六大工程塑料！拳打尼龍！腳踩POM？聚酮POK材料深度解析！

02.讓PA、POM慌了？誰是POK？

聚酮（POK）最初是由荷蘭殼牌研究實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)的，催化劑促進(jìn)了一氧化碳和α-烯烴（如乙烯/丙烯）的商業(yè)規(guī)模聚合成線性、完美交替的結(jié)構(gòu)的半結(jié)晶聚合物，稱為脂肪族聚酮 （PK，但PEEK業(yè)內(nèi)很多人也叫它PK，顯然pok不能這么叫了）殼牌成為了該領(lǐng)域成為公認(rèn)的***。

塑料君的困惑：類似的問題困擾塑料君，南大是哪所大學(xué)？

POK的商業(yè)化過程也是曲折，杜邦發(fā)明了尼龍，吃了半個(gè)世紀(jì)的紅利，殼牌搞出了POK卻變成了先驅(qū)！1996年，殼牌在英國(guó)建了世界上**家POK生產(chǎn)工廠，這個(gè)早期不太成熟，業(yè)務(wù)搞的不咋的，后面法國(guó)、英國(guó)和美國(guó)幾個(gè)公司也在搞，多年密集開發(fā)工作也是雷聲大雨點(diǎn)小，最后由韓國(guó)曉星商業(yè)化的POK，作為一種新興的高性能工程塑料，近年來才在材料市場(chǎng)嶄露頭角。

它是由一氧化碳與乙烯、丙烯等烯屬不飽和烴交替共聚而成的共聚物。獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)賦予了POK一系列優(yōu)異的性能，使其在眾多應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力，有望成為傳統(tǒng)工程塑料的有力替代者。

最近幾年，全球?qū)Σ牧闲阅芤蟮牟粩嗵岣咭约翱沙掷m(xù)發(fā)展理念的深入，POK材料因其綠色環(huán)保的制備原料（一氧化碳工業(yè)廢氣中獲得），受到了廣泛的關(guān)注和研究。

產(chǎn)能方面，作為一個(gè)新興小眾的材料，全球化工廠中，就韓國(guó)曉星擁有五萬噸級(jí)的產(chǎn)能，受限于下游應(yīng)用拓展緩慢，曉星POK裝置開工率是否達(dá)到40-50%？大部分應(yīng)該都在中國(guó)市場(chǎng)消化了。

本文，塑料君將帶著粉絲深入了解POK材料的性能、應(yīng)用、加工特點(diǎn)以及其在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)于產(chǎn)品經(jīng)理、工程師來說，是否采用該材料，在我們產(chǎn)品中的應(yīng)用，具有重要意義。

03.秒這秒那，POK何德何能？

出色的機(jī)械性

所以，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的一些結(jié)構(gòu)件與零部件中，需要材料在承受一定拉伸力的同時(shí)，POK是部分尼龍潛在的替代材料，能夠抵抗因振動(dòng)等因素產(chǎn)生的變形，憑借其高拉伸強(qiáng)度和良好的韌性，能夠有效避免零部件的開裂和損壞，提高汽車零部件的可靠性和使用壽命。

POK的耐磨性能**，其磨耗量相較于傳統(tǒng)工程塑料如POM、PA低很多。以POM為例，在相同的摩擦測(cè)試條件下，POK的磨耗量?jī)H為POM的幾分之一。這種優(yōu)異的耐磨性能，使得POK在一些對(duì)摩擦磨損要求苛刻的應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色。

優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性

1.耐化學(xué)溶劑性：除強(qiáng)酸強(qiáng)堿外，POK在眾多化學(xué)溶劑、酸堿、油脂等環(huán)境中性能穩(wěn)定。它能夠在多種有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮、甲苯等中長(zhǎng)時(shí)間浸泡而不發(fā)生性能劣化。在部分化工管道輸送領(lǐng)域，對(duì)于輸送一些有機(jī)溶劑或腐蝕性較弱的化學(xué)物質(zhì)，POK管道能夠有效抵抗化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。

2.氣體和液體阻隔性：POK對(duì)氣體和液體具有較低的滲透性，能有效阻隔氧氣、水汽、油等物質(zhì)的透過。其氣體阻隔性能與乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）相當(dāng)，甚至在某些方面更優(yōu)。

在食品包裝行業(yè)，POK制成的包裝薄膜能夠很好地阻擋氧氣和水汽進(jìn)入包裝內(nèi)部，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，保持食品的新鮮度和品質(zhì)。可替代PA6、PP熟食品熱封包裝應(yīng)用。

良好的熱穩(wěn)定性

低吸濕率

POK的吸濕率一般在0.5%以下，與尼龍（PA）等材料相比，在不同濕度環(huán)境下能保持更為穩(wěn)定的尺寸和性能。尼龍材料在吸濕后容易發(fā)生尺寸膨脹和強(qiáng)度下降等問題，而POK材料受濕度影響較小。

所以，在精密儀器零部件制造中，對(duì)材料的尺寸精度要求極高，POK材料的低吸濕率特性能夠保證零部件在不同濕度環(huán)境下始終保持穩(wěn)定的尺寸精度，確保儀器的高精度運(yùn)行。

04.廢話真多，有POK應(yīng)用案例？

汽車工業(yè)方面

電子電器

1.電子設(shè)備外殼：POK材料的良好熱穩(wěn)定性、機(jī)械性能以及低吸濕率，使其成為電子設(shè)備外殼的理想材料。如智能設(shè)備、平板電腦等設(shè)備的外殼，符合更嚴(yán)格的環(huán)保和健康標(biāo)準(zhǔn)。

包裝行業(yè)

工業(yè)制造

在化工生產(chǎn)中，輸送腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的管道和儲(chǔ)存化學(xué)原料的容器，能夠有效防止泄漏，提高生產(chǎn)過程的安全性。相比PE管，采用POK管道后，壽命延長(zhǎng)至10-15年，大大降低了管道更換和維護(hù)成本。

成型工藝多樣性

1.注塑成型：可以通過注塑成型工藝制成各種形狀復(fù)雜的制品。在注塑過程中，POK材料的流動(dòng)性較好，能夠快速填充模具型腔，成型周期短，生產(chǎn)效率高。

一般來說，POK注塑成型的周期可比傳統(tǒng)工程塑料PA6/66甚至更快。在制造小型電子設(shè)備外殼時(shí)，采用注塑成型的POK制品，能夠在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，快速生產(chǎn)出大量產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)需求。

2.擠出成型：對(duì)于一些管材、板材等連續(xù)型材的生產(chǎn)，POK可采用擠出成型工藝。在擠出過程中，POK能夠穩(wěn)定地通過擠出機(jī)的螺桿和模具，形成尺寸精確、表面光滑的型材。以POK管材為例，通過擠出成型工藝生產(chǎn)的POK管材，其內(nèi)徑和外徑尺寸精度能夠控制在±0.1mm以內(nèi)，滿足工業(yè)管道等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)懿某叽缇鹊膰?yán)格要求。

加工條件

1.溫度控制：POK的加工溫度一般在200-250℃之間，具體溫度需根據(jù)不同的成型工藝和制品要求進(jìn)行調(diào)整。在注塑成型時(shí)，料筒溫度通常設(shè)置為前段220 -230℃，中段 230-240℃，后段 210-220℃；模具溫度一般控制在40 -80℃，以保證制品的成型質(zhì)量和尺寸精度。如果加工溫度過高，會(huì)導(dǎo)致POK材料分解，加工溫度窄，影響制品性能；溫度過低，則會(huì)使材料流動(dòng)性變差，難以填充模具型腔。

與尼龍PA對(duì)比

機(jī)械性能：在拉伸強(qiáng)度方面，PA6和PA66的拉伸強(qiáng)度稍高于POK，但POK的斷裂伸長(zhǎng)率明顯高于PA，這使得POK在柔韌性方面更具優(yōu)勢(shì)。在耐磨性能上，POK的磨耗量低于PA，如在齒輪應(yīng)用中，POK齒輪的使用壽命比PA齒輪更長(zhǎng)。

吸濕率：尼龍如PA6、PA66的吸濕率較高1-2%以上，而POK的吸濕率一般在0.5%以下。高吸濕率會(huì)導(dǎo)致PA材料在不同濕度環(huán)境下尺寸和性能發(fā)生較大變化，而POK受濕度影響較小，在需要高精度尺寸穩(wěn)定性的應(yīng)用場(chǎng)景中，POK更具優(yōu)勢(shì)。

與聚甲醛POM對(duì)比

耐磨性能：POK的耐磨性能遠(yuǎn)優(yōu)于POM，在相同的摩擦測(cè)試條件下，POK的磨耗量?jī)H為POM的幾分之一。在軸承、滑塊等需要高耐磨性能的機(jī)械零部件應(yīng)用中，POK能夠大大降低磨損，延長(zhǎng)零部件使用壽命。

熱穩(wěn)定性：POK 的熔點(diǎn)和熱變形溫度均高于POM，POM的熔點(diǎn)約為165-175℃，熱變形溫度在 0.45MPa壓力下約為10℃，而POK的熔點(diǎn)在220-230℃左右，熱變形溫度在0.45MPa壓力下可達(dá)150℃以上。在高溫環(huán)境下的應(yīng)用中，POK能夠保持更好的形狀穩(wěn)定性。

與聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯PBT對(duì)比

1.長(zhǎng)期使用溫度：POK樹脂的長(zhǎng)期使用溫度可達(dá)100℃以上，增強(qiáng)后短期耐溫達(dá)到210℃，與PBT旗鼓相當(dāng)，但POK耐水解。在一些需要材料在較高溫度環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的應(yīng)用中，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊零部件，尤其濕熱環(huán)境下，POK更能滿足要求。

2.抗沖擊性能：POK的抗沖擊性能優(yōu)于PBT，比PBT高2倍左右。在一些容易受到?jīng)_擊的應(yīng)用場(chǎng)景中，如電子設(shè)備外殼、插頭、連接件，采用POK能夠更好地保護(hù)內(nèi)部元件免受沖擊損壞。

3.氣體阻隔性能：POK對(duì)氣體和液體的阻隔性能優(yōu)于PBT，在食品包裝和藥品包裝等對(duì)阻隔性能要求較高的領(lǐng)域，POK材料制成的包裝能夠更好地保持產(chǎn)品的質(zhì)量和保質(zhì)期。

優(yōu)點(diǎn)

1.綜合性能優(yōu)異：POK在機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、低吸濕率等方面均表現(xiàn)出色，能夠滿足多種復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的需求。相比單一性能突出的材料，POK的綜合性能使其在材料選擇中具有更大的優(yōu)勢(shì)。

2.環(huán)保性能良好：POK材料本身無毒、無味，符合相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。其制備原料中的一氧化碳可從含CO工業(yè)廢氣中凈化獲得，在生產(chǎn)過程中能耗較低，產(chǎn)生的廢棄物較少，并且具有一定的可回收性，有利于資源的循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)。

3.加工性能良好：POK可通過多種成型工藝進(jìn)行加工，加工過程中流動(dòng)性好，成型周期短，生產(chǎn)效率高，能制成各種形狀和尺寸的制品，同時(shí)還能保持較好的表面質(zhì)量。這為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造提供了更大的靈活性，降低了生產(chǎn)成本。

1.耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿能力有限：雖然POK具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，但在強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中，其性能會(huì)受到影響。需要材料能夠承受強(qiáng)腐蝕性的強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境，POK材料則無法滿足這種苛刻的要求，而像氟塑料、PPS等材料在強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境下具有更好的耐受性。

2.初始成本較高：POK作為一種新型工程塑料，生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，導(dǎo)致其產(chǎn)品價(jià)格也相對(duì)較高。這在一定程度上限制了其大規(guī)模應(yīng)用，尤其是在一些對(duì)成本敏感的領(lǐng)域。與傳統(tǒng)工程塑料POM、PA6、PBT等相比，POK的價(jià)格高出50%以上，企業(yè)在選擇材料時(shí)會(huì)因成本因素而對(duì)POK望而卻步。

3.市場(chǎng)認(rèn)知度和應(yīng)用范圍有限：POK是一種相對(duì)較新的材料，市場(chǎng)對(duì)其認(rèn)知度還不夠高，應(yīng)用范圍也相對(duì)較窄，相比傳統(tǒng)工程塑料，POK在市場(chǎng)上的推廣和應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走，出貨量連PPO的十分之一都不到，更別提尼龍這種大品種。

08.回到爭(zhēng)論，POK秒天秒地秒空氣？

這個(gè)是加了定語的，跟小米手機(jī)一個(gè)道理，秒天秒地在每一個(gè)維度有那個(gè)小項(xiàng)領(lǐng)先，實(shí)際嘛。。。。耐磨一定要考慮應(yīng)用場(chǎng)景。

就常溫下而言，摩擦系數(shù)、硬度、耐疲勞性三個(gè)維度測(cè)試耐磨損，POK只比POM多了1條耐疲勞性，光滑的表面互磨，低壓力接觸情況下，還是明顯有優(yōu)勢(shì)的，在混泥土管道濕式環(huán)境下，耐磨也未必能贏PA66。

POK雖在多數(shù)有機(jī)溶劑和中性環(huán)境中表現(xiàn)優(yōu)異，但在濃硫酸、濃硝酸等強(qiáng)氧化性酸或強(qiáng)堿溶液中可能發(fā)生溶脹或降解，高要求選氟塑料、PPS等。

常規(guī)POK缺口沖擊十幾個(gè)，比上不足比下有余，也就欺負(fù)一下PBT了，碰瓷PC試試，哪怕是ABS、嵌段共聚PP。

POK只會(huì)說氣體與液體阻隔性多好，但核心阻隔氧氣不會(huì)提，還是差點(diǎn)意思，就氧氣而言EVOH阻隔性最高。

對(duì)對(duì)對(duì)，供應(yīng)商不會(huì)告訴你PPO低吸水、低收縮率，也不會(huì)告訴你普通POK對(duì)紫外線敏感，長(zhǎng)期暴露易導(dǎo)致表面氧化、變黃和脆化，而PPO是光伏大贏家，室外用途家常便飯。

盡管供應(yīng)商會(huì)告訴你加工性好，但不會(huì)告訴你由于POK結(jié)晶速度快，模具需具備高效的冷卻系統(tǒng)（如冷卻水道間距≤3 倍壁厚），以避免制品表面出現(xiàn)熔接痕或內(nèi)部應(yīng)力集中。此外，脫模斜度需≥2°，以防止粘模。

供應(yīng)商也不會(huì)告訴你加工溫度窄，加工中，如溫度過高或時(shí)間過長(zhǎng)，熱分解或裂解，會(huì)導(dǎo)致材料局部燒焦或碳化碳化后若，未及時(shí)清理，后續(xù)注塑產(chǎn)品可能出現(xiàn)黑點(diǎn)缺陷。

盡管供應(yīng)商吹POK的吸濕率低，但依然有0.5%，仍需在80℃下干燥4小時(shí)，否則可能導(dǎo)致制品出現(xiàn)氣泡或銀紋。

盡管供應(yīng)商告訴你，做出來尺寸穩(wěn)定性好，但不會(huì)告訴你，由于收縮率大且存在結(jié)晶各向異性，難以滿足精度要求極高的應(yīng)用，高精度如手機(jī)連接器之類的還得LCP、PPS。供應(yīng)商也不會(huì)告訴你POK的線性熱膨脹系數(shù)較高，溫度變化時(shí)可能產(chǎn)生尺寸偏差，需在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留余量。

低溫還是相對(duì)不錯(cuò)的，高溫環(huán)境稍優(yōu)于PA6，但POK在持續(xù)高溫環(huán)境下，熱老化加快，可能出現(xiàn)結(jié)晶度下降、力學(xué)性能衰減的問題。