Peek vs PTFE: competição de material de vedação de alta temperatura

Peek (polietherethertonecone) e PTFE (politetrafluoroetileno) são dois materiais de vedação de alta temperatura comumente usados. Cada um tem vantagens e limitações de desempenho exclusivo e é adequado para diferentes cenários operacionais. A análise comparativa a seguir se concentra nas principais dimensões do desempenho e resume seus escopos aplicáveis:

I. Comparação de desempenho central

1. Resistência de alta temperatura

Peek: A temperatura operacional a longo prazo atinge 250 ° C, e a resistência a curto prazo pode atingir 310 ° C. Sua temperatura de deflexão do calor (HDT, 1,8 MPa) é de aproximadamente 315 ° C, e sua retenção de propriedade mecânica é alta em altas temperaturas (resistência à tração a 200 ° C é superior a 80%).

PTFE: A temperatura operacional a longo prazo é de aproximadamente 260 ° C, mas amolece facilmente a altas temperaturas (> 200 ° C). Sua temperatura de deflexão do calor é de apenas 120 ° C (1,8 MPa) e suas propriedades mecânicas diminuem significativamente com o aumento da temperatura (resistência à tração a 200 ° C é apenas 30% da temperatura ambiente).

Conclusão: Enquanto ambos os materiais oferecem resistência a temperatura a longo prazo semelhante, a PEEK oferece estabilidade mecânica superior de alta temperatura, tornando-a adequada para aplicações de alta temperatura, alta pressão e carga.

2. Propriedades mecânicas

Espreita: excelentes propriedades mecânicas gerais, com uma resistência à tração de 90-100 MPa, um módulo elástico de 3,6 GPa, forte resistência à fluência (tensão de fluência <1% a 200 ° C/1000 horas) e baixo conjunto de compressão (aproximadamente 15% de deformação após 50% de compressão a 200 ° C/22 horas).

PTFE: Material macio, com resistência à tração de apenas 20-25 MPa e um módulo elástico de 0,5 GPa, baixa resistência à fluência (tensão de fluência> 10% a 250 ° C/1000 horas) e alto conjunto de compressão (aproximadamente 30% de deformação após 50% de compressão a 25 ° C/24 horas, mais severa em alta temperatura).

Conclusão: A rigidez, resistência à deformação e capacidade de deformação de Peek excedem em muito os do PTFE, tornando-o adequado para vedações de alta pressão e alta precisão. O PTFE requer modificação (por exemplo, com fibra de vidro ou fibra de carbono) para aumentar sua força (a força pode atingir 40-50 MPa após o enchimento), mas ainda é mais fraca que a espiada.

3. Estabilidade química

Peek: resistente à maioria dos solventes orgânicos (como álcoois e hidrocarbonetos), óleos e ácidos e bases fracos, mas suscetíveis à corrosão de solventes altamente polares (como ácido sulfúrico concentrado e ácido nítrico) ou halogênios de alta temperatura (como sulfur moltest).

PTFE: Quase não reativo com todos os produtos químicos (exceto metais alcalinos fundidos e fluorina elementar), sua resistência à corrosão a ácidos fortes (aqua regia), bases fortes e solventes orgânicos o tornam o "rei dos plásticos".

Conclusão: A resistência química da PTFE é superior a espiar em geral, tornando -a adequada para ambientes com mídia altamente corrosiva.

4. Resistência ao atrito e desgaste

PEEK: O coeficiente de atrito é de aproximadamente 0,3 (iluminado), que pode ser reduzido para 0,15 preenchendo com PTFE ou grafite. Ele exibe excelente resistência ao desgaste e é adequado para vedações dinâmicas lubrificadas.

PTFE: Excelente auto-lubrificação (coeficiente de atrito 0,04 ilubrinciado), mas o PTFE puro é suscetível ao desgaste do fluxo frio. O enchimento melhora a resistência ao desgaste, tornando-o adequado para aplicações de lubrificação de baixa velocidade, ilubrinciadas ou limites.

Conclusão: O PTFE puro tem um coeficiente de atrito mais baixo, mas é propenso a usar; O PEEK tem melhor resistência ao desgaste e é adequado para ambientes de vedação com velocidades médias a altas ou partículas abrasivas.

5. Processamento e custo

Peek: O processamento requer equipamento de alta temperatura (temperatura de injeção 360-400 ° C), resultando em processos complexos e altos custos de matéria-prima.

PTFE: Fácil de processar (moldagem e moldagem por push), com encolhimento controlável e baixos custos de matéria-prima.

Ⅱ. Resumo das vantagens

Dimensões de desempenho	Vantagens do selo de espiada	Vantagens do selo PTFE
Resistência de alta temperatura e alta pressão	Excelente estabilidade mecânica em altas temperaturas, incluindo fluência e resistência ao conjunto de compressão	Limite de temperatura superior um pouco mais alto para resistência a longo prazo, mas amolecimento significativo em altas temperaturas
Propriedades mecânicas	Alta resistência, alta rigidez e forte capacidade de carga	Requer modificação de preenchimento; O material puro é relativamente macio
Corrosão química	Resistente à mídia mais comum	Resistente a quase toda corrosão química (exceto metais alcalinos fundidos, etc.)
Resistência ao atrito e desgaste	Após o enchimento, oferece excelente resistência ao desgaste, tornando -o adequado para vedação dinâmica.	Possui excelentes propriedades de auto-lubrificação, tornando-o particularmente adequado para aplicações não lubrificadas em baixa velocidade.
Custo	Alto	Baixo

Iii. Comparação de aplicativos

Aplicações típicas para vedações de peek

Aplicações de alta temperatura e alta pressão: petroquímico (por exemplo, vedações de poços, reatores de alta pressão), motores de aeronaves (vedações de sistema de combustível/hidráulico), turbocompressores automotivos (200-300 ° C de alta temperatura e óleo e gás de alta pressão).

Sedos dinâmicos: vedações mecânicas e vedações do eixo da bomba (requer resistência ao desgaste e desempenho de carga).

Ambientes de óleo/solvente: sistemas hidráulicos e vedações lubrificantes de óleo (resistentes à corrosão dos óleos minerais e sintéticos).

Aplicações típicas para focas PTFE

Ambientes altamente corrosivos: reatores químicos (expostos a aqua regia, ácidos concentrados/álcalis), equipamentos farmacêuticos (meios ácidos/solventes), linhas de limpeza de semicondutores (ácido hidrofluórico, etc.).

Sedas de baixa carga/baixa velocidade: máquinas de alimentos (por exemplo, vedações de pistão de preenchimento de bebidas), válvulas de banheiro (vedações de água/gás de baixa pressão).

Requisitos de baixo atrito: instrumentos de precisão (por exemplo, mecanismos de foco em equipamentos ópticos), equipamentos criogênicos (o PTFE oferece tenacidade superior de baixa temperatura em comparação com a espiada).

4. Recomendações de seleção

Prefira a espiada quando os requisitos de vedação envolvem altas temperaturas (> 200 ° C) e altas pressões (> 10 MPa), atrito dinâmico e resistência a óleo/solvente.

Prefira o PTFE quando o meio é altamente corrosivo (como aqua regia ou ácido concentrado), as condições de operação são baixa pressão e baixa velocidade, ou o custo é sensível (alguma fluência é aceitável).

Opções de modificação: O PTFE pode ser melhorado preenchendo -o com fibra de vidro (para aumentar a força) ou a fibra de carbono (para melhorar a condutividade térmica) ou misturá -la com PTFE/espiar, estreitando a lacuna com Peek, mantendo um custo menor que o puro.

Em resumo, a escolha entre Peek e PTFE requer uma consideração abrangente de temperatura, pressão, corrosividade da mídia, carga mecânica e custo. Cada um tem suas próprias vantagens únicas em diferentes cenários.