聚醚醚酮（英文名称polyetheretherketone，简称PEEK），属于线性芳香族半结晶聚合物，含有交替排列的芳香环、醚键和酮基结构单元。芳香环赋予分子链较高的刚性和稳定性；醚键让分子链有一定的柔性；酮基则进一步提高了分子结构的稳定程度。这些结构单元连接在一起，形成了一条结构规整稳定的高分子长链。
这种结构上的平衡，使其具有良好的耐热性、耐化学腐蚀性、耐磨效果和机械稳定性，并且能够通过注塑、挤出、模压、喷涂、3D打印、拉丝、压延和预浸等多种成型工艺形成各种复杂的零部件。
当PEEK被应用于轴承、衬套、齿轮、密封件或管路等关键摩擦副部位时，其优异的耐磨性及自润滑特性成为应对持续摩擦、振动和冲击等苛刻工况的核心优势，使其在长期免维护、低摩擦、高可靠性的服役环境中表现出极佳的耐久性，能够进一步走向更极端的工程环境。
01｜什么是“自润滑”？
将两块材料贴在一起：一块向左，一块向右，互相接触并产生运动，在这个过程中，摩擦就发生了。摩擦是两个表面接触时，其上无数微小的凸起与缺陷不断发生碰撞、变形和剪切的过程；而降低摩擦最简单的方法之一，是在两块材料的表面加一点润滑油。油膜能把两个接触的表面隔开，达到降低摩擦阻力、减少磨损的效果，以此保持设备的正常运行。
然而，添加润滑油并不能解决所有工况下的摩擦问题。如果零件在海水环境中工作，润滑油很难长期保持性能；如果设备处于高温环境，传统润滑方式会因热作用而受限；如果传动装置安装在较难维护的位置，频繁拆装会降低效率；如果紧固件体积很小，复杂的润滑系统又难以介入。为保持生产连续和机器持续运转，引入自润滑材料成为破解上述难题的关键之道。
自润滑是一种利用固体润滑材料在摩擦界面形成润滑膜，从而实现自我润滑、降低磨损的技术。常见的高聚物自润滑材料包括PEEK、聚苯硫醚（PPS）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚酰亚胺（PI）等，具有摩擦系数低、耐磨损和耐化学腐蚀等特点。其中，PEEK材料因其性能均衡且加工流动性好，在自润滑应用中备受青睐。更有趣的是，当PEEK与PTFE复配形成PEEK/PTFE高分子合金，自润滑效果还会进一步提升。
02｜PEEK的自润滑原理
PEEK分子链中，芳香环、醚键和酮基构成了稳定的骨架结构，刚柔结合，既能抵抗形变又能吸收冲击，具备良好的综合性能。PEEK无需外加润滑油，即可在摩擦界面原位形成稳定的自润滑转移膜，有效降低摩擦系数；同时可避免传统润滑油在液体介质、腐蚀环境或高温高湿条件下易流失、乳化或失效的问题，提高应用可靠性。
PEEK自润滑转移膜的形成，是因为其分子链中的醚键、酮基等极性官能团能与不同材质的对摩面发生吸附；同时，摩擦热使PEEK表面软化，使其在法向载荷和剪切力的作用下发生塑性变形和材料转移。随后，摩擦过程中产生的磨屑被反复碾压、铺展到对摩面上，最终形成一层完整、致密的多层梯度薄膜，也即转移膜。这种转移膜不一定肉眼可见，但能够隔离摩擦副，使材料A与材料B之间的硬摩擦，转变为材料A ⇄ 转移膜 ⇄ 材料B的软摩擦。[1][2]
例如中研股份产品770G，是一款标准流动性的纯树脂粒料，广泛应用于生产PEEK型材的连续挤出。该产品具有优良的电气性能、耐腐蚀性、阻燃性和良好的机械加工性，尺寸稳定性优越，可使用车、刨、铣、磨等方式进行加工，并能实现较高的公差控制精度。在摩擦学性能方面，770G的摩擦系数虽高于同等流动性的碳纤增强770CA30、耐磨增强770FC30和770FE20，但凭借其高韧性、耐冲击、耐腐蚀、尺寸稳定及易加工等优势，仍是综合性能优异的轴承材料。
03｜PEEK/PTFE高分子合金的自润滑原理
聚四氟乙烯（PTFE）是一种以四氟乙烯作为单体聚合制备得到的高分子聚合物，分子链规整、无支链，C-F键沿螺旋构象排列，分子间作用力弱，在剪切力下极易发生分子链间的相对滑移。
当PTFE与其他物体对摩时，由于PTFE大分子容易被拉出结晶区，因而在摩擦初期就会向对摩面转移并原位形成低剪切强度的含氟（F）自润滑转移膜。这层薄膜中的PTFE大分子按滑动方向高度取向，且氟元素与对摩面形成F-M化学键（M为Fe或Al等金属），将转移膜牢固地“锚定”在对摩面上，从而降低摩擦系数[3]。
由于PTFE的表面能较低，导致其转移膜在对摩面上的附着性较差，因此单一组分的PTFE做摩擦材料时磨损较为严重。为改善这一不足，将PEEK和PTFE组合形成高分子合金体系。这一合金体系会出现新的界面与相结构，也会引入新的加工行为与磨损机制。合金化的关键在于实现“减摩”“增强”与“自润滑”的协同，让摩擦界面更加有利于长期滑动。
其中，PEEK作为高分子合金体系的连续相，是合金体系的主体，可以提供较好的机械承载能力、耐热性和尺寸稳定性；PTFE作为高分子合金体系的分散相，是合金体系的增强相，能有效降低接触界面的剪切阻力，减少摩擦损耗。当材料发生滑动时，PTFE分散相组分能参与形成具有减摩作用的转移膜，使摩擦界面由“PEEK/PTFE-对摩介质”的硬接触转变为“PEEK/PTFE-PTFE转移膜-对摩介质”的软接触。
| 性能指标 | 纯PEEK涂层 | PEEK/PTFE涂层 | 性能提升说明 |
|---|---|---|---|
| 摩擦系数 | 0.3-0.4 （干摩擦条件） | 0.08-0.25 | PTFE的固体润滑作用显著降低界面剪切阻力 |
| 磨损率 | 10−6 至 10−5 mm3/Nm | 10−8 至 10−7 mm3/Nm | PTFE转移膜减少直接接触，磨损降低1-2数量级 |
| 极限PV值 | 中等 （约3-5MPa.M/s） | 高 | PTFE润滑结合PEEK，承载能力提升耐极端工况 |
| 运行噪音 | 较高 （金属-聚合物接触） | 显著降低 （PTFE-PTFE转移膜接触） | 低摩擦系数减少振动与噪音生成 |
| 界面温升 | 明显 （摩擦功耗大） | 较低 （摩擦能耗减少30%-50%） | 减少热软化风险，延长部件寿命 |
例如中研股份产品770/550/330FC30，是30%碳纤、石墨和PTFE复合改性的标准流动性/中等流动性/高流动性PEEK材料，相比于PEEK纯树脂具有更低的摩擦系数，在高速低载和无油润滑的情况下，能保持良好的自润滑性能，与钢对摩时不会磨伤对摩面，广泛应用于汽车轴承支架、活塞密封、发动机传动装置和精密电子设备等零部件中。
04｜小结
材料的合理化应用与发展，是提升运动部件可靠性与服役寿命的关键。从轴承到齿轮、密封件到衬套、导轨到滑板、压缩机部件到汽车传动系统，PEEK及PEEK/PTFE高分子合金凭借其优异的自润滑性、高耐磨性、耐化学腐蚀和高温稳定性，融入到现代工业减摩耐磨应用的每一个关键节点中。
摩擦不会消失，载荷依旧传递。而藏在设备各个零部件中的PEEK及PEEK/PTFE高分子合金，仍然在一次次安静地滑动、旋转、冲击和摩擦中，完成自己的工作。没有油，不意味着没有润滑，最好的润滑往往就藏在材料本身的结构里面。
参考文献
[1] Zhu J , Ma L , Dwyer-Joyce R .Friction and wear behaviours of self-lubricating peek composites for articulating pin joints[J].Tribology International, 2020, 149(000):10.DOI:10.1016/j.triboint.2019.04.025
[2] Wang H , Li M , Liu D ,et al.Tribological properties tests and simulations of the nano-micro multilevel porous self-lubricating PEEK composites with ionic liquid lubrication[J].Journal of Materials Science, 2016,51(8):3917-3927.DOI:10.1007/s10853-015-9711-8.
[3]Deshwal D , Belgamwar S U , Bekinal S I .Experimental analysis of PTFE and PTFE/PEEK composites for ball bearing applications[J].Scientific Reports, 2025, 16(1):1-15.DOI:10.1038/s41598-025-31212-w.
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关于中研股份
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