在医疗设备制造领域，聚醚醚酮（PEEK）凭借优异的生物相容性、耐高温性（长期使用温度可达 260℃）、耐化学腐蚀性及与人体骨骼接近的弹性模量，成为人工关节、手术器械配件、医疗导管等核心部件的首选材料。然而，PEEK 属于半结晶性高分子材料，熔体粘度高、成型窗口窄，在注塑成型过程中易出现填充不足、缩痕、翘曲变形等缺陷，直接影响配件的精度与生物安全性。据行业统计，未优化工艺下 PEEK 配件的注塑废品率可达 20%-30%。因此，针对 PEEK 材料特性优化注塑成型工艺参数，并建立完善的缺陷防治体系，是保障医用 PEEK 配件质量稳定的关键。
一、医用 PEEK 配件注塑成型工艺参数的精准优化
PEEK 注塑成型需围绕温度、压力、时间三大核心参数进行协同调控，结合配件的结构特点（如薄壁、复杂型腔）与精度要求（通常需达到 ±0.01mm），实现 “低缺陷、高精度” 成型。
（一）温度参数：控制结晶度与熔体流动性的核心
温度参数包括料筒温度、喷嘴温度与模具温度，直接影响 PEEK 的熔融质量与结晶行为。料筒温度需采用 “梯度升温” 模式，从进料段到喷嘴逐步升高：进料段温度控制在 300-320℃，避免原料过早熔融导致架桥；压缩段与均化段温度提升至 360-390℃，确保 PEEK 完全熔融且熔体粘度均匀（PEEK 熔体粘度对温度敏感，温度每升高 10℃，粘度可降低 15%-20%）；喷嘴温度需略高于均化段温度（380-400℃），防止熔体在喷嘴处冷却凝固形成 “冷料斑”。模具温度的设定需兼顾配件结晶度与成型效率，对于人工关节臼杯等承重配件，需将模具温度控制在 160-180℃，通过缓慢冷却提升结晶度（结晶度可达 40%-45%），增强配件力学强度；对于薄壁医疗导管配件，模具温度可适当降低至 120-140℃，缩短冷却时间的同时避免过度结晶导致的脆性增加。
（二）压力参数：保障填充与减少内应力的关键
压力参数涵盖注射压力、保压压力与背压，需根据配件结构动态调整。PEEK 熔体粘度高，注射压力需高于传统塑料（如 PP、ABS），一般设定为 120-180MPa：对于复杂型腔配件（如手术器械的齿形结构），采用 “分段注射” 模式，初始阶段以低压力（80-100MPa）缓慢填充，避免熔体高速冲击型腔产生气泡；填充后期提升压力至 150-180MPa，确保角落与细微结构完全充满。保压压力与保压时间需匹配配件收缩特性，保压压力通常为注射压力的 60%-80%（72-144MPa），保压时间控制在 5-15s，通过持续补料抵消 PEEK 冷却过程中的体积收缩（PEEK 成型收缩率约为 1.5%-2.5%），减少缩痕与凹陷。背压设定为 5-10MPa，可增强熔体混合均匀性，去除熔体中的气泡，提升配件致密度。
（三）时间参数：平衡成型效率与质量的边界
时间参数包括注射时间、冷却时间与保压时间，需根据配件壁厚优化。注射时间需控制在 2-8s，薄壁配件（壁厚＜1mm）采用短注射时间（2-4s），以高速填充减少熔体在型腔中的冷却；厚壁配件（壁厚＞5mm）则延长注射时间（5-8s），避免局部填充过快导致的内应力集中。冷却时间需根据模具温度与配件壁厚计算，通常为壁厚的 3-5 倍（如壁厚 3mm 的配件，冷却时间约为 9-15s），确保配件完全冷却定型后脱模，防止脱模时变形。
二、医用 PEEK 配件常见缺陷的针对性防治
PEEK 注塑过程中易出现填充不足、翘曲变形、气泡、飞边等缺陷，需结合工艺参数与模具设计进行系统防治。
（一）填充不足：从熔体流动性与模具设计双管齐下
填充不足多因熔体粘度高或模具进料系统设计不合理导致。工艺层面，可通过提升料筒温度（每升高 5℃可提升熔体流动性约 10%）、增加注射压力（最大不超过 200MPa，避免损伤模具）或延长注射时间（增加 2-3s）改善填充效果；模具层面，需优化浇口设计，对于薄壁配件采用扇形浇口或热流道系统，增大熔体进料面积；同时扩大流道直径（建议≥8mm），减少熔体流动阻力，例如某医疗设备企业通过将流道直径从 6mm 增至 10mm，配合料筒温度提升至 380℃，使 PEEK 导管配件的填充不足率从 15% 降至 2% 以下。
（二）翘曲变形：控制结晶均匀性与内应力
翘曲变形主要源于 PEEK 结晶不均匀与内应力集中。工艺优化方面，可通过降低模具温度梯度（将上下模温差控制在 5℃以内）、延长冷却时间（增加 3-5s），使配件各部位结晶速率一致；同时采用 “阶梯式保压”，逐步降低保压压力（从 144MPa 降至 72MPa），减少保压阶段产生的内应力。模具设计上，需采用对称式型腔布局，避免熔体填充路径差异导致的应力不均；对于长条形配件（如脊柱固定棒），在模具型腔两侧设置 “应力释放槽”，通过局部材料缓冲抵消收缩应力，某骨科器械厂商采用该方案后，PEEK 脊柱棒的翘曲量从 0.15mm 降至 0.03mm，满足临床精度要求。
（三）气泡与飞边：精准调控压力与模具精度
气泡多因熔体中混入空气或原料含水量过高（PEEK 吸水性低，但水分超过 0.02% 会导致水解），防治需从原料预处理与工艺控制入手：注塑前需将 PEEK 原料在 120-140℃下干燥 4-6h，去除水分；同时提升背压至 8-12MPa，增强熔体排气效果。飞边则因注射压力过高或模具合模间隙过大导致，需将注射压力降低 5%-10%，同时检查模具导柱、导套的磨损情况，确保合模间隙控制在 0.005mm 以内，避免熔体溢出形成飞边（医用配件不允许存在飞边，否则需人工打磨，易产生金属杂质污染）。
三、医用 PEEK 配件注塑的质量保障体系
除工艺参数优化与缺陷防治外，还需建立全流程质量管控体系：原料采购环节选择符合医疗级标准（如 ISO 10993）的 PEEK 树脂，每批次进行纯度与杂质检测；成型过程中采用在线监测技术，通过红外传感器实时监测料筒温度，利用压力传感器记录注射与保压曲线，确保参数稳定性；成品检测环节采用三坐标测量仪检测尺寸精度，通过金相显微镜观察内部结晶结构，借助拉力试验机测试力学性能，全方位保障医用 PEEK 配件的安全性与可靠性。
医用 PEEK 配件的注塑成型是 “材料特性、工艺参数、模具设计” 协同作用的系统工程。通过精准优化温度、压力、时间参数，针对性防治填充不足、翘曲变形等缺陷，同时构建全流程质量管控体系，不仅能降低废品率、提升生产效率，更能保障配件的生物安全性与临床适用性。随着医疗设备向 “微创化、个性化” 发展（如 3D 打印定制 PEEK 假体），未来还需进一步融合仿真技术（如 Moldflow 模拟填充过程）与智能算法，实现 PEEK 注塑工艺的自适应优化，推动医用高分子材料加工向更高精度、更优性能方向迈进。
