PEEK分子結構中，苯環賦予了材料優良剛性、熱穩固性，而醚鍵則提供了柔韌性、加工便利性。這種特殊結構使得PEEK能夠于高達260℃溫度下一直使用，并且仍能保持其物理特性。另外，因為其主鏈上沒有弱鍵或易降解基團，PEEK還表現出極好抗氧化性、抗輻射能力。
從微觀角度來看，PEEK屬于線型聚合物，于熔融狀態下具有較高流動性，便于注塑成型工藝操作；而于固態時，則出現出半結晶狀態，這不僅增強了它強度和韌性，和此同時也增強了耐磨耗性能。另外，通過改變聚合條件如溫度、壓力及催化劑種類參數，可以調控PEEK樹脂結晶度及其最終產品微觀形態，從而滿足不同用途場景需求。
正是基于其超強綜合性能還有可調節性強特點，聚醚醚酮成為了當今最成功特種工程塑料。
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