PEEK VS UHMWPE : Two High-Performance Polymers

ຕໍາແຫນ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງສອງໂພລີເມີທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ

Polyetheretherketone (PEEK) ແລະ polyethylene ນ້ໍາຫນັກໂມເລກຸນສູງ (UHMWPE) ແມ່ນທັງສອງໂພລີເມີພິເສດທີ່ເກີນພລາສຕິກທໍາມະດາ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງໃນການອອກແບບໂມເລກຸນແລະຄຸນລັກສະນະການປະຕິບັດ, ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ແບ່ງອອກເປັນສອງປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: "ຄວາມທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ" ແລະ "ທົນທານຕໍ່ຄວາມສວມໃສ່ແລະນ້ໍາຫນັກເບົາ".

PEEK, ດ້ວຍຈຸດລະລາຍຂອງ 343 ℃, ຄວາມຕ້ານທານອຸນຫະພູມໃນໄລຍະຍາວຂອງ 250 ℃, ແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງ tensile ຂອງ 150MPa, ເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນ "ໂຄງປະກອບການ" ສໍາລັບສະພາບແວດລ້ອມທີ່ຮ້າຍໄປ. AHD ໃຫ້ PEEK Sheet ແລະ PEEK Rod.

UHMWPE, ມີນ້ໍາຫນັກໂມເລກຸນຂອງ 3-6 ລ້ານ, ຄ່າສໍາປະສິດຕ່ໍາສຸດຂອງ friction ຂອງ 0.05, ແລະອັດຕາການສວມໃສ່ຂອງ 10⁻⁸, occupies "ພື້ນທີ່ສູງທີ່ມີປະໂຫຍດ" ໃນການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່ແລະການນໍາໃຊ້ທາງຊີວະພາບ. AHD ສະເໜີ UHMWPE Sheet ແລະ UHMWPE Rod.

ເຖິງແມ່ນວ່າທັງສອງແມ່ນ "ວັດສະດຸຊັ້ນສູງ," ຄຸນສົມບັດຫຼັກຂອງພວກມັນເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາຮ່ວມກັນກວມເອົາຄວາມຕ້ອງການຂອງສະຖານະການທີ່ຮຸນແຮງຕັ້ງແຕ່ຍານອາວະກາດຈົນເຖິງການປູກຝັງຂອງມະນຸດ.

AHD 1mm Polyetheretherketone Sheet

ຄໍານິຍາມພື້ນຖານ: ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສໍາຄັນຈາກໂມເລກຸນເຖິງຄຸນລັກສະນະ

(I) PEEK: Polyetheretherketone

ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນ: ເປັນໂພລີເມີເຄິ່ງຜລຶກທີ່ມີກິ່ນຫອມ, ສາຍຕ່ອງໂສ້ຕົ້ນຕໍແມ່ນປະກອບດ້ວຍພັນທະບັດອີເທີສະລັບ (-O-), ພັນທະບັດ ketone (-CO-), ແລະແຫວນ benzene (ຫນ່ວຍເຮັດຊ້ໍາ: -C₆H₄-O-C₆H₄-O-C₆H₄-CO-). ແຫວນທີ່ມີກິ່ນຫອມທີ່ເຄັ່ງຄັດເຮັດໃຫ້ຄວາມທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງ, ໃນຂະນະທີ່ພັນທະບັດ ether ສະຫນອງຄວາມເຄັ່ງຄັດ.

ຄຸນສົມບັດພື້ນຖານ: ຄວາມຫນາແຫນ້ນ 1.30-1.45 g/cm³ (ຫນັກກວ່ານ້ໍາເລັກນ້ອຍ), crystallinity 30%-40% (ສາມາດຄວບຄຸມໄດ້ໂດຍການປິ່ນປົວດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ), ເປັນຂອງ High Performance Plastics.

ຄວາມເປັນມາທາງການຄ້າ: ສັງເຄາະຄັ້ງທໍາອິດໂດຍ Imperial Chemical Industries (ICI) ໃນອັງກິດໃນປີ 1978, ອຸດສາຫະກໍາໃນຊຸມປີ 1980, ແລະໄດ້ລະບຸວ່າເປັນ "ວັດສະດຸໃຫມ່ຍຸດທະສາດ" ໃນຊຸມປີ 1990 ເນື່ອງຈາກຄວາມຕ້ອງການລະເບີດຈາກອຸດສາຫະກໍາການບິນ.

(II) UHMWPE: Ultra-High Molecular Weight Polyethylene

ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນ: ເປັນໂພລິເມີໄຮໂດຄາບອນອີ່ມຕົວເສັ້ນຊື່ທີ່ມີນ້ໍາຫນັກໂມເລກຸນ 3 ລ້ານຫາ 6 ລ້ານ (ທຽບກັບ 50,000 ຫາ 300,000 ສໍາລັບ PE ທໍາມະດາ). ລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນຍາວ intertwine ເພື່ອສ້າງ "ການເຊື່ອມຕໍ່ຂ້າມທາງຮ່າງກາຍ", ໃຫ້ການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່ແລະຄວາມທົນທານສູງ.

ຄຸນສົມບັດພື້ນຖານ: ຄວາມຫນາແຫນ້ນ 0.92-0.94 g/cm³ (ສີມ້ານກວ່ານ້ໍາ, ຫນຶ່ງໃນພາດສະຕິກວິສະວະກໍາທີ່ເບົາທີ່ສຸດ), crystallinity 50%-70% ( crystallinity ສູງປັບປຸງ rigidity), ເປັນຂອງ polymer ນ້ໍາຫນັກໂມເລກຸນສູງ ultra (UHMW Polymer).

ຄວາມເປັນມາທາງການຄ້າ: ພັດທະນາໂດຍທີມງານຂອງ Karl Ziegler ໃນເຢຍລະມັນໃນຊຸມປີ 1950, ແລະໄດ້ນໍາສະເຫນີເຂົ້າໄປໃນຂໍ້ຕໍ່ທຽມໂດຍ DePuy ໃນສະຫະລັດໃນຊຸມປີ 1970, ການລິເລີ່ມການປະຕິວັດໃນການນໍາໃຊ້ທາງຊີວະພາບ.

AHD PEEK ແຜ່ນພາດສະຕິກທໍາມະຊາດ

ຄວາມຄ້າຍຄືກັນ: ລັກສະນະທົ່ວໄປຂອງໂພລີເມີທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ

ເຖິງແມ່ນວ່າ PEEK ແລະ UHMWPE ແມ່ນຖືກຈັດໃສ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເປັນ "ວັດສະດຸຊັ້ນສູງທີ່ເກີນພລາສຕິກທໍາມະດາ", ພວກມັນແບ່ງປັນຄຸນລັກສະນະຫຼັກຕໍ່ໄປນີ້:

1. Biocompatibility ທີ່ດີເລີດ

ທັງສອງແມ່ນບໍ່ເປັນພິດແລະບໍ່ມີອາການແພ້, ໄດ້ຕາມມາດຕະຖານ ISO 10993 biocompatibility:

PEEK ຖືກນໍາໃຊ້ໃນການປູກຝັງແບບຖາວອນ (ສະກູກະດູກ, ແລະອື່ນໆ) ເນື່ອງຈາກວ່າມັນເປັນ X-ray ໂປ່ງໃສ (ອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການຕິດຕາມຫລັງການຜ່າຕັດ);

UHMWPE ຖືກໃຊ້ໃນແຜ່ນຮອງທຽມ (ສະໂພກ/ຫົວເຂົ່າ) ເພາະວ່າການສຽດສີຕໍ່າຂອງມັນຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການສວມໃສ່ຂອງກະດູກ.

2. ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງນ້ໍາຫນັກເບົາທີ່ສໍາຄັນ

ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພວກມັນແມ່ນຕ່ໍາກວ່າໂລຫະຫຼາຍ:

PEEK (1.3-1.45 g/cm³) ອ່ອນກວ່າອາລູມິນຽມ 40%;

UHMWPE (0.92-0.94 g/cm³) ອ່ອນກວ່າອາລູມິນຽມ 65%.

ການທົດແທນໂລຫະສາມາດບັນລຸການຫຼຸດຜ່ອນນ້ໍາຫນັກທີ່ສໍາຄັນແລະຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນອຸດສາຫະກໍາຍານຍົນແລະຍານຍົນ.

3. ທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ທີ່ດີເລີດ

ທັງສອງແມ່ນເໜືອກວ່າພລາສຕິກທຳມະດາ (PP, ABS): ອັດຕາການສວມໃສ່ PEEK 10⁻⁶ mm³/N·m (ປານກາງ); ອັດຕາການສວມໃສ່ UHMWPE 10⁻⁸ mm³/N·m (ຕໍ່າທີ່ສຸດ, ເໜືອກວ່າເຊລາມິກ), ທັງສອງສາມາດທົນຕໍ່ສະຖານະການ friction ໄລຍະຍາວ (bearings, liners).

4. ສະຖຽນລະພາບທາງເຄມີທີ່ດີ

ທັງສອງແມ່ນທົນທານຕໍ່ອາຊິດແລະ alkali corrosion: PEEK ແມ່ນທົນທານຕໍ່ກັບເກືອບທຸກສານລະລາຍອິນຊີຍົກເວັ້ນອາຊິດຊູນຟູຣິກເຂັ້ມຂຸ້ນແລະອາຊິດ nitric ເຂັ້ມຂຸ້ນ (ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ, ນ້ໍາມັນໄຮໂດຼລິກ); UHMWPE ແມ່ນທົນທານຕໍ່ອາຊິດທີ່ເຂັ້ມແຂງແລະເປັນດ່າງເຊັ່ນອາຊິດ hydrochloric ແລະ sodium hydroxide, ເຫມາະສໍາລັບທໍ່ທາງເຄມີ.

5. ທ່າແຮງການປັບແຕ່ງ

ທັງສອງສະຫນັບສະຫນູນເຄື່ອງຈັກ (ປ່ຽນເປັນສີ, milling, planing, grinding) ແລະຂະບວນການ molding: PEEK ສາມາດສີດ molded ແລະ extruded; UHMWPE ສາມາດບີບອັດ molded, sintered, ແລະ gel spun (ສໍາລັບເສັ້ນໄຍ bulletproof), ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຮູບຮ່າງສະລັບສັບຊ້ອນ (3D ພິມ skull prostheses).

AHD Polyetheretherketone Rod

ສະຖານະການທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ແລະຂໍ້ຈໍາກັດ

PEEK ແລະ UHMWPE ບໍ່ແມ່ນສະເພາະເຊິ່ງກັນແລະກັນ. ພວກມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ແລກປ່ຽນກັນໄດ້ໃນຂອບເຂດຈໍາກັດພາຍໃຕ້ການໂຫຼດຕ່ໍາ, ອຸນຫະພູມປົກກະຕິ, ແລະສະພາບແວດລ້ອມທີ່ບໍ່ຮຸນແຮງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມແຕກຕ່າງໃນການປະຕິບັດຫຼັກກໍານົດຂໍ້ຈໍາກັດຂອງການທົດແທນ:

(I) ສະຖານະການທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້

ການໂຫຼດຕ່ໍາ, ທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ໃນອຸນຫະພູມປົກກະຕິ: ເຊັ່ນ: ຄູ່ມືເສັ້ນດ້າຍແຜ່ນແພແລະ rollers conveyor ອາຫານ. ທັງສອງຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການ friction ຕ່ໍາ, ແຕ່ UHMWPE ຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍທົ່ວໄປເນື່ອງຈາກຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາຂອງຕົນ.

ໂຄງສ້າງທີ່ບໍ່ຮັບນໍ້າໜັກເບົາ: ເຊັ່ນ: ເຮືອນອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ອຸປະກອນເຟີນີເຈີ. ທັງສອງສາມາດທົດແທນໂລຫະເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນນ້ໍາຫນັກ, ແຕ່ PEEK ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບສະຖານະການທີ່ຕ້ອງການຄວາມເຂັ້ມແຂງເນື່ອງຈາກຄວາມເຂັ້ມງວດທີ່ສູງຂຶ້ນ.

AHD Big PEEK Rod ພາດສະຕິກ

ຂໍ້ຈໍາກັດຫຼັກທີ່ບໍ່ສາມາດທົດແທນໄດ້

ປະເພດສະຖານະການ	ຂໍ້ໄດ້ປຽບ PEEK	ຂໍ້ໄດ້ປຽບ UHMWPE	ເຫດຜົນສໍາລັບການທົດແທນບໍ່ໄດ້
ອຸນຫະພູມສູງສະພາບແວດລ້ອມ (> 150 ℃)	ການນໍາໃຊ້ໄລຍະຍາວ: 250 ℃ (ໄລຍະສັ້ນ: 300 ℃)	ພຽງແຕ່ 80-100 ℃ (ໄລຍະສັ້ນ: 120 ℃)	UHMWPE ຈະອ່ອນລົງແລະລົ້ມເຫລວ.
ການໂຫຼດສູງ / ມີຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງ	ຄວາມແຮງ tensile 150-200MPa (Carbon fiber reinforced)	ພຽງແຕ່ 20-40MPa (ຢາງບໍລິສຸດ)	UHMWPE ບໍ່ສາມາດຮັບການໂຫຼດໄດ້.
ທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ສູງ/ແຮງສຽດສີຕໍ່າ	ຄ່າສໍາປະສິດຄວາມອິດສາ 0.3-0.4	ຄ່າສໍາປະສິດຄວາມອິດເມື່ອຍ 0.05-0.1 (ໃກ້ກັບ Teflon)	ອັດຕາການສວມໃສ່ PEEK ແມ່ນ 100 ເທົ່າຂອງ UHMWPE
ຄວາມຕ້ອງການສະເພາະດ້ານຊີວະວິທະຍາ	ການປູກຝັງແບບຖາວອນ (X-ray ໂປ່ງໃສ)	ແຜ່ນຕິດກັນ (ແຮງສຽດສີຕໍ່າ)	ຟັງຊັນທີ່ບໍ່ສາມາດທົດແທນໄດ້

AHD Ultra High Molecular Weight ແຜ່ນ Polyethylene ມີສີ

ຄວາມແຕກຕ່າງ: ຄວາມແຕກຕ່າງພື້ນຖານຈາກຄຸນສົມບັດກັບແອັບພລິເຄຊັນ

(I) ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນ ແລະຄຸນສົມບັດພື້ນຖານ

ໂຄງສ້າງໂມເລກຸນ

PEEK: ເຄິ່ງຜລຶກທີ່ມີກິ່ນຫອມ (ພັນທະບັດ ether + ພັນທະບັດ ketone + ແຫວນ benzene)

UHMWPE: ໄຮໂດຄາບອນອີ່ມຕົວເສັ້ນຊື່ (ນ້ຳໜັກໂມເລກຸນ 3 ລ້ານ-6 ລ້ານ)

ແຫວນທີ່ມີກິ່ນຫອມຂອງ PEEK ກໍານົດຄວາມທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມສູງຂອງມັນ, ໃນຂະນະທີ່ລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນຍາວຂອງ UHMWPE ກໍານົດຄວາມທົນທານຂອງມັນ.

ຄຸນລັກສະນະທາງກາຍະພາບແລະກົນຈັກທີ່ສໍາຄັນ

ຕົວຊີ້ວັດປະສິດທິພາບ	PEEK	UHMWPE	ຄວາມແຕກຕ່າງຫຼັກ
ຄວາມເຂັ້ມແຂງ tensile	ສູງ	ຕ່ຳກວ່າ PEEK	PEEK ມີຄວາມເຂັ້ມງວດສູງແລະເຫມາະສົມສໍາລັບການໂຫຼດ; UHMWPE ມີບູລິມະສິດໃນຄວາມທົນທານ.
ການຍືດຕົວໃນເວລາພັກຜ່ອນ	30%-50%	300%-500%	ຄວາມຕ້ານທານຜົນກະທົບຂອງ UHMWPE ແມ່ນ 2-3 ເທົ່າຂອງ PEEK.
ໂມດູລ Flexural	3.6-4.0 GPa	0.7-1.5 GPa	PEEK ຢູ່ໃກ້ກັບໂລຫະປະສົມອາລູມິນຽມ (70 GPa), UHMWPE ຢູ່ໃກ້ກັບຢາງ.
ຈຸດລະລາຍ / ອຸນຫະພູມ Deflection ຄວາມຮ້ອນ	ຈຸດລະລາຍ 343 ℃; ໄລຍະຍາວ 250 ℃	ຈຸດລະລາຍ 135-137℃; ໄລຍະຍາວ 80-100 ℃	ຄວາມຕ້ານທານອຸນຫະພູມຂອງ PEEK ແມ່ນ 2-3 ເທົ່າຂອງ UHMWPE.
ຄ່າສໍາປະສິດຂອງ friction	0.3-0.4 (ແຫ້ງ); 0.1-0.2 (ຫລໍ່ລື່ນ)	0.05-0.1 (ແຫ້ງ, ຄ້າຍຄືກັນກັບ Teflon)	UHMWPE ແມ່ນ "ກະສັດຂອງອຸປະກອນການຫລໍ່ລື່ນຕົນເອງ"
ອັດຕາການສວມໃສ່	10⁻⁶ mm³/N·m (ປານກາງ)	10⁻⁸ mm³/N·m (ຕໍ່າສຸດ, ເໜືອກວ່າເຊລາມິກ)	ການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່ຂອງ UHMWPE ແມ່ນຫຼາຍກ່ວາເຫຼັກກ້າ 10 ເທົ່າ.

ແຜ່ນ AHD UPE

ສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ

1. PEEK: ການນຳໃຊ້ທີ່ໂດດເດັ່ນຂອງ "ອຸນຫະພູມສູງ ແລະ ຄວາມທົນທານ"

Aerospace: cages bearing ເຄື່ອງຈັກ (ທົນທານຕໍ່ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ 250℃), ບ່ອນນັ່ງເຮືອບິນສະຫນັບສະຫນູນ;

ການແພດ & ການດູແລສຸຂະພາບ: ອຸປະກອນ fusion ກະດູກສັນຫຼັງ (X-ray ໂປ່ງໃສ), ເຄື່ອງມືຜ່າຕັດ (ທົນທານຕໍ່ 134 ℃ steam sterilization);

ເອເລັກໂຕຣນິກ & ໄຟຟ້າ: 5G ຕົວເຊື່ອມຕໍ່ຄວາມຖີ່ສູງ (ການສູນເສຍ dielectric ຕ່ໍາ), semiconductor wafer clamps (ທົນທານຕໍ່ກັບ corrosion plasma).

2. UHMWPE: ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ບໍ່ສາມາດທົດແທນໄດ້ຂອງ "Ultra-Wear-Resistant ແລະ Lightweight"

ການສົ່ງຕໍ່ທີ່ທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່: ມ້ວນເຄື່ອງຂຸດຄົ້ນບໍ່ແຮ່, ຖັງເກັບມ້ຽນທີ່ Port grab (friction ຕ່ໍາແລະການຫຼຸດຜ່ອນການສວມໃສ່);

ການປູກຝັງທາງການແພດ: pads ຮ່ວມທຽມ, abutments ແຂ້ວ (bio-inert);

ອຸດສາຫະກໍາພິເສດ: ເສັ້ນໃຍ vest ປ້ອງກັນລູກປືນ, ຮູບເງົາ freezing ອາຫານ (ບໍ່ເປັນພິດແລະທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມຕ່ໍາ).

ສະຫຼຸບ: ເຫດຜົນຫຼັກຂອງການເລືອກ

ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ ສຳ ຄັນລະຫວ່າງ PEEK ແລະ UHMWPE ແມ່ນຢູ່ໃນ "ການແບ່ງປັນຄຸນລັກສະນະການປະຕິບັດ":

ການເລືອກ PEEK: ຕ້ອງການອຸນຫະພູມສູງ (> 150 ℃), ຄວາມເຂັ້ມແຂງສູງ, ແລະທົນທານຕໍ່ການກັດກ່ອນຂອງສານເຄມີ (aerospace, implants ທາງການແພດ, ເອເລັກໂຕຣນິກ);

ການເລືອກ UHMWPE: ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການຕໍ່ຕ້ານການສວມໃສ່ ultra-wear, friction ຕ່ໍາ, ແລະນ້ໍາຫນັກເບົາ (ຂໍ້ຕໍ່ທຽມ, ເຄື່ອງຈັກຂຸດຄົ້ນບໍ່ແຮ່, vests ກັນລູກປືນ).

ຄວາມຄ້າຍຄືກັນລະຫວ່າງສອງແມ່ນຢູ່ໃນ "ລັກສະນະທົ່ວໄປຂອງວັດສະດຸຊັ້ນສູງ." ການທົດແທນພຽງແຕ່ມີຢູ່ໃນສະຖານະການຂ້າງຄຽງທີ່ມີຄວາມຕ້ອງການທີ່ບໍ່ແມ່ນຫຼັກ - ການເລືອກທີ່ແທ້ຈິງແມ່ນຜົນຂອງ "ການປະຕິບັດທີ່ກົງກັບສະຖານະການ."

AHD UHMW Polyethylene Rods

PEEK VS UHMWPE : ສອງໂພລີເມີປະສິດທິພາບສູງ