بولي إيثر إيثر كيتون

بولي إيثر إيثر كيتون ( PEEK ) هو بوليمر لدن حراري عضوي بيج اللون ينتمي إلى عائلة بولي أريل إيثر كيتون (PAEK)، ويُستخدم في التطبيقات الهندسية. تم اختراعه في نوفمبر 1978 ^{[ 2 ]} وطُرح في السوق في أوائل الثمانينيات من قِبل جزء من شركة إمبريال للصناعات الكيميائية (ICI) . تم الاستحواذ على قسم PEEK من خلال عملية شراء إدارية، مما أدى إلى تأسيس شركة فيكتريكس بي إل سي . ^{[ 3 ]}

تُحضّر بوليمرات PEEK عن طريق بلمرة النمو التدريجي من خلال ألكلة ثنائية لأملاح ثنائي الفينولات . ومن الأمثلة النموذجية على ذلك تفاعل 4،4'-ثنائي فلورو بنزوفينون مع ملح ثنائي الصوديوم للهيدروكينون ، الذي يُحضّر موضعيًا عن طريق نزع البروتون باستخدام كربونات الصوديوم . يُجرى التفاعل عند درجة حرارة تقارب 300  درجة مئوية في مذيبات قطبية لا بروتونية ، مثل ثنائي فينيل سلفون . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

مادة PEEK هي مادة لدنة حرارية شبه بلورية تتميز بخصائص ميكانيكية وكيميائية ممتازة تحافظ عليها حتى في درجات الحرارة العالية. تؤثر ظروف التصنيع المستخدمة في تشكيل PEEK على درجة التبلور، وبالتالي على الخصائص الميكانيكية. يبلغ معامل يونغ لها 3.6  جيجا باسكال، وقوة شدها من 90 إلى 100  ميجا باسكال. ^{[ 6 ]} تبلغ درجة حرارة التحول الزجاجي لـ PEEK حوالي 143  درجة مئوية (289  درجة فهرنهايت)، وتنصهر عند حوالي 343  درجة مئوية (662  درجة فهرنهايت). تتمتع بعض أنواعها بدرجة حرارة تشغيل فعالة تصل إلى 250  درجة مئوية (482  درجة فهرنهايت). ^{[ 4 ]} تزداد الموصلية الحرارية بشكل خطي تقريبًا مع درجة الحرارة بين درجة حرارة الغرفة ودرجة حرارة التصلب . ^{[ 7 ]} تتميز PEEK بمقاومة عالية للتدهور الحراري ، ^{[ 8 ]} وكذلك لتأثير البيئات العضوية والمائية. يتأثر هذا البوليمر بالهالوجينات وأحماض برونستد ولويس القوية ، بالإضافة إلى بعض المركبات الهالوجينية والهيدروكربونات الأليفاتية عند درجات حرارة عالية. وهو قابل للذوبان في حمض الكبريتيك المركز عند درجة حرارة الغرفة، إلا أن ذوبانه قد يستغرق وقتًا طويلاً جدًا ما لم يكن البوليمر في صورة ذات نسبة عالية بين مساحة السطح والحجم، مثل مسحوق ناعم أو غشاء رقيق. كما أنه يتمتع بمقاومة عالية للتحلل البيولوجي.

يُستخدم البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) في تصنيع مكونات لتطبيقات تتطلب دقة عالية، بما في ذلك المحامل ، وأجزاء المكابس ، والمضخات ، وأعمدة كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء ، وصمامات لوحة الضواغط ، وعزل الكابلات الكهربائية . ونظرًا لانخفاض امتصاصه للرطوبة، يُعدّ من بين أنواع البلاستيك القليلة المتوافقة مع تطبيقات الفراغ العالي جدًا ، مما يجعله مناسبًا لصناعات الطيران والفضاء، والسيارات، والصناعات الكيميائية. ^{[ 9 ]} كما يُستخدم البولي إيثر إيثر كيتون في زراعة الأعضاء الطبية ، على سبيل المثال في صناعة بدائل جزئية للجمجمة في تطبيقات جراحة الأعصاب.

يُستخدم البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) في أجهزة دمج الفقرات وقضبان التقوية. ^{[ 10 ]} وهو شفاف للأشعة السينية ، ولكنه كاره للماء، مما يمنعه من الاندماج الكامل مع العظم. ^{[ 9 ] [ 11 ]} تُستخدم موانع التسرب والمشعبات المصنوعة من البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) بشكل شائع في تطبيقات السوائل. كما يتميز البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) بأداء جيد في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية (حتى 260  درجة مئوية/500  درجة فهرنهايت). ^{[ 12 ]} وبسبب هذه الخاصية، بالإضافة إلى موصليته الحرارية المنخفضة، يُستخدم أيضًا في الطباعة بتقنية الترسيب المنصهر للخيوط (FFF) لفصل الطرف الساخن عن الطرف البارد حراريًا.

ينصهر البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) عند درجة حرارة عالية نسبيًا (343  درجة مئوية / 649.4  درجة فهرنهايت) مقارنةً بمعظم اللدائن الحرارية الأخرى. ويمكن تشكيله ضمن نطاق درجة انصهاره باستخدام طرق قولبة الحقن أو البثق . ومن الممكن تقنيًا تحويل حبيبات PEEK إلى خيوط وطباعة أجزاء ثلاثية الأبعاد منها باستخدام تقنية الترسيب المنصهر (FDM) أو تقنية تصنيع الخيوط المنصهرة (FFF). ^{[ 13 ] [ 14 ]}

في حالته الصلبة، يسهل تشكيل مادة PEEK، على سبيل المثال، باستخدام آلات التفريز CNC ، وتُستخدم عادةً لإنتاج أجزاء بلاستيكية عالية الجودة تتميز بثباتها الحراري وعزلها الكهربائي والحراري. كما يمكن تشكيل أنواع PEEK المملوءة باستخدام آلات CNC، ولكن يجب توخي الحذر الشديد للتحكم في الإجهادات داخل المادة.

يُعدّ البوليمر PEEK بوليمرًا عالي الأداء ، لكن سعره المرتفع، نظرًا لعملية إنتاجه المعقدة، يحدّ من استخدامه في التطبيقات الأكثر تطلبًا فقط. ^{[ 15 ]}

لا يُعدّ البولي إيثر إيثر كيتون (PEEK) تقليديًا بوليمرًا ذا ذاكرة شكلية ؛ إلا أن التطورات الحديثة في عمليات التصنيع سمحت بظهور هذه الخاصية في البولي إيثر إيثر كيتون عند تنشيطه ميكانيكيًا. وقد توسعت هذه التقنية لتشمل تطبيقات في جراحة العظام . ^{[ 16 ]}