PEEK VS PTFE: competencia de material de sellado a alta temperatura

Peek (polietheretherketona) y PTFE (politetrafluoroetileno) son dos materiales de sellado de alta temperatura comúnmente utilizados. Cada uno tiene ventajas y limitaciones de rendimiento únicas, y es adecuado para diferentes escenarios operativos. El siguiente análisis comparativo se centra en las dimensiones clave de rendimiento y resume sus ámbitos aplicables:

I. Comparación de rendimiento central

1. Resistencia a alta temperatura

Peek: la temperatura de funcionamiento a largo plazo alcanza los 250 ° C, y la resistencia a corto plazo puede alcanzar 310 ° C. Su temperatura de desviación de calor (HDT, 1.8 MPa) es de aproximadamente 315 ° C, y su retención de propiedad mecánica es alta a altas temperaturas (resistencia a la tracción a 200 ° C es superior al 80%).

PTFE: la temperatura de funcionamiento a largo plazo es de aproximadamente 260 ° C, pero se suaviza fácilmente a altas temperaturas (> 200 ° C). Su temperatura de deflexión de calor es de solo 120 ° C (1.8 MPa), y sus propiedades mecánicas disminuyen significativamente al aumentar la temperatura (resistencia a la tracción a 200 ° C es solo del 30% de la temperatura ambiente).

Conclusión: Si bien ambos materiales ofrecen resistencia a la temperatura a largo plazo, PEEK ofrece una estabilidad mecánica de alta temperatura superior, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de alta temperatura, alta presión y carga de carga.

2. Propiedades mecánicas

Peek: excelentes propiedades mecánicas generales, con una resistencia a la tracción de 90-100 MPa, un módulo elástico de 3.6 GPa, resistencia fuerte de fluencia (tensión de fluencia <1% a 200 ° C/1000 horas) y un conjunto de compresión bajo (aproximadamente 15% de deformación después de un 50% de compresión a 200 ° C/22 horas).

PTFE: material blando, con una resistencia a la tracción de solo 20-25 MPa y un módulo elástico de 0.5 GPa, resistencia de fluencia deficiente (tensión de fluencia> 10% a 250 ° C/1000 horas) y un conjunto de compresión altas (aproximadamente 30% de deformación después del 50% de compresión a 25 ° C/24 horas, más graves a temperaturas altas).

Conclusión: la rigidez de PEEK, la resistencia a la deformación y la capacidad de carga superan con creces los de PTFE, lo que lo hace adecuado para sellos de alta presión y alta precisión. PTFE requiere modificación (por ejemplo, con fibra de vidrio o fibra de carbono) para aumentar su resistencia (la resistencia puede alcanzar los 40-50 MPa después del llenado), pero aún es más débil que Peek.

3. Estabilidad química

Peek: resistente a la mayoría de los solventes orgánicos (como alcoholes e hidrocarburos), aceites y ácidos y bases débiles, pero susceptibles a la corrosión de solventes altamente polares (como ácido sulfúrico concentrado y ácido nítrico) o halógenos de alta temperatura (como azufre molten).

PTFE: casi poco reactivo con todos los productos químicos (excepto los metales alcalinos fundidos y el flúor elemental), su resistencia a la corrosión a los ácidos fuertes (Aqua Regia), las bases fuertes y los solventes orgánicos lo convierten en el "rey de los plásticos".

Conclusión: La resistencia química de PTFE es superior a la vista de todos los ámbitos, lo que lo hace adecuado para entornos con medios altamente corrosivos.

4. Resistencia a la fricción y desgaste

Peek: El coeficiente de fricción es aproximadamente 0.3 (no se puede reducir), que puede reducirse a 0.15 llenando con PTFE o grafito. Exhibe una excelente resistencia al desgaste y es adecuada para sellos dinámicos lubricados.

PTFE: Excelente auto-lubricación (coeficiente de fricción 0.04 Unlubricado), pero PTFE puro es susceptible al desgaste del flujo frío. El relleno mejora la resistencia al desgaste, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de lubricación de baja velocidad, pocoubricado o límite.

CONCLUSIÓN: PURO PTFE tiene un coeficiente de fricción más bajo, pero es propenso a usar; PEEK tiene una mejor resistencia al desgaste y es adecuada para entornos de sellado con velocidades medianas a altas o partículas abrasivas.

5. Procesamiento y costo

PEEK: El procesamiento requiere equipo de alta temperatura (temperatura de inyección 360-400 ° C), lo que resulta en procesos complejos y altos costos de materias primas.

PTFE: fácil de procesar (moldeo y moldeo de empuje), con contracción controlable y bajos costos de materia prima.

Ⅱ. Resumen de ventajas

Dimensiones de rendimiento	Ventajas de sello de vista	Ventajas de sello PTFE
Resistencia a alta temperatura y alta presión	Excelente estabilidad mecánica a altas temperaturas, incluida la resistencia al conjunto de fluencia y compresión	Límite de temperatura superior ligeramente más alto para la resistencia a largo plazo, pero un ablandamiento significativo a altas temperaturas
Propiedades mecánicas	Alta resistencia, alta rigidez y fuerte capacidad de carga de carga	Requiere modificación de relleno; El material puro es relativamente suave
Corrosión química	Resistente a los medios más comunes	Resistente a casi toda la corrosión química (excepto los metales alcalinos fundidos, etc.)
Resistencia a la fricción y desgaste	Después del relleno, ofrece una excelente resistencia al desgaste, lo que lo hace adecuado para el sellado dinámico.	Tiene excelentes propiedades de autorricción, lo que lo hace particularmente adecuado para aplicaciones de baja velocidad y no lubricadas.
Costo	Alto	Bajo

Iii. Comparación de aplicaciones

Aplicaciones típicas para sellos de vista

Aplicaciones de alta temperatura y alta presión: petroquímico (p. Ej., Sellos de pozos, reactores de alta presión), motores de aeronaves (sellos de combustible/sistema hidráulico), turbocompresores automotrices (200-300 ° C de altas temperaturas y aceite de alta presión y gas).

Sellos dinámicos: sellos mecánicos y sellos del eje de la bomba (requiere resistencia al desgaste y rendimiento de carga).

Ambientes resistentes al aceite/solvente: sistemas hidráulicos y sellos de aceite lubricante (resistentes a la corrosión de los aceites minerales y sintéticos).

Aplicaciones típicas para sellos PTFE

Ambientes altamente corrosivos: reactores químicos (expuestos a Aqua Regia, ácidos concentrados/álcalis), equipos farmacéuticos (medios ácidos/solventes), líneas de limpieza de semiconductores (ácido hidrofluorico, etc.).

Sellos de baja carga/baja velocidad: maquinaria de alimentos (por ejemplo, sellos de pistón de máquina de llenado de bebidas), válvulas de baño (sellos de agua/gas de baja presión).

Requisitos de baja fricción: instrumentos de precisión (por ejemplo, mecanismos de enfoque en equipos ópticos), equipos criogénicos (PTFE ofrece una dureza de baja temperatura superior en comparación con PEEK).

IV. Recomendaciones de selección

Prefiere echar un vistazo cuando los requisitos de sellado implican altas temperaturas (> 200 ° C) y altas presiones (> 10 MPa), fricción dinámica y resistencia al aceite/solvente.

Prefiere PTFE Cuando los medios son altamente corrosivos (como Aqua Regia o ácido concentrado), las condiciones de funcionamiento son de baja presión y baja velocidad, o el costo es sensible (algo de fluencia es aceptable).

Opciones de modificación: PTFE se puede mejorar llenándolo con fibra de vidrio (para aumentar la resistencia) o la fibra de carbono (para mejorar la conductividad térmica), o mezclándola con PTFE/PEEK, reduciendo el espacio con PEEK mientras mantiene un costo más bajo que Pure Pisek.

En resumen, la elección entre PEEK y PTFE requiere una consideración integral de la temperatura, la presión, la corrosividad de los medios, la carga mecánica y el costo. Cada uno tiene sus propias ventajas únicas en diferentes escenarios.