MSc. Elias Augusto Soares, da redação.

 

O poli(éter-éter-cetona) ou PEEK – abreviação baseada em seu nome em inglês polyetheretherketone –, pode ser considerado um dos polímeros termoplásticos com melhor desempenho no que se refere à exposição a altas temperaturas (até 260 °C sob uso contínuo) atrelada à baixa densidade (aproximadamente 1,3 g/cm³) e alta resistência química e mecânica. Trata-se de um material que detém um dos mais elevados índices de biocompatibilidade, o que o torna forte candidato ao emprego em aplicações médicas exigentes, como substituto de materiais metálicos.

 

 

O PEEK foi sintetizado pela primeira vez por volta 1977 e introduzido no mercado no início dos anos 1980. Segundo H.Wiebeck e J.Harada, autores do livro Plásticos de Engenharia: tecnologia e aplicações, o PEEK – que pertence à família das policetonas –, é autoextinguível com baixa emissão de fumaça, possui excepcional resistência química, térmica e mecânica, resistência ao desgaste e estabilidade hidrolítica.

 

Essas características favorecem, por exemplo, seu uso na medicina, uma vez que ele também é biocompatível, pode ser continuamente esterilizado, possui resistência à exposição a exames de imagem de alta frequência como raios-X e ressonância magnética, além de ser um dos polímeros mais estáveis sem grande necessidade de aditivação. O PEEK atinge altos índices de estabilidade dimensional, resistência à fadiga, resistência química, longa vida útil e é fortemente utilizado como substituto ao alumínio, aço inoxidável e titânio (sendo até 80% mais leve e até cinco vezes mais resistente mecanicamente).

 

Na indústria, esse material pode ser processado como outros termoplásticos embora requeira uma temperatura elevada para sua fusão. Ainda assim, o PEEK pode ser processado por meio de moldagem por compressão ou por injeção (em que se recomenda moldes aquecidos de 160 a 190 °C para obter uma boa cristalização e minimizar o empenamento) para fabricação de componentes pequenos e/ou complexos. Na extrusão de perfis, tarugos, tubos e chapas, esses semiacabados podem ser cortados e usinados em máquinas CNC para fabricação de peças e componentes finais. Em extrusão de filmes, cilindros de resfriamento a 50 °C resultam em material amorfo transparente e cilindros a 170 °C geram material opaco e altamente cristalino.

 

O PEEK ainda é aplicado em impressão 3D em equipamentos por FDM que atinjam a temperatura de sua fusão e possuam sistema de mesa aquecida em cerca de 120 °C. Atualmente, esse material é fornecido em pó, grânulos (pellets), filmes e películas, filamento ou como semiacabado.

 

O primeiro tópico de desvantagem desse material é seu preço elevado. Entretanto, o valor agregado dos componentes, em aplicações sofisticadas, faz jus ao investimento. É passível de ataque químico por halogênios e ácidos fortes (solúvel em ácido sulfúrico concentrado à temperatura ambiente), bem como alguns compostos halogenados e hidrocarbonetos alifáticos em altas temperaturas.

 

Tais fatores, incluindo seu custo, fazem com que o PEEK seja escolhido frequentemente para ser empregado em aplicações com altos requisitos mecânicos e baixa densidade, principalmente nos setores aeroespacial, médico, automotivo, de eletrônicos, energético e industrial. Em peças e componentes como próteses e órteses, implantes (vértebras, odontológicos, craniais, ósseos em geral), engrenagens, buchas, roscas, rolamentos, pistões, itens militares, mancais, peças eletrônicas de alta precisão, conectores, válvulas, implantes, filmes de isolamento, revestimento de cabos, embalagens para esterilização, recipiente interno de panela elétrica de arroz, diafragmas de fones e microfones, componentes para smartphones, revestimento anticorrosão em metais, entre outros.

 

 

A família das policetonas engloba, além do PEEK, que é o mais fabricado e utilizado em escala, o poli(étercetona) (PEK) e outros menos conhecidos como PAEK, PEEKK, PEKEKK, PEKK e PK. Além disso, o PEEK é empregado em algumas poucas blendas com outros polímeros de alta performance, em compostos com nanocargas de carbono ou em materiais compósitos, em que seu desempenho como matriz é melhorado com a adição de fibras (de aramida, carbono ou vidro) originando novos grades.

 

Por se tratar de um polímero termoplástico, o PEEK pode ser plenamente reciclado pelo método de reciclagem mecânica, embora a alta temperatura necessária, seu alto custo e baixo volume sejam pouco vantajosos. O PEEK pode ser identificado pelo símbolo “♹” (sete) na simbologia da ABNT para reciclagem. Confira os fabricantes e fornecedores desse polímero em nosso Guia de Resinas Termoplásticas. Para saber mais, consulte a seção de Literatura em nosso site www.arandanet.com.br/revista/pi

 

 

A ciência do material

 

A rota para obtenção do PEEK se dá por meio da reação de policondensação especial (que envolve substituições nucleofílicas, ou seja, alguns átomos nos monômeros são substituídos por outros durante a reação, permitindo a posterior formação dos grupos funcionais éter) em que átomos de flúor de um dos precursores são substituídos por átomos de oxigênio.

 

 

A estrutura totalmente aromática do PEEK, que pode ser visualizada na figura acima, contribui para sua alta resistência a altas temperaturas. Como a ligação entre as cadeias dessa estrutura complexa é mais forte do que normalmente obtida por poliadição, a rotação e deslizamento das cadeias é mais difícil, levando a maiores índices de resistência, dureza e pontos de fusão mais elevados.

 

Propriedades típicas*

Nome e sigla: poli(éter-éter-cetona) (PEEK) – [en. polyetheretherketone]

Classificação: polímero de alta performance

Origem: Sintético (policondensação)

Fórmula química: (C₁₉H₁₂O₃)_n

Comportamento mecânico: termoplástico

Organização molecular: semicristalino

Densidade (sólido): 1,31 g/cm³

Contração volumétrica: 0,1 a 1,4 %

Temperatura de transição vítrea (Tg): 150 °C

Temperatura de fusão (Tm): 343 °C

Temperatura de processamento: 370 a 410 °C

Temperatura de uso contínuo: tempo longo até 260 °C | tempo curto até 300 °C

Secagem: Recomenda-se 2 horas a 175 °C ou 4 horas a 150 °C

 

*Os dados atribuídos às propriedades do polímero são valores médios obtidos na literatura e junto a fornecedores de materiais.

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