PEEK là một trong những loại nhựa cao cấp nhất, được biết đến là một loại siêu nhựa kỹ thuật cao cấp và được sử dụng như một vật liệu thay thế kim loại. PEEK là viết tắt của Poly ether etherketone, là một loại nhựa nhiệt dẻo có tính chất cơ học, chịu nhiệt, chịu hóa chất và đặc tính điện động cao. Nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Khác với những loại nhựa thông dụng như Polyethylene, PEEK không phổ biến và không dễ dàng tiếp cận, nhưng lại là một vật liệu quan trọng hỗ trợ cuộc sống của chúng ta. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích tổng quan về PEEK, phân loại, ưu điểm và nhược điểm, ứng dụng của nó.

 

 

 

1. Nhựa PEEK là gì? Giải thích sơ lược phân khúc của nhựa PEEK

1.1 Nhựa PEEK là gì

PEEK là một loại nhựa siêu kỹ thuật được gọi tên đầy đủ là "Poly Ether EtherKetone" hay được biết đến bằng tên gọi tiếng Nhật là "ピーク". PEEK là một trong nhóm nhựa nhiệt dẻo được gọi là nhựa polyaryl ether ketone (PAEK), đây là nhóm nhựa có cấu trúc nhiều vòng benzen được nối tiếp bởi các nhóm ether (-O-) và ketone (-C(=O)-). Với nhiệt độ sử dụng liên tục lên đến 260℃, PEEK có khả năng chịu được nhiệt, chống hóa chất, chống nước nóng, khó cháy, cơ học và tính điện của nó rất ưu việt. PEEK được biết đến như là một trong những loại nhựa siêu kỹ thuật có hiệu suất cao nhất.

PEEK lần đầu tiên được phát triển bởi công ty ICI của Anh (hiện là công ty Victrex) vào năm 1978. Đến nay, ngoài PEEK còn có nhiều loại nhựa PAEK khác đã được phát triển, tuy nhiên vì khả năng gia công và tính chất vật lý của PEEK vượt trội hơn nên nhiều loại nhựa PAEK khác đã bị ngừng phát triển. Hiện nay, PEEK đã chiếm ưu thế vượt trội trong thị trường PAEK.

PEEK được sản xuất và bán ra với nhiều hình dạng khác nhau như bột hoặc hạt. Giá của PEEK rơi vào khoảng 10.000 yên/kg, rất cao so với các loại nhựa khác. Tuy nhiên, vì tính chất kết hợp vượt trội của nó, PEEK được sử dụng trong nhiều ứng dụng để hỗ trợ các lĩnh vực công nghệ tiên tiến.

1. 1.2 Giải thích sơ lược phân khúc của nhựa PEEK

Có nhiều loại nhựa PEEK khác nhau với các công thức, phân khúc khác nhau. Các đặc điểm của từng phân khúc như sau.

• Phân khúc cơ bản.

Thông thường, Các sản phẩm gọi đơn giản là "PEEK" hầu hết đều thuộc phân khúc cơ bản. Như đã đề cập ở trên, nó là một loại nhựa siêu kỹ thuật có khả năng chịu nhiệt và kháng hóa chất cực tốt.

• Phân khúc gia cường 

Phân khúc gia cường là sản phẩm được cải tiến từ PEEK phân khúc cơ bản bằng cách thêm sợi thủy tinh hay các thành phần khác để cải thiện độ bền cơ học. Có nhiều loại sản phẩm khác nhau như "phân khúc gia cường sợi thủy tinh" với sợi thủy tinh được thêm vào, hay "phân khúc gia cường sợi cacbon" với sợi cacbon được thêm vào. Điểm thuận lợi của các loại sản phẩm này so với PEEK cơ bản là độ bền và độ co giãn của chúng tốt hơn hẳn, cũng như nhiệt độ biến dạng được đánh giá theo tiêu chuẩn đánh giá độ bền nhiệt ngắn hạn rất cao. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của các sợi được thêm vào, tính gia công bằng phương pháp cắt gọt của chúng lại kém hơn.

• Phân khúc dẫn điện

Phân khúc dẫn điện là sản phẩm có sợi carbon được thêm vào lớp cơ bản để cải thiện độ dẫn điện. Nó thường được sử dụng cho các bộ phận điện tử nhỏ nhạy cảm với tĩnh điện và bụi. Cũng giống như phân khúc gia cường, cần lưu ý rằng sợi carbon làm giảm khả năng gia công cắt gọt.

2. Thông số kỹ thuật của nhựa PEEK.

Xin tham khảo thông tin bảng dưới đây.

 

Vật liệu	Nhựa PEEK (Poly Ether Etherketone)
Trọng lượng riêng g/cm3	1.3
Độ ngậm nước (23°C, ngâm 24H) %	0.14
Độ bền kéo Mpa	97
Độ giãn dài %	80
Độ bền uốn Mpa	142
Mô đun đàn hồi Mpa	3700
Độ bền va đập Lzod j/m	88
Độ cứng hệ Rockwell	M98
Nhiệt độ làm việc dài hạn °C	260
Nhiệt độ làm việc ngắn hạn °C	300
Điểm nóng chảy °C	344
Nhiệt độ thấp nhất °C	-40
Điện trở suất Ω・cm	1×E16

3. Đặc trưng của nhựa PEEK

Các đặc trưng của nhựa PEEK là gì? Dưới đây sẽ là nội dung về những ưu điểm và nhược điểm của nó.

3.1 Những ưu điểm của nhựa PEEK

Nhựa PEEK có nhiều ưu điểm. Ví dụ điển hình có thể kể đến như sau.

• Khả năng chịu nhiệt tuyệt vời và đặc tính nhiệt độ cao

Nhiệt độ sử dụng liên tục của nhựa PEEK là khoảng 260°C, cao hơn nhiều so với nhựa siêu kỹ thuật thông thường (nhiệt độ sử dụng liên tục: 150°C trở lên). Nó có nhiệt độ nóng chảy cực cao là 334°C và được nấu chảy ở nhiệt độ cao gần 400°C trong quá trình đúc. Ngoài ra, nhựa PEEK có khả năng chống nước nóng và hơi nước, có thể khử trùng bằng hơi nước áp suất cao trong nồi hấp. Khả năng duy trì tính chất vật lý ổn định trong môi trường nhiệt độ cao là điểm mạnh chính của nhựa PEEK.

• Khả năng kháng hóa chất.

Một trong những điểm mạnh của nhựa PEEK là khả năng kháng hóa chất cao. Nó hòa tan trong axit sunfuric đậm đặc, nhưng bền với hầu hết các axit, kiềm và dung môi hữu cơ khác, ngay cả ở nhiệt độ cao. Những ưu điểm này giúp nó trở thành lựa chọn tối ưu cho các thiết bị y tế tiếp xúc nhiều với hóa chất.

• Được công nhận là vật liệu an toàn với ngành thực phẩm

Nhựa PEEK đáp ứng các tiêu chuẩn của Luật Vệ sinh Thực phẩm Nhật Bản và FDA Hoa Kỳ (Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm), và có thể được sử dụng chế tạo thiết bị an toàn cho với thực phẩm. Do đó, các chi tiết làm bằng nhựa PEEK thường được sử dụng trong các thiết bị chế biến thực phẩm hay đồ uống.

• Dễ tạo hình hơn các loại nhựa PAEK khác

Nói chung, việc đúc trở nên khó khăn khi nhiệt độ đúc đạt đến nhiệt độ phân hủy của nhựa. Nhựa PEEK có nhiệt độ đúc thấp hơn (khoảng 380 đến 400°C) so với các loại nhựa PAEK khác nên có ưu điểm là dễ nóng chảy và dễ tạo khuôn.

1. 3.2 Những nhược điểm của nhựa PEEK

Như đã đề cập ở trên, nhựa PEEK là một vật liệu có đặc tính tuyệt vời, nhưng nó cũng có nhược điểm.

• Giá thành cao

Giá nhựa PEEK vào khoảng 10.000 yên/kg (khoảng 1700000 VND/kg) tính đến tháng 10 năm 2022, rất đắt trong số các loại nhựa siêu kỹ thuật. Mặc dù giá nhựa biến động do các yếu tố như biến động giá nguyên vật liệu, nhưng mức giá này cao gấp khoảng 50 lần so với nhựa thông thường và khoảng 30 lần so với nhựa kỹ thuật nói chung. Dự kiến, nhu cầu về nhựa PEEK và quy mô sản xuất sẽ tăng lên nếu có thể giảm chi phí nguyên liệu thô và giảm giá thành.

• Độ bền cực cao, khó gia công hoặc cắt gọt

Như đã đề cập ở trên, ưu điểm lớn của nhựa PEEK là độ bền cao. Tuy nhiên, do độ bền cao, nó có nhược điểm dễ nứt và sứt mẻ trong quá trình gia công và cắt. Ngoài ra, có trường hợp lưỡi dao cắt gọt bị mẻ, gãy. Cẩn thận khi sử dụng dao để gia công nhựa PEEK.

4. Ứng dụng chính của nhựa PEEK

Nhựa PEEK được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như một loại nhựa có độ tin cậy cao. Ví dụ bao gồm các lĩnh vực như hàng không vũ trụ, ô tô, thiết bị y tế, máy in 3D, thực phẩm và chất bán dẫn.

Trong lĩnh vực ô tô, ngày càng có nhiều phong trào thay thế các bộ phận kim loại bằng nhựa PEEK để giảm trọng lượng, cải thiện hiệu suất và giảm chi phí. Bằng cách thay thế bánh răng kim loại bằng bánh răng PEEK, tiếng ồn và độ rung không cần thiết có thể được triệt tiêu.

Trong lĩnh vực y tế, nhựa PEEK được sử dụng cho kim tiêm, cấy ghép và răng giả. Nhựa PEEK không độc hại, trơ và tương thích sinh học cao trong cơ thể nên rất thích hợp cho các ứng dụng y tế. Các loại nhựa PEEK y tế khác nhau được bán bởi các nhà sản xuất vật liệu trên khắp thế giới.

Nhựa PEEK cũng đang thu hút sự chú ý với vai trò là dây tóc cho máy in 3D. Indmatec của Đức (hiện là Apium) đã phát triển máy in 3D đầu tiên dành riêng cho nhựa PEEK vào năm 2015. Công ty đã đặt lĩnh vực y tế là một trong những mục tiêu của mình và hiện đang bán máy in 3D chuyên dụng cho các trang web y tế.

5. Tổng kết.

Nhựa PEEK là loại nhựa siêu kỹ thuật vượt trội so với các loại nhựa PAEK khác về khả năng chịu nhiệt, kháng hóa chất, kháng nước nóng, chống cháy, tính chất cơ học và tính chất điện. Trong số các loại nhựa nhiệt dẻo, nó được biết đến như một loại vật liệu có hiệu suất cao nhất. Ngoài phân khúc cơ bản, còn có phân khúc gia cường và phân khúc dẫn điện…

Ưu điểm của nhựa PEEK là nó có các đặc tính cân bằng tốt, được công nhận là an toàn trong ngành thực phẩm và dễ tạo hình. Mặt khác, cũng có những nhược điểm như giá thành cao và khó gia công bằng phương pháp cắt gọt.

Nhựa PEEK được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như hàng không vũ trụ, ô tô, thiết bị y tế và máy in 3D. Chúng sẽ tiếp tục hỗ trợ cuộc sống của chúng ta bằng những chi tiết nằm đâu đó trong hệ thống máy.

Trên đây là bài viết giới thiệu về nhựa PEEK, mọi ý kiến đóng góp xin để lại ở phần bình luận bên dưới bài viết. Cảm ơn các bạn đã theo dõi, hẹn gặp lại các bạn ở những bài viết tiếp theo.

 

Tác giả bài viết: Nguyễn Văn Hòa

Tham khảo tại: PEEK樹脂とは？種類や特徴、用途を解説 | meviy | ミスミ (misumi-ec.com)