高性能特种工程塑料聚醚醚酮（PEEK）：特性、应用与前景

高性能特种工程塑料聚醚醚酮（PEEK）：特性、应用与前景

聚醚醚酮（PEEK）是一种高性能特种工程塑料，具有出色的力学性能、稳定的理化性能和轻量化特性，被誉为“树脂之王”。本文将详细介绍PEEK的基本特性、发展历程、生产现状及其在航空航天、医疗、电子电器、汽车工业和工业制造等领域的广泛应用。

PEEK 材料的基本特性

聚醚醚酮（Polyetheretherketone，简称PEEK）是由4,4’-二氟二苯甲酮和对苯二酚以二苯砜为溶剂，在碱金属碳酸盐（碳酸钠或碳酸钾）催化下，经过缩聚反应后制成的一种新型的热塑性材料；其作为聚芳醚酮（PAEK）家族的代表，位于高分子聚合物性能金字塔的顶端，有着“树脂之王”的美誉，具备出色的力学性能、稳定的理化性能和轻量化特性的同时，还兼备卓越的生物安全性，是理想的取代金属材料的新型高性能聚合物。

首先，它拥有极高的耐高温性能，其玻璃化转变温度高达 143℃，熔点在 334℃左右，可在 250℃长期使用，短期使用温度甚至可达 300℃以上。
PEEK 表现出高强度、高模量的特点。其拉伸强度可达 100MPa 以上，弯曲强度和模量也相当出色。同时，它还具备良好的韧性和抗冲击性能，这种刚柔并济的特性使得 PEEK 材料在承受复杂应力时不易发生断裂，能够满足多种苛刻工况下的使用要求。
PEEK 对大多数化学试剂具有优异的耐受性，包括有机溶剂、酸碱等。无论是在强腐蚀性的化学环境还是在复杂的工业介质中，PEEK 材料都能保持自身的性能不受影响。
它的低摩擦系数和耐磨性使得它在制造轴承、齿轮等运动部件时能够有效减少磨损，延长使用寿命；阻燃性使其在电子电器等对防火要求较高的领域中具有独特的优势；而电绝缘性能则满足了电子元件对绝缘材料的严格要求。

PEEK起源与发展

PEEK最初由英国帝国化学工业公司（ICI）在1978年合成，ICI公司后来将这部分技术卖给了现在的英国威格斯Victrex公司。由于其卓越的性能，PEEK迅速在航空航天、汽车、电子和医疗等领域得到应用。然而，由于PEEK材料在军事领域的独特优势以及威格斯公司对这项技术的垄断，PEEK材料和产品曾经长期禁止对中国出口。

进入21世纪，中国PEEK材料的研发和生产取得了显著进展。吉林大学重点在PEEK材料改性，如通过添加导电填料制备具有电磁屏蔽功能的PEEk复合材料，以及通过化学改性提供PEEK的耐磨性，生物相容性等；天津大学则在PEEK膜材料研发上成果显著，包括PEEK质子交换膜、PEEK杂化膜、无钯化学镀、表面处理上成果显著；哈工大则发挥强项，重点突破了PEEK力学性能，以及PEEK接头的焊接技术；四川大学则在PEEK材料钝化进行了深入研究，以提高材料的纯度和性能，并开发了多种PEEK生物基医用材料。

随着国产PEEK材料技术的不断成熟，中国材料产业开始向高端化、智能化转型。PEEK材料的国产化不仅降低了生产成本，提高了产品性能，还促进了相关产业链的发展，如PEEK改性材料、复合材料等。吉林大学特种工程塑料课题组在PEEK材料合成技术方面取得了突破，开发出具有自主知识产权的PEEK树脂合成路线，打破了国外企业的市场垄断。2003年，吉林大学建成了世界上第二条PEEK生产线。2005年，吉林大学与德国德固赛集团（后更名为赢创工业集团）合作，通过合资公司吉大赢创高性能聚合物（长春）有限公司进行PEEK的研发和生产，这标志着中国在PEEK材料领域取得了实质性的进展。此后，国产PEEK材料开始在汽车、电子、医疗等多个领域得到广泛应用，提升了中国材料产业的国际竞争力。

PEEK 材料的生产现状

PEEK聚醚醚酮产业链包含原材料、PEEK生产商、应用领域等环节。原材料公司主要包括新瀚新材、中欣氟材、营口兴福；PEEK生产商公司主要包括威格斯、索尔维、中研股份；应用领域公司主要包括康拓医疗、华润医药。

在全球范围内，PEEK 材料的生产主要集中在少数几家企业手中。像英国的威格斯（Victrex）公司是全球领先的 PEEK 制造商之一，拥有先进的生产工艺和丰富的生产经验，其产品在国际市场上占据重要地位。此外，德国的赢创（Evonik）等公司也在 PEEK 材料生产领域有一定的影响力。

在国内，PEEK（聚醚醚酮）作为一种高性能的特种工程塑料，其国产化历程是中国材料科学自主创新能力的体现。中研股份作为国内最早从事 PEEK 生产的企业之一，已经取得了显著的成绩。其年产量在国内处于领先水平，并且在植入级 PEEK、线材和晶圆盒等高端产品方面不断研发创新，已经实现了少量销售收入。同时，沃特股份等企业也积极布局 PEEK 材料产业，其规划的聚芳醚酮年聚合产能达到 1000 吨，一期产线已基本完成建设和设备安装工作。

与国际先进水平相比，我国在 PEEK 材料生产方面仍面临一些挑战。例如在生产工艺的精细化程度、产品质量的稳定性等方面还有一定的提升空间。但随着国内企业不断加大研发投入和技术改进，我国 PEEK 材料的生产水平有望逐步提高。

PEEK 材料的广泛应用领域

航空航天领域

在航空航天领域，减轻重量和提高性能是永恒的追求。PEEK 材料因其高强度、耐高温和低密度的特性，被广泛应用于飞机发动机部件、机翼结构件、卫星零部件等。在飞机发动机的热端部件中，PEEK 材料能够承受高温燃气的冲刷和复杂的机械应力，替代传统的金属材料，有效减轻发动机重量，提高燃油效率。

医疗领域

PEEK 材料在医疗领域的应用前景广阔。它具有良好的生物相容性，不会引起人体的免疫反应，因此可用于制造人工关节、脊柱植入物、牙科修复材料等。与传统的金属植入材料相比，PEEK 材料具有更低的弹性模量，更接近人体骨骼的力学性能，能够减少应力屏蔽效应，促进骨组织的生长和愈合，并具备以下特点。

• 轻量化：低密度（约1.3g/cm3）；
• 低弹性模量：与骨骼接近，缓冲咬合冲击，保护对𬌗牙和种植体；
• 良好的机械性能：兼备出色的强度和韧性，耐磨损且自润滑、抗蠕变、抗疲劳；
• 便捷的影像检查：可透射X线/CT/MRI，无金属伪影，影像检查时修复体无需取下；
• 稳定的理化性能：耐辐照/氧化、耐环氧乙烷、耐高温、耐潮湿；弱疏水性，不易着色；
• 可靠的生物相容性：无细胞毒性、无致敏性、口腔无金属异味；可降低种植体周围炎风险；
• 便捷的临床返修性：当发生感染或其他原因导致得返修时无需破冠重做，仅需原位钻孔治疗后饰瓷封闭即可。

电子电器领域

随着电子电器产品不断向小型化、高性能化方向发展，PEEK 材料的应用日益广泛。在电子元件的制造中，PEEK 可作为绝缘材料用于电路板、芯片封装等。其良好的耐高温性能和电绝缘性能能够保证电子元件在高温、高电压等复杂环境下的稳定运行。同时，PEEK 材料还可用于制造电子设备的外壳、连接器等部件，其阻燃性和机械性能满足了电子电器产品对安全性和可靠性的要求。

汽车工业领域

在汽车工业向轻量化、电动化发展的趋势下，PEEK 材料成为了重要的应用材料之一。在新能源汽车电机中，PEEK 材料可用于制造漆包线材料，提高电机的耐高温和绝缘性能。此外，PEEK 还可用于制造锂电池的密封件，保证电池在复杂工况下的密封性和安全性。在汽车的传动系统中，PEEK 材料制造的轴承、齿轮等部件能够减轻重量、降低摩擦损失，提高汽车的燃油经济性和动力性能。

工业制造领域

在工业制造领域，PEEK 材料被广泛应用于各种恶劣工况下的机械部件制造。例如在化工泵、阀门等设备中，PEEK 材料的耐腐蚀性和耐磨性使其成为理想的材料选择。

PEEK 材料的发展前景

随着科技的不断进步和工业的持续发展，PEEK 材料的发展前景十分广阔。从市场规模来看，根据弗若斯特沙利文的数据，全球 PEEK 市场规模有望从 2022 年的 49 亿元增长至 2027 年的 84 亿元，年均复合增速达到 11.38%。在国内市场，预计到 2027 年中国 PEEK 市场需求将超过 5000 吨，市场规模将达到 28.38 亿元。

在政策层面，国家对新材料产业的支持力度不断加大。例如 2024 年 6 月召开的全国原材料工业座谈会提出构建新材料等新的增长引擎，PEEK 材料作为重要的新材料，有望受益于相关政策红利，获得更多的研发和产业化支持。同时，随着 PEEK 材料在新兴领域如人形机器人中的应用不断拓展，其市场需求将进一步增长。人形机器人对材料的轻量化、高强度、高精度等要求与 PEEK 材料的性能高度契合，国内已有厂家将 PEEK 材料应用于人形机器人的关节、轴承、齿轮等部件，形成配套生产链。