El poliéter éter cetona ( PEEK ) es un polímero termoplástico orgánico incoloro de la familia de las poliariletercetonas (PAEK), que se utiliza en aplicaciones de ingeniería. Fue inventado en noviembre de 1978 [2] y comercializado a principios de los años 1980 por parte de Imperial Chemical Industries (ICI), que más tarde se convirtió en Victrex PLC . [3]
Los polímeros PEEK se obtienen mediante polimerización por crecimiento escalonado mediante la dialquilación de sales de bisfenolato . Una reacción típica es la de la 4,4'-difluorobenzofenona con la sal disódica de la hidroquinona , que se genera in situ mediante desprotonación con carbonato de sodio . La reacción se lleva a cabo a unos 300 °C en disolventes apróticos polares , como la difenilsulfona . [4] [5]
El PEEK es un termoplástico semicristalino con excelentes propiedades de resistencia mecánica y química que se mantienen a altas temperaturas. Las condiciones de procesamiento utilizadas para moldear el 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. [6] El 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). [4] La conductividad térmica aumenta casi linealmente con la temperatura entre la temperatura ambiente y la temperatura de solidus . [7] Es muy resistente a la degradación térmica , [8] así como al ataque de entornos orgánicos y acuosos. Es atacado por halógenos y ácidos fuertes de Brønsted y Lewis , así como algunos compuestos halogenados e hidrocarburos alifáticos a altas temperaturas. Es soluble en ácido sulfúrico concentrado a temperatura ambiente, aunque la disolución puede tardar mucho tiempo a menos que el polímero se presente en una forma con una alta relación superficie-volumen, como un polvo fino o una película delgada. Tiene una alta resistencia a la biodegradación.
El PEEK se utiliza para fabricar artículos para aplicaciones exigentes, incluidos cojinetes , piezas de pistón , bombas , columnas de cromatografía líquida de alto rendimiento , válvulas de placa de compresor 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. [9] El PEEK se utiliza en implantes médicos , por ejemplo, en la creación de un cráneo de reemplazo parcial en aplicaciones neuroquirúrgicas.
El PEEK se utiliza en dispositivos de fusión espinal y varillas de refuerzo. [10] Es radiotransparente , pero es hidrófobo, lo que hace que no se fusione completamente con el hueso. [9] [11] Los sellos y colectores de PEEK se utilizan comúnmente en aplicaciones de fluidos. El PEEK también funciona bien en aplicaciones de alta temperatura (hasta 260 °C/500 °F). [12] Debido a esto y a su baja conductividad térmica, también se utiliza en la impresión de fabricación de filamentos fundidos (FFF) para separar térmicamente el extremo caliente del extremo frío.
El PEEK se funde 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 mediante 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 mediante tecnología de modelado por deposición fundida - FDM (o fabricación de filamentos fundidos - FFF). [13] [14] Se ha demostrado que los filamentos de PEEK producen dispositivos médicos hasta la clase IIa . [15] Con este nuevo filamento, es posible utilizar el método FFF para diferentes aplicaciones médicas como dentaduras postizas .
En estado sólido, el PEEK se puede mecanizar fácilmente, por ejemplo, con fresadoras CNC , y se utiliza habitualmente para producir piezas de plástico de alta calidad que son termoestables y aislantes tanto eléctrica como térmicamente. Los grados de PEEK rellenos también se pueden mecanizar con CNC, pero se debe tener especial cuidado para gestionar adecuadamente las tensiones en el material.
El 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. [16]
El PEEK no es tradicionalmente un polímero con memoria de forma ; sin embargo, los avances recientes en el procesamiento han permitido que el PEEK tenga un comportamiento con memoria de forma con activación mecánica. Esta tecnología se ha extendido a aplicaciones en cirugía ortopédica . [17]