PEEK薄膜是PEEK除了作為工程塑料、纖維應用之外的一種重要形式，在國內應用領(lǐng)域主要為電子產(chǎn)品振膜、飛機隔音隔熱毯的隔熱膜層、耐熱絕緣帶和柔性印刷線(xiàn)路板。目前，PEEK薄膜主要依賴(lài)進(jìn)口，國內只有少數企業(yè)實(shí)現PEEK薄膜的工業(yè)化生產(chǎn)。
PEEK薄膜的基本性質(zhì)
PEEK是半結晶性聚合物，薄膜透光率、物理性能與聚合物分子鏈結構形態(tài)關(guān)系很大，PEEK 薄膜在高結晶度的狀態(tài)下呈現為不透明棕色，在無(wú)定形至低結晶度的狀態(tài)下呈透明淺棕色，下圖為制備的 PEEK 薄膜照片 。
PEEK薄膜密度為1.26~1.30 g/cm3，無(wú)定形態(tài)時(shí)密度為1.26g/cm3，PEEK薄膜的玻璃化轉變溫度為145℃，冷結晶峰溫度為174℃，熔點(diǎn)為 341℃。
對透光率為84.6 %、厚度為95μm的PEEK薄膜在250℃下加熱20min進(jìn)行熱處理。下圖為熱處理前后PEEK薄膜的廣角XRD譜圖，PEEK 屬于正交晶系，熱處理前薄膜結晶度較低，熱處理后PEEK薄膜有4個(gè)主要的衍射峰，分別出現在18.7°、20.6 °、22. 6 °、28.6°，分別對應110、111、200、211和202方向，其中211和202方向峰重疊，測試數據與文獻報道一致，由于PEEK是半結晶性聚合物，非晶區部分引起較高的衍射峰背景。
薄膜結晶度與透光率的關(guān)系
流延輥的溫度與轉速直接影響了薄膜的結構形態(tài)與厚度。透光率與結晶度的關(guān)系如表1所示，薄膜厚度相同時(shí)，結晶度越高，透光率越低。
薄膜霧度也可以反映出薄膜的顏色狀態(tài)，結晶度高，霧度數值增 大。結晶度為5 %以下時(shí)，薄膜呈高透明、高清晰狀態(tài)。
延膜力學(xué)性能分析
由于PEEK薄膜國內沒(méi)有標準，學(xué)術(shù)文獻中PEEK薄膜拉伸測試的方法不統一，拉伸速率對薄膜力學(xué)性能影響需要探究。
樣品拉伸強度表現出共同點(diǎn)，即拉伸速率對拉伸強度和斷裂伸長(cháng)率的影響不大，提高拉伸速率，屈服強度明顯提高。拉伸速率為100mm/min 時(shí)，薄膜的拉伸強度依然較高，本文PEEK薄膜力學(xué)性能在100 mm/min 的拉伸速度下進(jìn)行測試。
流延輥轉速對力學(xué)性能的影響如表3所示。在相同的擠出機溫度和螺桿轉速下，流延輥轉速不同會(huì )導致薄膜厚度的變化，流延輥轉速越高，薄膜越薄，因此薄膜在縱向方向有一定的拉伸，隨著(zhù)流延輥轉速的增加，拉伸變大。從縱向拉伸強度數據上看，拉伸強度隨流延輥轉速的提高而提高，從95μm薄膜的129 MPa提高到155 MPa，斷裂伸長(cháng)率隨流延輥轉速的提高而呈降低的趨勢，與趨勢相對應的，屈服強度提高 。從橫向拉伸數據上看，橫向拉伸強度隨流延輥轉速的提高而提高，但是斷裂伸長(cháng)率和屈服強度沒(méi)有明顯固定的趨勢。擠出溫度對薄膜力學(xué)性能存在影響，由于加工溫度高，熔融擠出過(guò)程中伴隨部分降解等副反應發(fā)生。PEEK的熔點(diǎn)峰值在340℃左右，DSC數據顯示350℃時(shí)已完全熔融，因此加工溫度在370℃以上可進(jìn)行加工 。通過(guò)在390、400、420℃擠出溫度下進(jìn)行力學(xué)性能比較，對PEEK材料的加工穩定性進(jìn)行驗證。
雙向拉伸薄膜的力學(xué)性能分析
PEEK薄膜在室溫下的斷裂伸長(cháng)率較高，但是流延薄膜的拉伸強度較低，在某些領(lǐng)域應用可能會(huì )受到一定限制。流延薄膜厚度的控制關(guān)鍵在于模頭，流延法制備的薄膜厚度公差較大，通過(guò)雙向拉伸的方法，會(huì )縮小薄膜厚薄公差。
同時(shí)，通過(guò)雙向拉伸的方法可以提高薄膜的拉伸強度。對樣品1#在170℃下進(jìn)行雙向拉伸測試，拉伸速率為0.3 m/min，當拉伸倍率超過(guò)縱向×橫向=2.5×2.5倍時(shí)，薄膜容易發(fā)生破裂，因此將拉伸倍率調整為縱向×橫向=2×2，以此研究雙向拉伸對薄膜性能影響。
將雙向拉伸的薄膜樣品12#與拉伸前樣品3#和厚度相當的樣品8#進(jìn)行力學(xué)性能比較，從表4可以看出，雙向拉伸可以大幅度提高薄膜的力學(xué)性能，縱向拉伸強度可以達到203MPa，但是斷裂伸長(cháng)率降低至76%，薄膜的屈服強度和彈性模量也有大幅度提高，即薄膜剛性好。
