聚醚醚酮PEEK加工常見問題

一、PEEK介紹

PEEK（聚醚醚酮）是一種芳香族半結晶線性熱塑性聚合物，其分子鏈上含有苯環(huán)、醚鍵和羰基，對亞苯基通過氧橋（醚和酮）連接。這種特殊的化學結構使得PEEK具有穩(wěn)定的化學性質，從而表現(xiàn)出耐熱、耐輻射、耐化學腐蝕、機械強度高等優(yōu)良特性，并廣泛應用于航空航天、醫(yī)療、汽車等領域。

PEEK加工性能與材料特性緊密關聯(lián)，不同工藝需匹配針對性參數(shù)以避免缺陷。PEEK成型工藝主要包括注塑成型、擠出成型、模壓成型、熱壓成型、3D打印成型等。

PEEK顆粒

二、PEEK 主要加工工藝及常見問題

（一）模壓加工

工藝流程：

先將PEEK原料經(jīng)150-200℃烘干6-8小時，再填入經(jīng)精密加工、導熱良好且涂有脫模劑的模具中；在350℃以上高溫、7-14MPa壓力下加壓保壓10分鐘，隨后緩慢冷卻至室溫后脫模；最后按需退火消應力。適用于中批量、中等尺寸結構件（如航空支架、醫(yī)療假體底座）。

PEEK型材

模壓加工常見問題解析

1、真空孔。

主要原因可能是壓力不足，包括冷壓、熱壓、冷卻期間等，需合理設置模壓壓力；也有可能是排氣不徹底，存在包氣情況，在冷壓、材料熔融階段，要盡量排出粉體、熔體間隙的空氣。

2、表面或制件內部雜質污染。

清理模具，排查粉末污染、干燥箱的清潔度和其他可能的污染源。

3、制件顏色過暗、甚至部分材料降解。

主要原因可能是加熱溫度過高，高溫工藝段周期過長，需檢查設置溫度和實際溫度是否在合理范圍，模壓各區(qū)段周期是否合理。

4、有未熔融粉末。

主要原因可能是加熱溫度過低，或高溫段工藝周期過短，致使材料未能達到受熱熔融的效果，需檢查設置溫度和實際溫度是否在合理范圍，模壓各區(qū)段周期是否合理。

（二）擠出加工

工藝流程：

PEEK顆粒 120-150℃烘干4-6h，擠出機分段預熱 300-390℃，低速熔融后經(jīng)模具成型，水浴或空氣冷卻，牽引切割，按需退火消應力。適用于連續(xù)生產(chǎn)管材、板材、型材（如 PEEK 耐高溫管材、電子絕緣板材）。

PEEK隔熱管  

擠出加工常見問題解析

1、不下料，分為料斗區(qū)不下料、螺桿喂料段不進料。

料斗區(qū)不下料，可能是料斗區(qū)冷卻失控，導致物料熔融粘結，此時需要檢查維護料斗冷卻水路；另一個可能是，物料碰巧堆積架橋，簡單清理出物料，重新再鏈接進料管路就行。螺桿喂料區(qū)不進料，可能是設備沒有清理干凈，物料無法在螺桿、料筒之間建立很好的剪切作用，導致粒子物料無法順利熔融、推進，此時需要停機清理設備；另一個可能是喂料區(qū)料筒溫度設置過高，材料過早熔融并包覆螺桿，后續(xù)物料無法有效進入螺桿的螺槽，未能建立有效的熔體推進力，需適當降低后端加熱區(qū)的溫度。

2、擠出機扭矩過高。

直接的原因是熔體粘度過高，可通過升高螺筒溫度、提高剪切速率加以解決，擠出時，熔體溫度不建議低于365℃，具體溫度根據(jù)材料、擠出產(chǎn)品參數(shù)進行設置。

3、表面缺陷，水汽紋。

由于產(chǎn)品干燥不測底，導致塑化熔體中含有水汽，反饋到制品上表現(xiàn)為表面水汽紋，可通過徹底干燥物料解決。檢查干燥溫度、周期是否符合預期，材料轉移過程是否受到污染。

4、板材、棒材、管材產(chǎn)品開裂。

本質的原因是由于材料內應力過大，可通過提高冷卻介質溫度、降低擠出速率等方式優(yōu)化或解決。

5、產(chǎn)品結晶度低。

分為表面結晶度低、內部結晶度高，和表面結晶度高、內部結晶度低。需根據(jù)制件尺寸調整冷卻介質溫度，厚制件選擇更低溫度的冷卻介質溫度，反之選擇更高的冷卻介質溫度。

（三）注塑加工

工藝流程：PEEK 顆粒經(jīng)120-150℃烘干 4-6 小時，使用料筒預熱至 360-400℃，模具預熱至 150-180℃，顆粒熔融后，高壓注入模具型腔并保壓，冷卻定型后脫模，按需經(jīng) 150-200℃退火消除殘余應力。適用于大批量、復雜結構零件（如微型齒輪、醫(yī)療連接器）。

PEEK齒輪

注塑加工常見問題解析

1、純樹脂制件透明或顏色不勻。

制件透明或顏色不勻，是由于材料結晶度不足或結晶度不一致引起，通過提高模具溫度，控制模具各區(qū)域溫度一致，可優(yōu)化或解決該問題。

2、分層。

在制件薄壁結構處，流過過多的熔體時，由于相對冷的熔體中產(chǎn)生過度的剪切，造成不同厚度之間的聚合物不充分的結合，形成不同晶體結構的層，一定條件下，表層部分呈現(xiàn)剝落/剝離效果。主要通過調整澆口位置、調整制件壁厚加以解決。

3、燒蝕黑斑。

燒蝕黑斑發(fā)生在焊接線區(qū)域、流動路徑末端或模制件的單個區(qū)域（例如，肋），有時，制件還同時存在填充不完全的情況。原因是注入的塑料熔體將空氣推到空腔中的前面，氣體來不及排出，從而被壓縮，致使空氣變得非常熱，導致制件上出現(xiàn)燒蝕黑斑。可通過降低射速，或調整排氣槽深度或合理設計排氣槽獲得解決。

4、黑點。

本色或淺色產(chǎn)品上，觀察到異常的黑色斑點雜質，可能時由于材料收到污染，材料出現(xiàn)碳化等原因造成，需排查物料有無收到污染，設備有無缺陷或設備尺寸過大、設備磨損等。查找到具體問題，并修復后，可解決該問題。

5、色差，常見如光澤差異或應力白。

潛在的原因有過保壓、拔模角太小、頂針設計太少或不合理，頂出時制件與模具之間產(chǎn)生真空，針對性調整工藝或模具結構，可解決問題。

6、蛇形紋。

當型腔設計存在熔體由薄到厚過渡時，由于熔體流速非常高，沒有任何東西干擾熔體時，就會發(fā)生這種情況。聚合物熔體以射流的形式噴射到自由腔中，若與模具壁接觸并粘附，或逐漸冷卻后無法隨后的熔體結合，**噴射的熔體被擠到表面，則導致制件表面形成蛇形紋。蛇形紋不僅導致制件外觀不佳，還會導致強度降低。合理設計模具，或填充對應區(qū)域時采取更低的注射速率，可有效解決或緩解該問題。

7、冷料。

由于溫度過低熔體在機器噴嘴或熱流道中失溫固化，在下一次注射時，失溫料被帶入制件型腔內形成冷料區(qū)域，因為冷料部分不能與其他熔體良好熔合，制件機械性能會受到不利影響。合理設計噴嘴溫度，塑化后合理回退螺桿，設置冷料井，均可有效緩解或解決該問題。

8、包氣。

制件內包氣，可以是由于過快的塑化速率或注射速率引起。塑化時應選取合適的塑化速率和背壓，避免熔體中帶入空氣；注射時，尤其存在型腔由薄到厚過度時，應在填充此區(qū)域時降低射速。

9、收縮痕或真空孔。

收縮痕及真空孔通常出現(xiàn)在制件最厚處，是由于材料填充不足引起，當邊緣層凝固材屈服于收縮力時產(chǎn)生收縮痕，不屈服于收縮力時產(chǎn)生真空孔。有效的解決方案包括，提高保壓壓力、延長保壓時間，合理設計熔體填充路徑避免出現(xiàn)由薄到厚等。

10、波浪紋。

制件表面形成垂直于流動方向的波浪紋，有兩種主要情形，一種是注射速率過慢致使前端熔體過度冷卻，填充過程中不再能形成貼合型腔壁的效果；另一種是型腔流程比過大，型腔后端熔體粘度高、壓力損失過大，充模過程無法有效貼實型腔壁。設置合理射速，提高熔體溫度、模具溫度，均是有效的緩解或解決方案。

11、水汽紋。

水汽紋通常是出現(xiàn)在制件表面的，朝向熔體流動方向的細長線形條紋，充分干燥材料粒子，設置合理的料斗區(qū)溫度，可緩解或消除該問題。

12、浮纖。

纖維增強類產(chǎn)品，表面均勻或不均勻的顯現(xiàn)粗糙斑點或區(qū)域，顯微鏡觀察可以看到明顯的裸露纖維。提高熔體溫度、模具溫度，或提高射速，可有效緩解或消除該問題。

13、虎紋斑。

虎紋斑垂直于熔體流動方向，交替出現(xiàn)亞光、高光條紋，由于形似虎皮上的斑紋圖案而得名，主要是由于熔體脈動流動引起，間接的原因包括熔體推進壓力不足，增加澆口尺寸、提高熔體和/或模具溫度，可緩解或解決該問題。

14、缺膠。

表現(xiàn)為型腔未能完全填充。增加流道、澆口尺寸澆口數(shù)量，提高熔體、模具溫度，提高射速，更換流動性更好的牌號，均可有效緩解或解決該問題。

15、翹曲變形。

表現(xiàn)為制件偏離設計形狀，如扭曲、翹曲，直接原因是制件不同區(qū)域收縮效果不同，深層次的原因可能是材料結晶度不一致，模具溫度不均勻，熔體填充不均勻，填充路徑引起的應力平衡，材料選型不合理等，針對性的調整模具溫度，保壓、冷卻周期，合理設計模具結構和選型低翹曲牌號等，均可有效緩解或解決問題。