随着新型PAEK（聚芳醚酮）的推出，如VICTREX AE™250单向带，用于航空航天复合材料的突破性性能，以及最近在增材制造中重新定义Z方向强度的VICTREX AM™200细丝，我经常被问到，“那是PEEK吗？”和“PEEK和PAEK之间有什么区别？”是时候解释了！

 

最简单的方法是将“PAEK”一词视为一个家族名称——正如我在之前的博客中提到的，它描述了至少由芳基、醚和酮构建基组成的聚合物的一般家族。

你可能会惊讶地听到，迄今为止，有超过340种不同的PAEK被报道，但其中大多数是无定形的，几乎没有工业意义。

PAEK家族：文献中报道约340种已知的聚芳醚酮。

 

在Victrex，我们更喜欢专注于半结晶材料，因为这确保了聚合物具有良好的耐化学性、疲劳性、蠕变和磨损性能，正如我之前所讨论的那样。

 

最著名的PAEK是PEEK，其重复单元如下所示：

Victrex生产的其他PAEK包括Victrex HT™,即PEK：

以及VICTREX ST™，即PEKEKK：

随着酮与醚的比例增加，玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）也增加。

对于在更高温度下需要更高刚度和强度的应用来说，更高的Tg是合乎需要的，因为在该温度以上，聚合物从刚度和玻璃态变为更软和更有弹性。

然而，这里有一个折衷方案，因为更高的Tm意味着聚合物必须在更高的温度下处理，这可能具有挑战性。通常，PAEK在高于其Tm的30–60°C的温度下进行处理，而实际上，处理远高于430°C的热塑性塑料可能会变得棘手。

 

看看上面的表格，有一些非常有趣的事情正在发生：我包括了在绝对或开尔文温标K上测量的Tg和Tm（如果你想知道的话，K=°C+273.15）。当我们根据开尔文标度观察Tm与Tg的比值时，我们可以看到它们之间有一个1.5∶1的常数比，这是我们所说的半结晶全对位PAEK中的一种“不成文规则”。

 

重新发明规则

在Victrex，我们问自己，“如果我们能打破这一规则，那不是很好吗？然后我们可以在不降低Tg的情况下降低Tm，为我们的客户提供更低的加工温度，同时保持高温性能。”

 

这一想法最终导致了我们称之为LMPAEK的PAEK，用于VICTREX AE™250 UD胶带和VICTREX AM™200细丝。这些聚合物的Tm:Tg比通常较低，为1.35，这意味着Tm和加工温度降低了约40°C，但Tg至少与PEEK一样好。

 

在LMPAEK™的解释中以及为什么它适用于复合材料和增材制造中，我们将探索这些独特的VICTREX-LMPAEK共聚物的一些附加功能和优点，这使它们非常适合复合材料、混合成型和增材生产。

2024.2.2

吉尔·拉洛克（Gilles Larroque-航空航天战略营销经理）、瑞安·赫尔曼（Ryan Hermann-航空航天营销传播经理）

航空航天工业一直处于技术进步的前沿，不断突破设计、材料和制造工艺的界限。最近在航空航天市场上获得重大关注的材料是LMPAEK™聚合物。这些高性能聚合物有助于彻底改变行业，实现与热固性材料相比具有更快加工能力的轻质、坚固飞机零件。

 

发明和早期发展：

 

LMPAEK™聚合物由Victrex（威格斯）公司在十多年前发明。它是一种用于工程热塑性塑料的聚芳醚酮高性能聚合物，具有PEEK的许多性能属性，但具有较低的熔融性能，在305°C下熔融，比PEEK低40°C。Victrex认识到这种聚合物的潜力，以及它是如何提供高强度、优异的机械性能、优异的耐化学品性和优异的阻燃性等优异性能组合的。

 

LMPAEK™聚合物在航空航天市场获得吸引力的主要原因之一是其重量轻、易于加工，最终降低了生产成本。重量减轻是航空航天工业的一个关键因素，因为它直接影响燃料效率，从而影响运营成本。与传统金属材料相比，LMPAEK™聚合物具有显著更高的强度重量比。这允许在不损害结构完整性和安全性的情况下创建轻质组件。

 

此外，LMPAEK™聚合物作为高性能航空航天聚合物，具有优异的耐热性和耐化学性。这使它们成为航空航天应用的理想选择，因为航空航天应用中的部件会受到高温、高压环境和各种化学物质的影响。铝和钢等传统材料往往难以承受这种组合条件，使LMPAEK™聚合物成为可靠的选择。

市场采用和未来影响：

LMPAEK™聚合物的多功能性也为设计和制造开辟了新的途径，尤其是具有连续碳纤维的单向胶带（UDT-Unidirectional tape ）。这些聚合物以UDT形式提供时，可以很容易地加工成复杂的形状和复杂的几何形状，从而实现传统材料和制造方法难以实现的创新设计。

LMPAEK聚合物

此外，LMPAEK™聚合物可以使用增材制造等技术进行加工，使其与现有制造工艺兼容。

 

几家领先的航空航天公司已开始将LMPAEK™聚合物UDT、薄膜、细丝和化合物纳入其飞机和航天器设计中。这些聚合物被用于结构部件、内部面板甚至关键发动机部件等应用。LMPAEK™聚合物的采用不仅有助于减轻重量和提高燃油效率，还增强了更快地处理胶带、获得优质零件和降低成本的能力。

应用的时间表和加速使用

2020年，LMPAEK™材料的演示和发表论文显著增加，突显了它们在行业中日益重要的地位。在此期间，Victrex与客户合作，创造了新的记录，并进一步展示了产品潜力：复合PAEK胶带|热塑性胶带-Victrex

• 2019年与东丽和JEC的Cleansky项目合作2019年，与东丽就与空中客车公司的“明日飞机”Cleansky计划达成合作，这是一个重要的里程碑。其目的是利用LMPAEK™材料的独特特性，推动航空航天领域的创新和进步。

 

LMPAEK™材料的一个转折点出现在2019年JEC上，在那里的演示和演示展示了通过自动纤维放置（AFP）处理的LMPAEK™单向胶带的量化价值主张（QVP-Quantified Value Proposition）。与科里奥利的合作证明了通过这一过程获得的高速度、高质量和卓越的机械强度。Victrex和Coriolis复合材料，释放热塑性复合材料零件的效率潜力。

• 2020 Electroimpact实现了每分钟4000英寸的热固性生产速度，强调了LMPAEK™材料的效率和生产力。在CAMX 2021上，它获得了材料工艺创新奖。Victrex UD胶带有助于Electroimpact提高热固性叠层速度。
• 2020年，法国飞机制造商和设备供应商Daher将生产一种特殊的176层层压结构飞机面板，厚度为32毫米，为翼肋等厚结构部件开辟了机会。Victrex和Daher：用于飞机结构部件的下一代热塑性复合材料的突破
• 2021多功能机身演示器（MFFD）项目首次公开宣布。MFFD的上半部分由DLR（德国）开发，下半部分由NLR（荷兰）开发。该项目展示了LMPAEK™材料用于多功能航空航天部件的多功能性和潜力。制造MFFD热塑性复合材料机身。
• 2022年，在各种会议和展览上，主要客户展示了他们的演示者，并展示了LMPAEK™材料如何影响制造业的可能性。
• 2023年，JEC 2023展示了更大尺寸的零件和结构，公司展示了完全由LMPAEK™基材制成的零件，首次在复合材料行业获JEC 2023复合材料创新奖 。

图1. JEC展示的复合材料门蒙皮

图2. 用热塑性材料生产的机身示例

 

支持航空航天可持续发展目标

此外，LMPAEK™聚合物的使用符合行业对可持续性的日益关注。这些聚合物是可回收的，这是减少废物和环境影响的关键因素。此外，LMPAEK™聚合物的轻质特性有助于降低燃料消耗和碳排放，使其成为航空航天制造商更环保的选择。

 

实现下一代航空航天进步

航空航天行业越来越多地采用LMPAEK™材料，标志着寻求更先进、更高效的飞机部件的一个重要里程碑。凭借显著的成就和持续的合作，LMPAEK™材料的未来看起来很有希望。随着该行业继续采用LMPAEK™聚合物，它无疑将为下一代航空航天进步做出贡献，塑造航空的未来。

 

注：资料来源互联网。

杨超凡2024.5.12