PEEK (Polyether ether ketone) : 고성능 엔지니어링 플라스틱

PEEK : 고성능 엔지니어링 플라스틱

 PEEK(polyether ether ketone)는 열적, 화학적 저항성이 매우 높은 고성능 엔지니어링 플라스틱입니다. 이 소재는 뛰어난 기계적 강도와 강성을 가지며, 극한의 환경에서도 그 성능을 유지할 수 있어 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

유형

PEEK는 주로 순수 형태로 사용되지만, 때로는 강화 필러(예: 탄소 섬유, 유리 섬유)가 첨가되어 기계적 성질을 향상시키는 경우도 있습니다.

중합화

PEEK의 제조는 아리레이트(aryl ether ketone) 단량체들이 특정 조건 하에서 중합을 통해 연결되어 고분자를 형성하는 축합 중합의 한 예입니다. PEEK 중합 과정은 고온에서 이루어지며, 일반적으로 다음 단계를 포함합니다.

1. 단량체 준비: PEEK를 형성하는 데 사용되는 단량체는 주로 디페닐 케톤(diphenyl ketone)과 디페닐 술폰(diphenyl sulfone)의 유도체입니다. 이 단량체들은 특정 비율로 혼합되어 반응기에 투입됩니다.
2. 중합 반응: 혼합된 단량체는 고온(약 300°C 이상)과 고압 하에서 축합 반응을 일으킵니다. 이 과정에서 물이나 다른 작은 분자가 부산물로 제거되면서 긴 고분자 체인이 형성됩니다.
3. 중합 제어: 중합의 진행 속도와 고분자의 분자량은 온도, 압력, 반응 시간, 촉매의 사용 등에 의해 조절될 수 있습니다. PEEK의 경우, 고분자의 물성을 최적화하기 위해 이러한 조건들이 세밀하게 제어됩니다.
4. 후처리: 중합 반응이 완료된 후, 생성된 고분자는 냉각, 세척, 건조 과정을 거쳐 최종 제품 형태로 가공됩니다. 필요에 따라 고분자를 압출하거나 사출 성형하는 과정에서 최종 제품이 제조됩니다.

주요 특성

PEEK (Polyether Ether Ketone)는 고성능 엔지니어링 플라스틱 중 하나로, 그 우수한 물성으로 인해 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 이 섹션에서는 PEEK의 주요 특성과 관련된 수치를 포함하여 더 자세히 설명하겠습니다.

 

1. 열 안정성

• 융점: 약 343°C (649°F)
• 연속 사용 온도: -196°C에서 +260°C (-320°F에서 +500°F) 사이
• 열 변형 온도 (HDT): 1.8 MPa 하중에서 약 160°C (320°F)

PEEK의 뛰어난 열 안정성은 고온 환경에서도 물리적, 화학적 성질이 유지되어야 하는 응용 분야에 이상적입니다.

 

2. 기계적 강도

• 인장 강도: 90-100 MPa (13000-14500 psi)
• 탄성 계수 (E-모듈러스): 3.6 GPa (522 ksi)
• 인장 탄성률: 약 3,300-3,800 MPa

PEEK는 높은 기계적 강도와 우수한 탄성을 제공하여, 견고하면서도 유연한 부품 제작이 가능합니다.

 

3. 화학적 저항성

PEEK는 대부분의 유기 용제, 강산, 강염기 등에 대해 우수한 화학적 저항성을 보입니다. 이로 인해 화학적으로 공격적인 환경에서도 사용될 수 있습니다.

 

4. 내마모성 및 마찰 계수

• 마찰 계수: 0.30-0.38(건조 상태) PEEK는 우수한 내마모성을 제공하여, 장기간 사용에도 마모로 인한 성능 저하가 적습니다.

5. 수분 흡수율

• 수분 흡수율: 24시간 동안 물에 담근 후 0.5% 미만 PEEK는 낮은 수분 흡수율을 보여, 습한 환경에서도 치수 안정성을 유지합니다.

6. 전기적 성질

• 유전 상수: 3.2-3.3(1kHz에서)
• 체적 저항률: >10^16 Ω·cm PEEK는 우수한 전기적 성질을 가지고 있어, 전자 및 전기 분야에서의 응용에 적합합니다.

이러한 물성은 PEEK를 항공우주, 자동차, 의료, 전자 등 다양한 고성능 응용 분야에서 선호되는 소재로 만듭니다. 예를 들어, 의료 분야에서는 PEEK가 생체 적합성이 뛰어나고 X선 투과성이 좋아 임플란트 재료로 사용됩니다. 항공우주 분야에서는 고온 및 고압 환경에서의 우수한 성능 덕분에 엔진 부품이나 항공기 내장재로 활용됩니다.

 

 

역사

 PEEK는 20세기 중반에 개발되었으며, 그 이후로 그 우수한 성질 덕분에 많은 산업에서 필수적인 소재로 자리 잡았습니다.

 

시장

 PEEK는 고성능 엔지니어링 플라스틱 시장에서 중요한 위치를 차지하며, 그 수요는 계속해서 증가하고 있습니다. 다양한 산업에서의 응용 확대와 기술 발전이 이 시장의 성장을 견인하고 있습니다.

실생활에서의 사용 예

• 항공 우주: 고온과 고압에 견딜 수 있는 부품 제작에 사용됩니다.
• 자동차: 엔진 부품, 변속기 부품 등 고온에서 작동하는 부품에 사용됩니다.
• 의료: 인체에 삽입되는 다양한 임플란트에 사용되어 생체 적합성과 내구성을 제공합니다.
• 전자: 고온 공정에서 사용되는 전자 장비의 부품으로 사용됩니다.