Como escolher o grau correto de poliéter éter cetona (PEEK)

O poliéter éter cetona (PEEK) é um polímero de alta temperatura reconhecido por suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e químicas. É amplamente utilizado nas indústrias aeroespacial, automotiva, médica e eletrônica.

Mas o que diferencia o PEEK de outros plásticos de alto desempenho? Por que os engenheiros escolhem o PEEK em vez de outras alternativas?

Neste guia, explicaremos como o PEEK é fabricado e sua estrutura molecular, além de ajudá-lo a selecionar o tipo de PEEK ideal para suas aplicações.

O que é o plástico PEEK?

O PEEK pertence à família dos poliétercetonas (PAEK), que inclui PEK, PEEK, PEEKK, PEKK e PEKEKK. Dentre esses, o PEEK é o mais utilizado e produzido em larga escala.

A abreviação ESPIAR revela sua estrutura química:

• Poli: muitas unidades repetidas (polímero)
• Éter: uma ligação de oxigênio na cadeia
• Éter: outra ligação de oxigênio
• Cetona: uma ligação de grupo carbonila (C=O)

Essa configuração específica confere ao PEEK suas propriedades excepcionais. Desde sua comercialização no início da década de 1980 pela Imperial Chemical Industries (ICI, agora parte da Victrex PLC), o PEEK é totalmente reciclável.

Comparação de desempenho com outros polímeros de alta temperatura

Propriedades Físicas

• Termoplástico de engenharia semicristalino de alto desempenho
• Excelente resistência a líquidos e à fadiga.
• Insolúvel em solventes comuns e resistente à hidrólise.
• Suporta vapor ou água sob alta pressão por 1.000 horas sem sofrer danos.
• Alta estabilidade dimensional, pureza inerente e biocompatibilidade.

Propriedades Mecânicas

• Excelente resistência à tração, tenacidade e resistência à fluência.
• Propriedades de flexão e tração equilibradas para aplicações de alta carga e alta temperatura.
• Mantém o módulo de flexão em temperaturas muito elevadas.
• Componentes leves adequados para ambientes severos.

Propriedades térmicas

• Alto ponto de fusão (Tm): 343°C
• Alta temperatura de transição vítrea (Tg): 143°C
• Temperatura de uso contínuo: até 260°C

Propriedades elétricas

• Alta resistividade volumétrica e superficial
• Excelente desempenho de isolamento em uma ampla faixa de temperatura.

Inflamabilidade

• Classificação de inflamabilidade V0 com 1,45 mm de espessura.
• Índice Limite de Oxigênio (LOI): 35%
• Baixa emissão de fumaça e gases tóxicos

Materiais Reforçados

• Fibras de vidro ou de carbono melhoram o módulo de flexão, a resistência à fluência, a condutividade térmica e a temperatura de distorção térmica.
• O PEEK reforçado com fibra de carbono mantém o desempenho a 299°C com resistência à tração de até 29.000 psi (~200 MPa).

PEEK versus outros polímeros de alta temperatura

• Fluoropolímeros: O PEEK se destaca em resistência à tração, temperatura de distorção térmica, temperatura de operação, adesão, processabilidade e emissões de gases tóxicos; apresenta desempenho ligeiramente inferior em resistência química, custo, tenacidade e resistência aos raios UV.
• Sulfeto de polifenileno (PPS): O PEEK possui resistência térmica superior, tenacidade e controle de reflexos.
• Polietersulfona (PES): O PEEK oferece melhor desempenho em relação à temperatura, resistência ao desgaste, resistência química e resistência à fadiga.

O PEEK geralmente não é misturado com outros polímeros, mas pode formar misturas miscíveis com outros PAEKs e polieterimidas (PEI).

• Misturas de PEEK/PEI: Tg mais alto
• Misturas com PES e PPS: alta compatibilidade

Limitações do PEEK

• Alto custo – ideal para aplicações de alto desempenho.
• Requer processamento em alta temperatura.
• Vulnerável a ácidos sulfúrico, nítrico e crômico concentrados.
• Suscetível a halogênios e sódio.
• Baixa resistência aos raios UV

Aplicações do Poliéter Éter Cetona (PEEK)

O PEEK é utilizado em diversos setores, como aeroespacial, automotivo, elétrico, médico, químico e de engenharia. Os componentes típicos incluem rolamentos, peças de pistão, bombas, colunas de HPLC, válvulas de compressores e isolamento de cabos.

Indústria Automotiva

• Alternativa leve, com redução de ruído e funcionalidade integrada aos metais.
• Excelente interação entre superfícies secas e lubrificadas, desempenho mecânico e resistência à fadiga.
• Aplicações: vedações de unidades de pistão, juntas, rolamentos e peças móveis em transmissões, freios e sistemas de ar condicionado.

Aeroespacial

• Substituição de alumínio e outros metais
• Peças grandes e de alta precisão podem ser moldadas de forma eficiente sem necessidade de montagem.
• Aplicações:
  • Componentes do motor: suportam altas temperaturas e atrito
  • Partes externas: resistência à erosão causada pela chuva
  • Componentes internos: retardantes de chama, baixa emissão de fumaça/toxicidade.
  • Sistemas elétricos: proteção de fios e fibras

Serviços médicos e de saúde

• Alta resistência ao desgaste, ao calor, a produtos químicos e isolamento elétrico.
• Aplicações: instrumentos odontológicos, endoscópios, equipamentos de diálise
• Exemplos:
  • Cabos de seringa odontológica e caixas estéreis substituindo o alumínio.
  • Suporta até 3.000 ciclos de esterilização de alta pressão a aproximadamente 134 °C.
  • Mantém a resistência mecânica e a estabilidade hidrolítica.
  • Melhoria da biocompatibilidade de implantes

Elétrica e Eletrônica

• Excelente isolante para alta confiabilidade em variações de temperatura, pressão e frequência.
• Minimiza a contaminação no processamento de wafers.
• Aplicações:
  • Conectores coaxiais
  • Potenciômetros de microajuste montados em superfície (SMD)
  • Isoladores para equipamentos de controle ambiental submarinos

Outros mercados-chave

• Supera os metais em componentes industriais, químicos e de processamento.
• PEEK aprovado pela FDA para aplicações em contato com alimentos
• Exemplos:
  • Substituição de rotores de aço inoxidável em bombas regenerativas
  • Conectores para tubos e mangueiras para pressões de até 25.000 psi e temperaturas de até 260°C.