植入级PEEK拉伸强度测试

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发布时间：

2023-10-22 00:00

植入级PEEK用于骨科和牙科植入物，拉伸强度是关键力学指标，试验怎么做、标准怎么规定？本文讲清植入级PEEK的特点、相关标准、拉伸试验方法、典型值和注意事项。

14、植入级PEEK拉伸强度测试

01 植入级PEEK概述

PEEK（聚醚醚酮）是高性能热塑性塑料，力学性能、耐热性、耐化学性和生物相容性优异。植入级PEEK用于脊柱融合器、骨钉、骨板、牙科植入物等，需满足ISO 10993和ASTM F2026。分纯PEEK或碳纤维增强PEEK（CFR-PEEK）。拉伸强度反映抗拉伸破坏能力，影响植入物可靠性。

塑料，拉伸试验 (6)

02 相关标准

植入级PEEK材料规范为ASTM F2026-17。拉伸方法按ASTM D638（Type I试样）或ISO 527-1/2（1A型，对应GB/T 1040）。生物相容性按ISO 10993或GB/T 16886。

塑料，气动楔形拉伸夹具

03 拉伸强度试验方法

试样类型：ASTM D638 Type I哑铃（标距50mm、宽13mm、厚3.2或4mm），或ISO 527 1A型（标距50mm、宽10mm、厚4mm）。注塑或机加工制成，机加工需注意方向和表面质量。

速度：弹性段1mm/min，屈服后50mm/min（双速切换）。

设备夹具：电子万能试验机+1—5kN传感器+气动平推或楔形夹具，PEEK光滑需防滑夹具。

步骤：1.测尺寸（3点平均）；2.标记标距50mm；3.装夹装引伸计；4.1mm/min加载至屈服记录模量；5.切换50mm/min加载至断裂；6.记录最大力、屈服力、断裂伸长；7.算拉伸强度σt=Fmax/(b×h)、屈服、模量、伸长率。断裂应在标距内，夹具附近断裂作废。

塑料，拉伸试验 (5)

04 典型值

纯PEEK：拉伸强度90—100MPa，模量3.5—3.8GPa，伸长率20—50%。CFR-PEEK（30%碳纤维）：沿纤维方向强度150—200MPa、模量15—25GPa，伸长率1—3%（脆性），各向异性明显需测两方向。

05 特殊注意事项

试样制备：注塑或机加工，机加工需注意方向和表面质量（刀痕影响强度）。试样方向：注塑有分子取向，CFR-PEEK各向异性明显需测两方向。表面质量：表面应光滑无缺陷，划痕致应力集中降强度。灭菌影响：经环氧乙烷、伽马辐照、高压蒸汽后性能可能变化，需测灭菌前后。断裂应在标距内，夹具附近断裂作废。

06 试验设备需要满足的要求

以广州鲲鹏仪器有限公司生产的BOYI 2025电子万能试验机为例，设备可用于植入级PEEK拉伸试验。试验力示值误差≤±0.3%，可选1—5kN传感器适合PEEK；速度精度±0.1%，0.001—1000mm/min无级设定，可精确控制弹性段1mm/min和屈服后50mm/min，支持双速切换。可配套1级引伸计精确测模量和防滑夹具。Smartest软件自动算拉伸强度、屈服强度、弹性模量、断裂伸长率。

电子万能试验机38

结语

植入级PEEK拉伸测试按ASTM D638（Type I）或ISO 527（1A型），材料规范ASTM F2026，用哑铃试样（标距50mm），至少5个，状态调节23±2℃/50±5%RH至少40h，弹性段1mm/min屈服后50mm/min双速加载，用1—5kN传感器和1级引伸计，算拉伸强度σt=Fmax/(b×h)、屈服、模量、伸长率，断裂应在标距内。纯PEEK强度90—100MPa、模量3.5—3.8GPa，CFR-PEEK沿纤维150—200MPa、模量15—25GPa且各向异性明显。还需关注试样方向、表面质量、灭菌前后。配套1—5kN传感器、1级引伸计、双速切换、软件自动算指标的万能试验机，有助于提高植入级PEEK拉伸试验精度。