنجا که از قابلیت اطمینان آن استفاده می شود، PEEK برای ساخت قطعات مورد استفاده در درخواست های کاربردی استفاده می شود، از جمله یاتاقان ها، قطعات پیستونی، پمپ ها، ستون های کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا، سوپاپ های کمپرسور و الکتریکی. این یکی از معدود پلاستیک های سازگار با برنامه های کاربردی خلاء فوق العاده است. PEEK به عنوان یک ماده بیولوژیکی پیشرفته در ایمپلنت های پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد، برای مثال، با استفاده از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی با وضوح بالا (MRI)، برای ایجاد جمجمه جایگزینی در برنامه های اعصاب جراحی استفاده می شود.
PEEK در حال افزایش استفاده در دستگاه های همجوشی ستون فقرات و میله های تقویت کننده است. این به‌طور گسترده در صنایع هوا فضا، خودرو و صنایع شیمیایی استفاده می شود[8]. مهر و موم PEEK و منیفولد معمولاً در برنامه های کاربردی مایع استفاده می شود. PEEK همچنین در برنامه هایی کاربرد دارد که درجه حرارت ثابت (تا 500 درجه فارنهایت / 260 درجه سانتیگراد) معمول است[9]. از آنجا که این هدایت حرارتی کم است، آن را نیز در چاپ FFF برای جدا کردن گرما از پایان گرم از انتهای سرد استفاده می شود.
PEEK در دمای نسبتاً بالا (343 درجه سانتی گراد / 649.4 درجه فارنهایت) در مقایسه با اکثر ترموپلاستیکهای دیگر ذوب می شود. در محدوده دمای ذوب آن می توان با استفاده از روش های قالب گیری تزریقی یا اکستروژن پردازش کرد. از لحاظ فنی امکان پردازش PEEK دانه ای به شکل رشته و قطعات چاپ 3D از مواد رشته با استفاده از مدل سازی پوشش رسوب - FDM (یا ساخت فیبر نوردی - FFF) امکان پذیر است[10] [11]. رشته های PEEK برای تولید دستگاه های پزشکی تا کلاس IIa نشان داده شده است[12]. با استفاده از این رشته های جدید، می توان از روش FFF برای برنامه های کاربردی پزشکی مختلف مانند پروتز های استفاده کرد.
در حالت جامد PEEK به راحتی ماشینکاری می شود، به عنوان مثال، توسط (CNC) دستگاه فرز و معمولاً برای تولید قطعات با کیفیت بالا از پلاستیک که مقاوم حرارت و عایق هر دو الکتریکی و حرارتی است . نمونه های PEEK پرشده نیز می تواند توسط ماشین های CNC ساخته شود، اما باید به طور مرتب برای کنترل تنش ها در مواد مورد استفاده قرار گیرد.
PEEK یک پلیمر با کارایی بالا محسوب می شود، به عبارت دیگر، قیمت بالای آن، استفاده از آن را تنها به کاربرانی که خواستار آن هستند، محدود می کند.
PEEK به طور سنتی پلیمر شکل حافظه نیست؛ با این حال، پیشرفت های اخیر در فرایند اجازه رفتار شکل حافظه‌دار در PEEK با فعال سازی مکانیکی است. این تکنولوژی به کاربردهای جراحی ارتوپدی گسترش یافته است[13].
1- A. K. van der Vegt & L. E. Govaert, Polymeren, van keten tot kunstof, ISBN 90-407-2388-5.
2- ""Why PEEK?". drakeplastics.com. Retrieved 23 April 2018."
¹- "David Parker; Jan Bussink; Hendrik T. van de Grampe; Gary W. Wheatley; Ernst-Ulrich Dorf; Edgar Ostlinning; Klaus Reinking (15 April 2012). Polymers, High-Temperature. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (online Version). doi:10.1002/14356007.a21_449.pub3. ISBN 978-3527306732." (subscription required)
4- David Kemmish "Update on the Technology and Applications of PolyArylEtherKetones" 2010. ISBN 978-1-84735-408-2.
5- Material Properties Data: Polyetheretherketone (PEEK), www.makeitfrom.com.
6- J. Blumm, A. Lindemann, A. Schopper, "Influence of the CNT content on the thermophysical properties of PEEK-CNT composites", "Proceedings of the 29th Japan Symposium on Thermophysical Properties", October 8–10, 2008, Tokyo.
7- "Patel, Parina; Hull, T. Richard; McCabe, Richard W.; Flath, Dianne; Grasmeder, John; Percy, Mike (May 2010). "Mechanism of thermal decomposition of poly(ether ether ketone) (PEEK) from a review of decomposition studies" (PDF). Polymer Degradation and Stability. 95 (5): 709–718. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2010.01.024."
8- "Lauzon, Michael (May 4, 2012). "Diversified Plastics Inc., PEEK playing role in space probe". PlasticsNews.com. Crain Communications Inc. Retrieved May 6, 2012."
9- ""Properties of PEEK Material". www.uplandfab.com."
10- "Newsom, Michael. "Arevo Labs announces Carbon Fiber and Nanotube-reinforced High Performance materials for 3D Printing Process". Solvay Press Releases. LouVan Communications Inc. Retrieved 27 January 2016."
11- "Thryft, Ann. "3D Printing High-Strength Carbon Composites Using PEEK, PAEK". Design News. Retrieved 27 January 2016."
12- Press release Indmatec PEEK MedTec.
13- "Anonymous. "Surgical Technologies; MedShape Solutions, Inc. Announces First FDA-cleared Shape Memory PEEK Device; Closing of $10M Equity Offering". Medical Letter on the CDC & FDA."