聚醚醚酮在汽车上的应用

【摘 要】聚醚醚酮树脂不仅具有优异耐热性而且具有高强度、高模量、高断裂韧性及优良的尺寸稳定性，在汽车工业方面可以替代金属制品，满足提升系统性能和降低成本的趋势要求。

【关键词】聚醚醚酮（PEEK）；耐热性；耐磨性；高强度

0 引言

如今，汽车产业正面临着不断增加的要求，产品性能最大化和车辆重量和成本最小化的压力。当今，即使是小型汽车也在追求舒适感和稳定性，意味着要不断地增加冷气和电动窗，安全气囊及ABS刹车系统等设备，随之汽车的重量也就日益增加了。使用聚醚醚酮（PEEK）制作的车辆零件时，不仅可以降低多达90%的重量，并保证长使用寿命。目前汽车制造业的其他主要发展趋势是环保，更高系统化要求，降低成本，降低噪音，新的安全标准，能源问题和电子零件的增加。

汽车产业持续承受着降低系统综合成本的压力的同时，还要提高产品性能，可靠性及制造上的便利性。在一些需要承受巨大应力的汽车零件，像轴承或垫圈等应用，现有的材料已经无法满足日益严酷的耐热条件下的安全性要求，昂贵的加工成本也影响了加工竞争力。

聚醚醚酮（PEEK）具有各种卓越的性能，能够在汽车产行业开发更多的应用。聚醚醚酮（PEEK）产品性能符合了汽车产业追求提升系统性能和降低成本的趋势要求。

1 聚醚醚酮的性能

PEEK能成功地逐渐替代钢、铁、铝、青铜、钛及其他高性能材料，在于其具有卓越的综合性能，包括机械特性及耐磨性，对于车辆使用油其他油及酸之类的各种液体具有优异的耐化学性。

1.1 耐高温性

PEEK可在260℃的温度长期连续工作，甚至在接近熔点343℃时也能在短时间内维持机械特性。

1.2 耐摩擦性

PEEK具有优异的耐摩擦性和低的摩擦系数，在各种严酷环境下它的耐磨性能优于金属或其他高性能材料。

1.3 耐化学性

PEEK在高温下对酸、碱、无机及有机药品具有优良的耐化学性，对油、刹车油、燃料油及冷却剂等用于车辆的一切液体都具有卓越的耐化学性。

1.4 耐冲击性

PEEK在各种温度范围和环境变化下能够提供优异的强度和韧性。

1.5 耐水解性

即使在高温高压环境下暴露于水或蒸汽中，PEEK也能维持机械特性和尺寸稳定性。

1.6 耐湿性

PEEK几乎不吸收水分，因此不影响机械特性和尺寸稳定性。

1.7 强度

PEEK在较宽温度范围内具有优异的耐蠕变性某些PEEK复合材料强度甚至高于轻金属。

1.8 阻燃性

PEEK在没有添加任何阻燃剂的情况下达到V-0阻燃等级。

1.9 热膨胀系数

PEEK的热膨胀系数（CTE）比较低，添加合适的填充剂可以获得与钢铁或铝相当的热膨胀系数。

2 汽车材料的要求条件

1）高机械强度

2）横跨-60℃～260℃的使用温度

3）优异的耐磨耗性

4）对各种车辆用液体具有耐化学性，耐腐蚀性

5）严格的公差和良好的加工性能

3 聚醚醚酮在汽车上的应用

在欧洲，欧盟和其他欧洲国家政府制定的改善汽车二氧化碳排放量的规定带来了严峻挑战。二氧化碳排放量高的车辆会由于增加惩罚性征税以及高燃料成本而可能对其市场成功产生不利影响。因此，汽车制造商需要缩小发动机和齿轮箱的尺寸的同时将多项功能与启停微型混合动力系统进行集成，从而满足消费者对换档更平顺和更少燃料消耗的要求。

为了应对这些挑战，聚醚醚酮（PEEK）已经成功取代用于密封圈，推力垫圈，轴承，轴承保持架、止回阀和真空泵（见图1）的金属材料和其它聚合物材料。由于聚醚醚酮（PEEK）是具有最好综合性能的高性能聚合物材料之一，因此可为变速器及汽车行业的其它应用方面提供性能更好，重量更轻，成本更低的理想解决方案。与采用金属，聚酰亚胺（PI）和聚酰胺酰亚胺（PAI）制造的部件相比，因为聚醚醚酮（PEEK）能实现高精度注塑成型，而且无需后处理或加工，因此由聚醚醚酮（PEEK）制造的部件的生产成本效益更高。

图1 聚醚醚酮材料制品

目前，波音飞机、尼桑、克莱斯勒、通用、奥迪、空中客车公司已经开始大量使用这种材料。