Comment choisir la bonne qualité de polyétheréthercétone (PEEK)

Le polyétheréthercétone (PEEK) est un polymère haute température réputé pour ses propriétés mécaniques, thermiques et chimiques exceptionnelles. Il est largement utilisé dans les industries aérospatiale, automobile, médicale et électronique.

Mais qu’est-ce qui distingue le PEEK des autres plastiques haute performance ? Pourquoi les ingénieurs choisissent-ils le PEEK plutôt que d’autres solutions ?

Dans ce guide, nous vous expliquerons comment le PEEK est fabriqué et sa structure moléculaire, et nous vous aiderons à choisir la qualité de PEEK idéale pour vos applications.

Qu'est-ce que le plastique PEEK ?

Le PEEK appartient à la famille des polyaryléthercétones (PAEK), qui comprend également le PEK, le PEEK, le PEEKK, le PEKK et le PEKEKK. Parmi ceux-ci, le PEEK est le plus répandu et le plus produit à grande échelle.

L'abréviation PEEK révèle sa structure chimique de base :

• Poly: de nombreuses unités répétitives (polymère)
• Éther: une liaison oxygène dans la chaîne
• Éther: une autre liaison oxygène
• Cétone : une liaison de groupe carbonyle (C=O)

Cette structure particulière confère au PEEK ses propriétés exceptionnelles. Depuis sa commercialisation au début des années 1980 par Imperial Chemical Industries (ICI, aujourd'hui intégrée à Victrex PLC), le PEEK est entièrement recyclable.

Comparaison des performances avec d'autres polymères haute température

Propriétés physiques

• Thermoplastique technique semi-cristallin haute performance
• Excellente résistance aux liquides et à la fatigue
• Insoluble dans les solvants courants et résistant à l'hydrolyse
• Résiste à la vapeur ou à l'eau sous haute pression pendant 1 000 heures sans dégradation.
• Stabilité dimensionnelle élevée, pureté intrinsèque et biocompatibilité

Propriétés mécaniques

• Excellente résistance à la traction, ténacité et résistance au fluage
• Propriétés de flexion et de traction équilibrées pour les applications à charge et température élevées
• Conserve son module de flexion à des températures très élevées
• Composants légers adaptés aux environnements difficiles

Propriétés thermiques

• Point de fusion élevé (Tm) : 343 °C
• Température de transition vitreuse élevée (Tg) : 143 °C
• Température d'utilisation continue : jusqu'à 260 °C

Propriétés électriques

• Résistivité élevée en volume et en surface
• Excellentes performances d'isolation sur une large plage de températures

inflammabilité

• Classement au feu V0 à une épaisseur de 1,45 mm
• Indice limite d'oxygène (LOI) : 35 %
• faibles émissions de fumée et de gaz toxiques

Matériaux renforcés

• Les fibres de verre ou de carbone améliorent le module de flexion, la résistance au fluage, la conductivité thermique et la température de déformation thermique.
• Le PEEK renforcé de fibres de carbone conserve ses performances à 299 °C avec des résistances à la traction allant jusqu'à 29 000 psi (~200 MPa).

PEEK comparé à d'autres polymères haute température

• Fluoropolymères : Le PEEK excelle en termes de résistance à la traction, de température de déformation thermique, de température de fonctionnement, d'adhérence, de facilité de mise en œuvre et d'émissions de gaz toxiques ; il est légèrement moins performant en matière de résistance chimique, de coût, de ténacité et de résistance aux UV.
• Sulfure de polyphénylène (PPS) : Le PEEK possède une résistance à la chaleur, une robustesse et un contrôle du flash supérieurs.
• Polyéthersulfone (PES) : Le PEEK offre de meilleures performances en température, une meilleure résistance à l'usure, une meilleure résistance chimique et une meilleure résistance à la fatigue.

Le PEEK n'est généralement pas mélangé à d'autres polymères, mais peut former des mélanges miscibles avec d'autres PAEK et des polyétherimides (PEI).

• Mélanges PEEK/PEI : Tg plus élevé
• Mélanges avec PES et PPS : haute compatibilité

Limites du PEEK

• Coût élevé – idéal pour les applications hautes performances
• Nécessite un traitement à haute température
• Sensible aux acides sulfurique, nitrique et chromique concentrés
• Sensible aux halogènes et au sodium
• Faible résistance aux UV

Applications du polyéther éther cétone (PEEK)

Le PEEK est utilisé dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, de l'électronique, du médical, de la chimie et de l'ingénierie. On le retrouve notamment dans des composants tels que les roulements, les pièces de pistons, les pompes, les colonnes HPLC, les soupapes de compresseurs et l'isolation des câbles.

Industrie automobile

• Alternative légère, insonorisante et fonctionnellement intégrée aux métaux
• Excellente interaction surface sèche/lubrifiée, performances mécaniques, résistance à la fatigue
• Applications : joints d’étanchéité pour pistons, joints d’étanchéité, roulements et pièces mobiles dans les transmissions, les freins et les systèmes de climatisation

Aérospatial

• Remplacement de l'aluminium et d'autres métaux
• Des pièces de grande taille et de haute précision peuvent être moulées efficacement sans assemblage.
• Applications :
  • Composants du moteur : résistent aux hautes températures et au frottement
  • Parties extérieures : résistance à l'érosion par la pluie
  • Pièces internes : ignifuges, faible dégagement de fumée/toxicité
  • Systèmes électriques : protection des câbles et des fibres

Médical et santé

• Haute résistance à l'usure, à la chaleur et aux produits chimiques, et isolation électrique
• Applications : instruments dentaires, endoscopes, équipements de dialyse
• Exemples :
  • Poignées de seringues dentaires et boîtes stériles remplaçant l'aluminium
  • Résiste à 3 000 cycles de stérilisation à haute pression à environ 134 °C
  • Maintient la résistance mécanique et la stabilité hydrolytique
  • Biocompatibilité améliorée pour les implants

Électricité et électronique

• Isolant de haute qualité pour une fiabilité optimale malgré les variations de température, de pression et de fréquence.
• Réduit la contamination lors du traitement des plaquettes
• Applications :
  • Prises de connecteurs coaxiaux
  • Potentiomètres micro-ajustables montés en surface (CMS)
  • Isolateurs pour équipements de contrôle environnemental sous-marins

Autres marchés clés

• Surpasse les métaux dans les composants industriels, chimiques et de transformation
• PEEK approuvé par la FDA pour les applications en contact avec les aliments
• Exemples :
  • Remplacement des turbines en acier inoxydable dans les pompes régénératives
  • Raccords pour tuyaux et flexibles supportant des pressions jusqu'à 25 000 psi et des températures jusqu'à 260 °C