特种功能材料之聚醚醚酮（PEET）
1 聚醚醚酮简介
1.1家族介绍：聚醚醚酮是聚芳醚酮的一种，除聚醚醚酮外还有聚醚酮PEK ，聚醚酮酮PEKK，聚醚醚酮酮PEEKK ，聚醚酮醚酮酮PEKEKK ，聚醚醚酮的化学是为。
1.2发展介绍
1.2.1国际方面：聚芳醚酮的研究开发工作开始于20世纪60年代。1962年美国杜邦Du pont公司和1964年英国ICI公司分别报道了在Friedel-Crafts催化剂存在下，通过亲电取代路线可以合成聚芳醚酮；1979年，英国ICI制得了高分子量的PEK，奠定了合成聚芳醚酮的基础；1977年英国ICI公司研究开发成功聚醚醚酮，1980年投产。二十世纪80年代末，世界上有5大公司生产聚芳醚酮，分别是英国ICI、美国杜邦（Du pont）和Amoco、德国BASF 和Hoechst。
1.2.2国内方面：国内于20世纪80年代中期开始研制聚芳醚酮。1990年吉林大学发表了制造专利并有少量生产。
1.3综述：PEET作为目前使用的塑料具有高的力学强度，耐热性，耐摩擦性，耐药品性，耐水分解性等，同时还有优异的加工型，易于注射成型、挤出成型、压缩成型和切削加。
2 制备成塑料的工艺流程
2.1 主要原料：4，4’一二氟二苯甲酮与对苯二酚为原料， 二苯砜为溶剂，碳酸钾与碳酸钠为催化剂；填料为PTFE，玻璃纤维或碳纤维（纯树脂不能直接应用，故要添加某些填料，增强材料、助剂）。
2.2 制备条件：在无水条件下，于300℃～340℃缩聚反应得到。
2.3 反应原理:ICI公司的专利是缩合反应在碱金属碳酸盐存在下，以二本砜作溶剂进行的。
2.4 制备过程：向装有回流冷凝器、电动搅拌装置的1000mL四口瓶中投入对苯二酚、4，4’一二氟二苯甲酮、二苯砜；抽真空，通入N2，反复多次直到排尽空气，开始缓慢升温并搅拌。在180℃时加入无水碳酸钾与无水碳酸钠，升温至200℃，保温一小时，而后至250℃，保温15分钟，最终至320℃，保温2.5h。得到PEET的树脂。然后采用单或双螺杆挤出机将PEET树脂、填料、增强材料按配方需要混合挤出造粒使用。
3 PEET的基本性能
3.1 分子链中含有大量苯环，耐热性可以与聚酰亚胺匹敌，特点总结如下：○1耐热性 为耐高温热塑性树脂，熔点334℃，长期使用温度250℃，短期工作温度达300℃。而聚酰亚胺，聚碳酸酯，ABS的材料的适用温度都在150℃以下；○2柔韧性 优于聚酰亚胺和二苯醚树脂；○3阻燃性 不加阻燃剂就能达到UL94V-1级，加阻燃剂后达到UL94V-0级；○4耐药性 只溶于浓硫酸；○5加工成型性 流动性好便于二次加工。
3.2 PEET的物理力学特点
项目 数值 项目 数值
外观 琥珀色半结晶型聚合物；
玻璃化温度
135℃到160℃
最高结晶度 48﹪ 熔融温度
230到240℃
结晶态密度 1.320g/cm3 阻燃性 UL94V-1
非结晶态密度 1.265 g/cm3 线膨胀系数 （4.7~10）*10-5k-1
吸水率（24h，40﹪RH 0.15﹪
3.3 PEET的力学性能
项目 未增强 20﹪玻璃纤维增强 30﹪玻璃纤维增强
抗张断裂强度/MPa 93 138 219
抗张断裂伸长率/﹪ 150 4.4 3.0
抗弯强度/MPa -- -- 253
抗弯模量/GPa 3.89 7.70 15.80
冲击强度（J/m）
缺口 41 78 65
无缺口 -- -- 650
3.4 PEET的电性能
PEET具有优异的电气绝缘性，通常体积电导率可以达到1015~1016欧每厘米，他在高频范围内仍具有较小的介电常数和介电损耗。
3.5 PEET的化学性能 PEET除浓硫酸外，几乎能耐任何化学药品；即使在较高的温度下，也能保持良好的化学稳定性；与聚碳酸酯改性聚苯醚和聚砜比较，其在应力作用下的耐药性尤为优异。并且在所有的功能塑料里，具有最好的耐热水性和耐蒸汽性。
4、桥梁结构设计
4.1桥梁截面设计
从PEET的力学性能表看到其抗弯强度达到了253MP,对于宽6米长度为9米的桥梁，桥中间可以不用支撑结构，以节省相关材料。对于不同截面的桥梁，在相同作用力下的Wz/A值见表：
截面形状 要求的Wz
/mm3 所需尺寸
/mm
截面面积
/mm2 比值Wz/A
25000 D=137 14800 1.69
25000 B=72
H=144 10400 2.4
25000 3950 6.33
对于相同材料达到相同强度，显然工字型结构优于圆形和矩形截面结构。故本报告采用工字型截面，以最大限度节省材料。
4.2工字型桥梁参数设定
对于桥梁这样的刚性固件，其最主要的是桥梁弯曲正应力的校核。有最大正应力计算式：
δ （4-2-1）
对于此报告中的桥梁，其危险点位于桥梁中间下截面，及危险点。可计算此处
Mmax=F*L/2 （4-2-2） 对于本次模拟要求，取F=100000N,L=9m。
对于Iz，工字型惯性矩，如图1
Iz （4-2-3）
设定安全系数为2，考虑设计要求，对于FEET材料，设定工字型参数。如图2.
图1
图2
4.3桥梁强度校核
根据（4-2-1）、（4-2-2）、（4-2-3）并由4.2设定的B=6，H=0.25，h=0.2,d/2=2.75（单位：m）可得到：
Mmax=4.5xMPa
Wz=0.04975Kg
δ=9.0452xPa
则考虑到安全系数【δ】=253/2=126.5MPa，取δ为91MPa<126.5 MPa。故符合强度要求。
5、桥梁模型模拟图
根据计算参数，可以模拟出桥梁模型。如图3，放置图如图4。
图3
图4
本模型在理想状况下考虑设计，默认桥面受力状况为平均受力，及在如图5箭头所示方向平均受力，与实际情况有所偏差。
图5
6、结论
相对于传统材料，高分子表现出良好的物理及化学性能，能够更好适应环境要求。主要表现为用材少，性能高的特点。当然，高分子材料的制造难，从经济效益角度考虑限制了高分子材料的使用。