一句话结论:连续工作温度在 200℃ 以下、以静态载荷和耐腐蚀为主、且追求批量成本的零件,选 PPS(玻纤增强);连续工作温度 200–260℃、需要韧性与抗冲击、要反复蒸汽灭菌、或用于苛刻摩擦与金属减重替代的零件,选 PEEK。两者单价相差 5–8 倍,选型的本质是”不为用不上的性能付钱”。
一、材料特性对比表
下表数据取自主流牌号(PPS:Ryton R-4、Fortron 1140L4;PEEK:Victrex 450G / 450GL30)的公开技术数据表,测试条件已标注标准方法,实际以供应商 TDS 为准。
| 参数项 |
PPS 聚苯硫醚(纯树脂 / 40%GF) |
PEEK 聚醚醚酮(纯树脂 / 30%GF) |
测试标准 |
| 密度 (g/cm³) |
1.35 / 1.65 |
1.30 / 1.51 |
ISO 1183 |
| 玻璃化转变温度 Tg (℃) |
85–90 |
143 |
DSC |
| 熔点 Tm (℃) |
280–285 |
343 |
DSC |
| 热变形温度 HDT @1.8MPa (℃) |
110 / ≥260 |
152 / 315 |
ISO 75-2 |
| 长期连续使用温度 (℃) |
200–220 |
250(短期 300) |
UL RTI |
| 拉伸强度 (MPa) |
75–85 / 175–190 |
95–100 / 155–170 |
ISO 527 |
| 拉伸模量 (GPa) |
3.8 / 14–16 |
3.7 / 10–11 |
ISO 527 |
| 断裂伸长率 (%) |
2–3 / 1.3 |
40–45 / 2.2 |
ISO 527 |
| 缺口冲击强度 (kJ/m²) |
2–3 / 9–11 |
6–8 / 9–10 |
ISO 179-1eA |
| 线膨胀系数 (×10⁻⁶/K) |
50 / 20–25 |
45–55 / 22 |
ISO 11359 |
| 吸水率 24h (%) |
0.02–0.05 |
0.10–0.15 |
ISO 62 |
| 介电常数 @1MHz |
3.1 / 3.9 |
3.2 / 3.7 |
IEC 62631 |
| 阻燃等级 / 极限氧指数 |
V-0 @0.4mm / LOI 44–53% |
V-0 @1.45mm / LOI 35% |
UL94 / ISO 4589 |
| 注塑料温 / 模温 (℃) |
300–330 / 130–150 |
360–400 / 170–200 |
— |
| 2026 中国市场参考价 (元/kg) |
45–90(GF 料 40–70) |
320–520(进口牌号 550–780) |
市场询价区间 |
二、真正决定成败的四个差异
1. Tg 是隐藏的分水岭。PPS 的 Tg 只有约 88℃,超过这个温度纯树脂模量断崖式下跌,必须靠 40% 玻纤”撑住”刚性;PEEK 的 Tg 高达 143℃,在 120–140℃ 区间几乎不掉性能。如果零件长期工作在 90–140℃ 并承受持续载荷(螺栓预紧、弹性卡扣、密封压缩),PPS 的蠕变和应力松弛会明显大于 PEEK。
2. 韧性差距是量级差。PPS 纯树脂断裂伸长率仅 2–3%,本质是脆性材料,不适合卡扣、薄壁抗跌落和反复拆装;PEEK 纯树脂可达 40% 以上,能做过盈配合和承受冲击载荷。这一条经常是”便宜料失效”的真正原因。
3. 耐化学方向不同。200℃ 以下 PPS 无已知溶剂,耐酸、耐汽车油液(冷却液、机油、制冷剂)表现优异;但耐强碱、强氧化性酸和高温氯代溶剂较弱。PEEK 除浓硫酸、硝酸和卤代磺酸外几乎全能,且耐 134℃ 蒸汽灭菌 3000 次以上、抗辐照,这是医疗与半导体湿制程只能选 PEEK 的原因。
4. 加工门槛差一个台阶。PPS 结晶快、流动性好,可注塑 0.3mm 薄壁复杂件,成型周期短,普通注塑机即可;PEEK 需 400℃ 料筒和 180℃ 以上模温机,模具与设备投入更高,废料回用价值也更需管理。小批量时,加工成本占比会进一步放大 PEEK 的总成本劣势。
三、应用场景分析
| 典型场景 |
推荐材料 |
选型理由 |
| 汽车水泵叶轮、节温器壳、EGR 阀、燃油系统 |
PPS-GF40 |
≤180℃ 工况、耐冷却液与油液、尺寸稳定、成本敏感 |
| 电机绝缘骨架、新能源电控端盖、连接器(260℃ 回流焊) |
PPS-GF |
本质阻燃 V-0、吸水率极低、短时耐回流焊温度 |
| 半导体晶圆载具、CMP 保持环、真空腔体件 |
PEEK(纯树脂/CF) |
低金属离子析出、耐等离子与湿制程化学品、耐磨 |
| 医疗手术器械、可重复灭菌部件、植入件 |
PEEK(医疗级) |
134℃ 蒸汽灭菌循环、生物相容性、ISO 10993 认证体系 |
| 油气 ESP 部件、高温高压密封、抗爆炸减压件 |
PEEK |
250℃ 连续耐温 + 韧性,PPS 会脆裂 |
| 高速轴承保持架、活塞环、自润滑滑动件 |
PEEK-CF/PTFE 改性 |
PV 值高、摩擦系数低、抗蠕变 |
| 耐腐蚀泵阀内衬、绝缘垫片、家电耐热件 |
两者皆可 |
≤180℃ 静载优先 PPS;含冲击或热循环选 PEEK |
四、成本效益评估
不要只比单价,要比”单件材料成本”。以一个 20cm³ 的结构件为例:
| 方案 |
密度 |
单件重量 |
参考单价 |
单件材料成本 |
| PPS-GF40 |
1.65 g/cm³ |
33 g |
¥60/kg |
约 ¥1.98 |
| PEEK-GF30 |
1.51 g/cm³ |
30 g |
¥480/kg |
约 ¥14.5 |
约 7 倍差价。值得为 PEEK 付溢价的情形:失效代价高(产线停机、召回、人身安全);零件寿命可延长 2 倍以上;用来替代不锈钢/铝件实现减重 50%–70%;需要反复灭菌或洁净度认证。坚持用 PPS 更划算的情形:连续温度 ≤180℃、载荷以静态为主、年用量上万件、无强冲击与反复拆装。
若两端都不完全合适,可考虑中间档材料阶梯:PPA/PA10T(150–170℃,¥60–110/kg)→ PEI/Ultem(170℃、透明、¥180–260/kg)→ PPSU(180℃、耐蒸汽、¥200–300/kg)→ PEEK(250℃)。多数”PEEK 用超了”的项目,其实 PPA 或 PEI 就能解决。
五、选型建议:五个问题定方案
- 最高连续工作温度是多少?≤180℃ → PPS;180–250℃ → PEEK;>260℃ → 考虑 PEKK/PI 或金属。
- 是否承受冲击、跌落或反复装配?是 → PEEK(PPS 脆性风险高)。
- 是否接触强碱、蒸汽循环或需灭菌?是 → PEEK。
- 年用量与失效成本如何?大批量 + 低失效代价 → PPS;小批量 + 高失效代价 → PEEK 的单价劣势会被摊薄。
- 能否验证?务必要求供应商提供 DSC(熔点确认真伪)、TGA/灰分(玻纤含量核对)、以及 1.8MPa HDT 实测报告。
采购动作建议:先按上述五问锁定材料等级,再向 2–3 家供应商索取具体牌号 TDS 与批次 COA;对 PPS 重点核查灰分含量与流动性(MFR)批次波动,对 PEEK 重点核查牌号来源(纯树脂 vs 回料改性)与结晶度控制。样件阶段建议做 1000 小时热老化 + 目标介质浸泡试验,再冻结设计。