Polyaryléthercétone (PAEK) Vue d’ensemble

Le polyaryléthercétone est un membre de la famille des polyéthercétones, des thermoplastiques de haute performance. Considéré comme un hybride du PEEK (polyétheréthercétone), le PAEK possède une liaison aryle (A) dans sa structure moléculaire qui confère au polymère un module élevé, une stabilité thermique et des propriétés ignifuges.

Les propriétés du PAEK se situent entre celles du PEEK et celles d’autres thermoplastiques à très hautes performances tels que le PEI (polyétherimide) et le PAI (polyamide imide). Par exemple, la température de transition vitreuse (Tg) du PAEK de 158°C . est légèrement supérieure à celle du PEEK, mais nettement inférieure à la Tg du PAI de 280°C.

Parce qu’il conserve sa rigidité au-delà de .149°C) et possède de bonnes propriétés mécaniques générales, le PAEK peut être une alternative au PEEK pour certaines applications, en fonction de la charge de contrainte et de l’environnement chimique. Il peut également s’agir d’une option économique par rapport au PEEK pour les applications qui nécessitent de grandes quantités de pièces spécifiques ou de dimensions de stock.

Grades de résine PAEK

Solvay produit et fournit du PAEK dans plusieurs familles de grades sous son nom commercial AvaSpire® PAEK. Les grades non renforcés varient quelque peu dans leurs caractéristiques d’écoulement à l’état fondu pour répondre aux exigences des différents processus et applications de fusion. En ce qui concerne les performances thermiques, les qualités non renforcées ont une Tg similaire de .158°C et présentent des niveaux comparables de propriétés mécaniques et de stabilité dimensionnelle. Des formulations résistantes à l’usure sont également disponibles. Des formulations de PAEK renforcées de fibres de verre et de carbone ont également été développées pour des applications nécessitant une résistance et une rigidité supérieures à celles des versions non chargées du matériau thermoplastique.

Les grades non chargés et renforcés de fibres sont disponibles pour la transformation à l’état fondu par extrusion et le moulage par injection. Un grade non renforcé présentant des caractéristiques de fusion adaptées à l’extrusion de films et de tubes fins est également disponible dans la famille des résines PAEK AvaSpire.

Une caractéristique notable des résines PAEK est leur colorabilité. C’est un avantage pour les pièces d’aspect où les critères de sélection des matériaux incluent l’esthétique et la conservation de la résistance jusqu’aux limites de performance thermique du plastique haute performance. Parmi les applications typiques du PAEK dans cette catégorie figurent les poignées d’instruments médicaux et dentaires, ainsi que les boîtiers et les composants d’appareils électriques.

1/2 produits PAEK pour l’usinage

Drake Plastics produit des 1/2 produits à partir de diverses formulations de PAEK et les fournit avec la désignation du grade AvaSpire à partir duquel elles sont produites. Les grades spécifiques comprennent AvaSpire 621 NT PAEK, un matériau naturel non renforcé conforme à la FDA et présentant une bonne résistance aux chocs. AvaSpire 621 GF30 PAEK offre une résistance mécanique supérieure grâce à son renforcement de 30 % en fibres de verre. Il est également conforme à la FDA. L’AvaSpire 621 CF30, un grade renforcé à 30 % par des fibres de carbone, vient compléter la gamme de 1/2 produits PAEK haute résistance de Drake destinées à l’usinage. Outre ses propriétés mécaniques et sa conformité à la FDA, AvaSpire 621 CF30 PAEK présente également une meilleure résistance à l’usure que les formulations AvaSpire non chargées et renforcées de verre.

Drake fournit plusieurs dimensions de 1/2 produits AvaSpire PAEK en stock et extrude d’autres configurations sur demande. Les capacités comprennent également l’usinage CNC de composants de précision à partir de 1/2 produits de notre stock de PAEK AvaSpire, et le moulage par injection de pièces dans les qualités de PAEK AvaSpire selon les spécifications des clients de Drake.

Caractéristiques de performance du PAEK

Le PAEK offre de bonnes propriétés générales et est souvent comparé à d’autres polymères de polyéthercétone lors de l’évaluation des matériaux pour une application donnée.

Par exemple, l’AvaSpire PAEK de Solvay présente des similitudes dans plusieurs domaines de performance avec le PEEK, un thermoplastique à ultra-hautes performances fourni par Solvay et Victrex PLC. Il existe également des différences notables. Les limites thermiques supérieures pour la conservation de la résistance sont un peu plus élevées pour le PAEK, tandis que le PEEK offre une meilleure résistance à l’usure et à la fatigue. En outre, si le PAEK présente une très bonne résistance à l’environnement, le PEEK résiste à une gamme plus large de produits chimiques. Le résumé des performances ci-dessous met en évidence certaines similitudes et différences essentielles :

Résistance à plus de 150ºC

Sa structure hybride de polymère polycétone avec la liaison aryle confère au PAEK un niveau de rigidité plus élevé dans la plage de température de .149°C par rapport au PEEK. Ceci est évident dans la Tg (température de transition du verre) ou point de ramollissement de chaque matériau, le PAEK mesurant . 157°C comparé au PEEK à 150°C. La conservation de sa résistance dans cette plage de température est l’attribut clé pour lequel le PAEK a un avantage de performance sur le PEEK.

Propriétés mécaniques

Alors que le PEEK présente des performances supérieures sur des facteurs tels que la résistance structurelle et la rigidité, le PAEK est reconnu comme ayant un bon équilibre des propriétés mécaniques globales. Par exemple, le module de flexion du PAEK non renforcé atteint le chiffre impressionnant de 3100 MPa (450 000 psi), bien qu’il soit légèrement inférieur à celui du PEEK, qui est de 3700 MPa (537 000 psi). La résistance à la flexion montre une différence de pourcentage similaire en faveur du PEEK. Le PEEK et le PAEK ne présentent aucune rupture lors des essais d’impact sans entaille, mais la résistance à l’impact avec entaille du PAEK est supérieure d’environ 10 % à celle du PEEK dans des essais comparables.

Conformité à la FDA

Quels que soient les additifs utilisés dans la formulation, tous les grades de PAEK fournis sous la marque AvaSpire sont conformes à la FDA. Cette caractéristique et sa colorabilité en font un bon candidat pour les boîtiers et les instruments des équipements dentaires et médicaux. Le PEEK répond également aux exigences de conformité de la FDA pour les mêmes types d’applications.

Résistance chimique

La structure polymère unique du PEEK est à la base de sa résistance chimique supérieure à celle des autres polyéthercétones, et une raison essentielle de son utilisation répandue comme matériau pour les composants des équipements de traitement du pétrole et du gaz et des produits chimiques. Cependant, tous les polyéthercétones présentent une bonne résistance à de nombreux environnements chimiques divers, et le PAEK ne fait pas exception.

Étant donné que des variables telles que les températures de fonctionnement, les pressions et les niveaux de contrainte interne dans les pièces finies peuvent affecter les performances de tout matériau, toutes les applications doivent être testées dans des conditions et des environnements d’utilisations finales réels.

Propriétés électriques

Les propriétés électriques du PAEK en font un candidat pour des applications telles que les connecteurs, les blocs de connecteurs et les isolateurs. La rigidité diélectrique de l’AvaSpire AV-621 NT PAEK de Solvay, un grade non renforcé disponible en stock chez Drake Plastics, mesure 422 V/mil (16,6 kV /mm) pour une épaisseur de 3,2 mm. Sa résistivité volumique est de 6,2 x1017 Ω – cm et sa constante diélectrique sur une large gamme de fréquences est de 3,1.

Retardement de la flamme

Comme tous les polymères de polyéthercétone, le PAEK possède des propriétés ignifuges qui lui valent un classement 94 V-O dans les épaisseurs testées par UL. Ses indices d’inflammabilité et ses propriétés électriques en font un concurrent pour les composants de dispositifs électriques, les connecteurs et les isolateurs.

Applications typiques du PAEK

L’équilibre global de ses propriétés, sa résistance chimique et sa colorabilité font du PAEK un candidat pour des applications telles que.. :

  • Poignées d’instruments dentaires et chirurgicaux et boîtiers d’appareils électriques qui tirent parti de la colorabilité du PAEK et de sa résistance à la vapeur et à d’autres types de stérilisation.
  • Connecteurs électriques, blocs de connecteurs, composants d’équipements électriques et boîtiers.
  • Sièges de soupape d’équipements pétroliers, gaziers et de traitement chimique, disques de soupape de compresseurs, bagues, paliers et autres composants de traitement des fluides à haute température.
  • Composants pour les équipements de traitement, de remplissage et de conditionnement des produits alimentaires et pharmaceutiques qui doivent être conformes à la FDA et résister au nettoyage et à la désinfection à haute pression et à haute température.