Die Integration von 20 % Polyetheretherketon (PEEK)-Nanopartikeln in PTFE-Matrizen erzeugt eineHybridmaterialDas definiert die Grenzen herkömmlicher Dichtungslösungen neu. Nachfolgend finden Sie eine technische Analyse seiner Eigenschaften, Verbesserungen und Anwendungsbereiche:
Kernmerkmale: Synergistische Strukturvorteile
| Eigentum | 20 % PEEK/PTFE | Reines PTFE | Verbesserung |
|---|---|---|---|
| Druckfestigkeit | 35–42 MPa | 12–15 MPa | 200 % ↑ |
| PV-Grenze | 3,0–3,5 MPa·m/s | 0,6–0,8 MPa·m/s | 400 % ↑ |
| HDT @ 0,45 MPa | 260–300 °C | 121°C | 120 % ↑ |
| Verschleißrate | 5×10⁻⁷ mm³/N·m | 2×10⁻⁶ mm³/N·m | 75 % ↓ |
| Kompressionskriechen | <15 % (100 °C/24 h) | >50% | 70 % ↓ |
Das starre Grundgerüst von PEEK sorgt für strukturelle Unterstützung, während PTFE die Selbstschmierung aufrechterhält, wodurch ein Verbundwerkstoff mit „keramischer Festigkeit + Fluorpolymer-Schmierfähigkeit“ entsteht.
Wichtigste Leistungsverbesserungen
- Beseitigung von Kaltströmung
- PEEK-Nanofasern (200-500 nm) bilden Verstärkungsnetzwerke an den Korngrenzen von PTFE.
- Die Verformung bei 10 MPa/150 °C sinkt von 47 % (reines PTFE) auf 11 %.
- Tribologischer Durchbruch
- Erhält μ = 0,05–0,10 bei 8-fach längerer Lebensdauer.
- Hält 5.000 Stunden unter trockener Reibung (5 MPa, 1 m/s) stand, im Vergleich zu 600 Stunden bei reinem PTFE.
- Ausdehnung der thermischen Stabilität
- Dauerbetriebstemperatur: 310 °C (gegenüber 260 °C bei PTFE).
- Die Lebensdauer der Dichtung von Turboladern im Automobilbereich erhöht sich um 400 % bei 300 °C/15.000 U/min.
- Verbesserung der Chemikalienbeständigkeit
Medium 20 % PEEK/PTFE Reines PTFE Starke Oxidationsmittel ✓ (98% H₂SO₄) ✘ (Versagt in HNO₃-Dämpfen) Organische Lösungsmittel ✓ (Aceton/Xylol) △ >25% Schwellung Hochdruckdampf ✓ (230 °C/4 MPa) ✘ (Kriecht bei 150°C)
Wesentliche Unterschiede zu reinem PTFE
| Aspekt | 20 % PEEK/PTFE | Reines PTFE |
|---|---|---|
| Mikrostruktur | Semi-IPN-Nanofaser-verstärkt | Lamellenkristallstapelung |
| Fehlermodus | Gleichmäßiger Verschleiß (<1μm Transferfilm) | Durch Kälteströmung verursachter Kollaps |
| Verarbeitung | Blend-Sinter-Isostatische Presse | Konventionelle Kompression |
| (Dichte >2,16 g/cm³) | (Dichte 2,1–2,2 g/cm³) | |
| Geschwindigkeitsbegrenzung | 20 m/s (trocken) | <5 m/s |
Zielanwendungen
- Systeme für extreme Temperaturen
- Flugzeugtreibstoffventile (Temperaturzyklen von -54 °C bis 280 °C).
- Dichtungen der Bipolarplatten von PEMFCs (110°C + elektrochemische Korrosion).
- Hochdruck-/Schmierstofffrei
- Superkritische CO₂-Kompressoren (31,1 MPa/100 °C).
- Hydraulische Servozylinder (35 MPa Hubbewegung).
- Aggressive chemische Umgebungen
Industrie Anwendung Vorteil Halbleiter Dichtungen der Plasmaätzkammer Beständig gegen CF₄/O₂-Plasma Chemische Verarbeitung Konzentrierte H₂SO₄-Pumpendichtungen Keine Schwellung/metallfrei Medizinisch Autoklavierbare Drehgelenke Korrosionsbeständigkeit der Güteklasse 316L - Gewichtsempfindliche Ausrüstung
- EV-Antriebsstränge (60 % leichter als Metalldichtungen, k >0,45 W/m·K).
Auswahlrichtlinien
- Empfohlen:
✓ Temperaturen >200°C ohne Schmierung
✓ Starke Säuren/Oxidationsmittel (z. B. HF/H₂SO₄)
✓ PV >1,5 MPa·m/s Rotationsdichtungen - Vermeiden:
✘ Kryogener LH₂-Einsatz (PTFE-Sprödigkeit bleibt bestehen)
✘ Kostenorientierte Anwendungen (4–6× PTFE-Materialkosten)
Nächste Grenze: 30% PEEK/PTFE-Verbundwerkstoffe bestehen jetzt Tests bei 350°C/25MPa über 10.000 Stunden in Kühlmittelpumpen von Kernreaktoren und setzen damit neue Maßstäbe für extreme Dichtungen.
Veröffentlichungsdatum: 16. Juli 2025