英国威格斯（Victrex）PEEK 450CA30 是一款碳纤维（CF）增强的高性能半结晶聚醚醚酮（PEEK）材料，通过 30% 碳纤维填充实现了高强度、高刚性与低摩擦性能的平衡，适用于对轻量化、耐磨性和结构稳定性要求极高的精密部件。以下是其核心特性、应用场景及对比解析：

一、核心特性解析1. 碳纤维增强的力学性能

高强度与高刚性：

拉伸强度可达 180-200 MPa（纯 PEEK 约 90 MPa），弯曲模量高达 8.0-9.0 GPa（接近铝合金的 70 GPa），是玻纤增强 PEEK（如 PEEK 450G 弯曲模量约 4.5 GPa）的 2 倍以上。

碳纤维的刚性骨架结构赋予材料优异的抗蠕变性，在持续载荷下（如 200℃、50 MPa 应力）变形量仅为普通工程塑料的 1/5。

轻量化优势：

密度 1.65 g/cm³（钢为 7.8 g/cm³），同等强度下重量减少 80% 以上，适合替代金属制造航空航天、汽车等领域的承力结构件。

2. 半结晶结构与热稳定性

结晶特性：

结晶度约 35-40%，熔点 343℃，玻璃化转变温度 143℃，长期使用温度达 250℃（空气中），短期耐温可达 300℃。

半结晶结构使其在高温下仍保持良好的尺寸稳定性（线膨胀系数约 2.5×10⁻⁵/℃，仅为纯 PEEK 的 1/2），适合高温环境下的精密配合件。

3. 耐磨与低摩擦性能

摩擦系数：

干摩擦系数低至 0.15-0.20（测试条件：ASTM D1894，不锈钢对磨），优于玻纤增强 PEEK（如 PEEK 450G 摩擦系数约 0.30），接近含 PTFE 的润滑级 PEEK（如 PEEK 340LM 摩擦系数约 0.12）。

耐磨寿命：

磨损率低至 5×10⁻¹⁵ m³/(N・m)（标准测试：ASTM G99），是未填充 PEEK 的 1/10，适合高载荷滑动场景（如轴承、活塞环）。

4. 中流动性与加工适应性

熔融指数（MFI）：

流动性中等（380℃/2.16kg 时约 8-12 g/10min），优于碳纤维增强 + PTFE 填充的牌号（如 PEEK 450PF MFI 约 5 g/10min），可注塑成型中等复杂程度的零件（壁厚≥1.5mm）。

加工注意事项：

需更高的注塑压力（100-150 MPa）以确保碳纤维均匀分散，模具温度建议 130-160℃以促进结晶，减少成型后收缩（收缩率约 0.3-0.5%）。

5. 耐化学性与环境稳定性

化学抗性：

耐强酸（如 98% ）、强碱（如 40% 氢氧化钠）、有机溶剂（如柴油、液压油），但长期接触强氧化剂（如浓硝酸）可能导致表面氧化。

耐水解性：

在高压蒸汽（134℃，30 分钟循环）下性能保持率＞95%，适合医疗器械中需反复灭菌的部件。

二、典型应用领域

航空航天

发动机舱轻量化结构件（如涡轮增压器轴承、无人机机架）、耐磨损导轨（替代钛合金，减重 40%）。

汽车与轨道交通

新能源汽车电机端盖、变速箱同步器齿环（耐润滑油 + 低噪音）、高铁制动系统耐磨衬套（耐 200℃以上热空气）。

工业设备

化工泵机械密封环（耐腐蚀性介质）、高温风机叶轮（耐 300℃烟气）、半导体设备传输轴（高纯度 + 低析出）。

医疗器械

骨科植入物（如脊柱融合器，需射线可透性）、手术机器人关节轴承（耐消毒 + 低摩擦）。

运动器材

高端自行车轴承、滑雪板固定器轻量化部件（高强度 + 耐低温至 - 30℃）。

三、与其他 PEEK 牌号的对比牌号增强材料结晶度摩擦系数拉伸强度（MPa）弯曲模量（GPa）典型应用差异

PEEK 450CA30	30% 碳纤维	半结晶	0.15-0.20	180-200	8.0-9.0	高强度 + 高刚性 + 耐磨，航空航天 / 汽车
PEEK 450G	30% 玻璃纤维	半结晶	0.30 左右	130-150	4.0-4.5	通用高强度，成本较低
PEEK 340CA30	30% 碳纤维 + 15% PTFE	半结晶	0.10-0.15	160-180	7.0-8.0	超耐磨 + 自润滑，非食品级
PEEK 150GL30	30% 玻璃纤维	半结晶	0.20 以下	130-150	4.0-4.5	食品级 + 低摩擦，注塑流动性更高

注：

“CA” 通常代表碳纤维（Carbon）增强，“30” 表示碳纤维含量约 30%（质量比）。

摩擦系数测试条件：ASTM D1894，载荷 100 N，速度 0.4 m/s，对磨材料不锈钢。

关键差异：

PEEK 450CA30 vs. PEEK 450G：前者强度、刚性、耐磨性显著更高，适合替代金属；后者成本更低，适合普通结构件。

PEEK 450CA30 vs. PEEK 340CA30：前者不含 PTFE，适合纯力学承载场景；后者含 PTFE，摩擦系数更低，适合高载荷滑动场景（如压缩机活塞）。

四、加工与使用注意事项

成型工艺优化

料筒温度建议 370-390℃，避免碳纤维高温降解（＞400℃可能导致氧化）；模具需镀铬或抛光处理，减少碳纤维对模腔的磨损。

静电控制

碳纤维赋予材料导电性（体积电阻率＜10⁴ Ω・cm），可直接用于防静电场景（如电子元件托盘），但需注意接地防止火花。

替代金属的设计要点

利用材料各向异性（碳纤维取向方向强度更高），设计时需确保载荷方向与熔体流动方向一致，避免垂直方向力学性能下降（差异可达 20-30%）。

如需获取该材料的具体认证文件（如航空航天行业的 Nadcap 认证）或进行疲劳寿命测试数据，可提供更多技术参数要求，以便匹配应用方案