Cetona de poliéter éter

La poliéter éter cetona (PEEK) es un polímero termoplástico orgánico incoloro de la familia de las poliariletercetonas (PAEK), utilizado en aplicaciones de ingeniería. El polímero se desarrolló por primera vez en noviembre de 1978, y luego Victrex PLC, luego Imperial Chemical Industries (ICI) lo introdujo en el mercado a principios de la década de 1980.

Síntesis

Los polímeros PEEK se obtienen mediante polimerización por crecimiento escalonado mediante la dialquilación de sales de bisfenolato. Típica es la reacción de 4,4'-difluorobenzofenona con la sal disódica de hidroquinona, que se genera in situ por desprotonación con carbonato de sodio. La reacción se lleva a cabo a unos 300 °C en disolventes apróticos polares, como la difenilsulfona.

Propiedades

PEEK es un termoplástico semicristalino con excelentes propiedades de resistencia mecánica y química que se retienen a altas temperaturas. Las condiciones de procesamiento utilizadas para moldear PEEK pueden influir en la cristalinidad y, por lo tanto, en las propiedades mecánicas. Su módulo de Young es de 3,6 GPa y su resistencia a la tracción es de 90 a 100 MPa. PEEK tiene una temperatura de transición vítrea de alrededor de 143 °C (289 °F) y se funde alrededor de 343 °C (662 °F). Algunos grados tienen una temperatura de funcionamiento útil de hasta 250 °C (482 °F). La conductividad térmica aumenta casi linealmente con la temperatura entre la temperatura ambiente y la temperatura sólida. Es altamente resistente a la degradación térmica, así como al ataque de ambientes tanto orgánicos como acuosos. Es atacado por halógenos y ácidos fuertes de Brønsted y Lewis, así como por algunos compuestos halogenados e hidrocarburos alifáticos a altas temperaturas. Es soluble en ácido sulfúrico concentrado a temperatura ambiente, aunque la disolución puede llevar mucho tiempo a menos que el polímero se encuentre en una forma con una alta relación superficie-volumen, como un polvo fino o una película delgada. Tiene alta resistencia a la biodegradación.

Aplicaciones

PEEK se utiliza para fabricar artículos para aplicaciones exigentes, incluidos cojinetes, piezas de pistones, bombas, columnas de cromatografía líquida de alto rendimiento, válvulas de placas de compresores y aislamiento de cables eléctricos. Es uno de los pocos plásticos compatibles con aplicaciones de ultra alto vacío, lo que lo hace adecuado para las industrias aeroespacial, automotriz y química. PEEK se utiliza en implantes médicos, por ejemplo, en la creación de un cráneo de reemplazo parcial en aplicaciones neuroquirúrgicas.

PEEK se utiliza en dispositivos de fusión espinal y varillas de refuerzo. Es radiolúcido, pero es hidrofóbico, lo que hace que no se fusione completamente con el hueso. Los sellos y colectores de PEEK se usan comúnmente en aplicaciones de fluidos. PEEK también funciona bien en aplicaciones de alta temperatura (hasta 500 °F/260 °C). Debido a esto y a su baja conductividad térmica, también se utiliza en la impresión de fabricación de filamentos fusionados (FFF) para separar térmicamente el extremo caliente del extremo frío.

Opciones de procesamiento

PEEK se derrite a una temperatura relativamente alta (343 °C/649,4 °F) en comparación con la mayoría de los demás termoplásticos. En el rango de su temperatura de fusión, se puede procesar utilizando métodos de moldeo por inyección o extrusión. Es técnicamente factible procesar PEEK granular en forma de filamento e imprimir piezas en 3D a partir del material del filamento utilizando la tecnología de modelado por deposición fundida - FDM (o fabricación de filamento fundido - FFF). Se ha demostrado que los filamentos de PEEK producen dispositivos médicos hasta la clase IIa. Con este nuevo filamento, es posible utilizar el método FFF para diferentes aplicaciones médicas como prótesis dentales.

En su estado sólido, el PEEK se puede mecanizar fácilmente, por ejemplo, con máquinas de fresado CNC y se suele utilizar para producir piezas de plástico de alta calidad que son termoestables y aislantes tanto eléctrica como térmicamente. Los grados rellenos de PEEK también se pueden mecanizar con CNC, pero se debe tener especial cuidado para manejar adecuadamente las tensiones en el material.

PEEK es un polímero de alto rendimiento, pero su alto precio, debido a su complejo proceso de producción, restringe su uso solo a las aplicaciones más exigentes.

PEEK con memoria de forma en aplicaciones biomecánicas

PEEK no es tradicionalmente un polímero con memoria de forma; sin embargo, los avances recientes en el procesamiento han permitido un comportamiento de memoria de forma en PEEK con activación mecánica. Esta tecnología se ha expandido a aplicaciones en cirugía ortopédica.