PEEK是一种性能优异的特种工程塑料，可在250℃下长期使用，在高温下能保持较高的弯曲强度和压缩强度，刚性大，尺寸稳定性好，线膨胀系数小。
除浓硫酸外，几乎能耐任何化学药品；而且即使在较高温度下仍能保持良好的化学稳定性，同时其自身还具有阻燃性。
PEEK薄膜具有高的耐热性、良好的电气性能和力学性能，连续使用温度可达240℃,介电损耗低至0.001~0.003；透光率达到85.9%。特别是其耐化学药品性、耐水解性、耐放射线性等性能，即使在高性能薄膜中也相当突出。
一 、PEEK薄膜的制备方法
工业上PEEK薄膜主要有挤出流延法和挤出吹塑法两种制备方法。
（1）挤出流延法
PEEK薄膜由T形口模熔融挤出流延制备，口模温度须在400℃以上，挤出机螺杆可采用PA或PP薄膜用螺杆结构。为了使PEEK薄膜具有高的拉伸强度等优异性能，可对其进行单向或双向拉伸。
Li等通过挤出拉伸制备高强度PEEK薄膜，拉伸后拉伸强度达到了333MPa，几乎是未拉伸的4倍，这主要源于拉伸取向和结晶的协同作用。在拉伸速率、拉伸温度和拉伸比3个工艺参数中，拉伸比对薄膜拉伸强度的影响最为显著（见图1）。
图1 拉伸比对PEEK薄膜拉伸强度的影响
Na等通过双螺杆挤出机熔融共混制备了PEEK/聚醚砜包覆多壁碳纳米管（MWCNT）复合材料，并采用挤出流延法制备了薄膜。
用于宽带电磁干扰屏蔽时，薄膜表现出高热稳定性（5%质量损失时分解温度T5%为586℃)和良好的力学性能（PEEK/聚醚砜包覆MWCNTs质量比为91∶9时，拉伸强度为101MPa），优于先前报道的其他电磁屏蔽薄膜（表1）
表1 不同复合材料的电磁屏蔽效能、拉伸强度和T5 %
孙江华等采用挤出流延法制备了一系列PEEK薄膜，发现其拉伸强度随流延辊转速的增加从129MPa提高到155MPa；流延后双向拉伸可大幅度提高薄膜的力学性能，纵向拉伸强度可达203MPa。
PEEK薄膜，图源：威格斯
李文雷等通过双螺杆挤出机共混制备了PEEK/MWCNT复合材料，采用挤出流延法制备了薄膜。在MWCNT含量为0.68%（体积分数）时，薄膜的介电常数达367.2×103Hz，是纯PEEK薄膜的100倍左右；拉伸强度达到103.4MPa，使其适用于对力学性能有高要求的高介电常数材料。
（2）挤出吹塑法
PEEK薄膜也可以采用挤出吹塑法制备，可得到薄的薄膜，但难以得到宽幅薄膜。高正春等采用双螺杆三层共挤吹塑法制备了主要成分为PET/PEEK/PI（150/200/180，质量份数）复合薄膜。
HDPE 三层共挤吹膜机 图源：佛山市顺德区宏程实业有限公司
挤出时，主机螺杆转速100~200r/min，牵引速度5~10m/min，口模直径400mm，吹胀比3~5。复合薄膜水蒸气透过量低，剥离力大，热合强度大。
朱冠南等通过挤出吹塑法制备了厚度小于0.5mm的PEEK薄膜，薄膜各向同性，且具有较好的耐磨性。
二、 PEEK薄膜的改性
（1）共混与填充改性
宋文生等采用共混方法制备了一系列不同组成的磺化聚醚醚酮（SPEEK）与PSF共混薄膜，发现随PSF含量的增加，SPEEK/PSF薄膜的相分离行为加剧，室温下的阻醇性能得到提高；PSF含量为50%时，甲醇透过系数仅为1.3×10-7cm2/s，下降了88.3%。
磷钨酸
薛松等将SPEEK溶于二甲基乙酰胺中后加入磷钨酸（PWA），搅拌均匀后在玻璃板上延流成膜，干燥脱水后制得了复合材料质子交换膜。
磺化度为0.73的SPEEK复合材料膜在PWA掺杂量达0.45%和0.6%（与SPEEK的质量比）时，电导率都高于10-2S/cm，80℃左右时分别达到2.95×10-2S/cm和3.88×10-2S/cm，大大高于Na-fion®117膜的电导率。
（2）等离子体改性
INAGAKI等采用氧等离子体对PEEK薄膜改性，在表面引入C—O基团，提高其亲水性。与未经处理的薄膜相比（93°),用直接等离子体处理和远程氧等离子体处理的薄膜表面接触角大幅减小（56°~78°)。
杜鹏等采用离子注入的方法对PEEK薄膜改性，在表面产生结构极不完整的石墨相，从而使薄膜极性减小，与水的接触角增大，同时使其表面硬度和模量显著提高。
（3）接枝改性
Chen等通过二乙烯基苯的热接枝和苯乙烯磺酸乙酯的辐射接枝改性超薄PEEK薄膜，改性后薄膜在热水中表现出更高的水解稳定性，例如在95℃的水中非常稳定，5000h后质量未减少；且甲醇渗透率更低，为0.35×10-6cm2/s，不到Nafion®的1/7，可用作直接甲醇燃料电池的电解质膜。
50W直接甲醇燃料电池 图源：广州绿歌环保科技有限公司
Li等采用辐射诱导交联和接枝对PEEK薄膜改性，并制备了芳香烃电解质膜，其甲醇渗透率更低（图2），力学性能更高；在高温下在直接甲醇燃料电池中具有耐久性；在95℃时最大功率密度达到106mW/cm2。
图2 cPEEK和cPEEK-g-DVB电解质膜的甲醇渗透率与离子交换容量的关系
三、 PEEK薄膜的应用
PEEK薄膜主要应用领域为海水淡化、电子产品振膜、柔性印刷电路和薄膜电位器等。
Kiepfer等测量了纯PEEK薄膜、滑石填充的PEEK薄膜和不锈钢薄膜与人造海水的抗污性曲线，发现3种薄膜中，纯PEEK薄膜与所测物质之间的附着力最弱，这归因于其低极性、低粗糙度及均匀形貌。因此PEEK薄膜适用于热海水淡化过程中的原位清洗。
Hamada等通过辐射诱导接枝聚合制备含纳米SiO2的PEEK薄膜，其中纳米SiO2含量3%（质量分数）时薄膜表现出最高的拉伸强度（16.4MPa），分别是不含SiO2的薄膜和Nafion®212的1.27倍和1.64倍；膜电极组件离子交换容量达3.30mmol/g，在相对湿度为30%时最大功率密度为612mW/cm2，提高了7%。因此PEEK/纳米SiO2杂化膜的接枝电解质膜可用于燃料电池领域。
参考资料：杨超永等，高性能塑料薄膜制备方法及改性研究进展，中国塑料，2022;各公司官网
艾邦建有特种工程塑料产业链微信群，盛禧奥、杜邦、巴斯夫、DSM、可乐丽、EMS、索尔维、金发、杰事杰、新和成、德众泰、沃特等企业。
