聚醚醚酮基本結構單元由苯環、醚鍵(O)、酮基(>C=O)組成，重復單元為C6H4OC6H4CO。這種特殊線型結構賦予了PEEK超強熱穩固性、化學惰性。它主鏈上含有剛性芳香族環、柔性醚鍵交替排列，使得聚合物既有優良結晶能力又能保持一定柔性。另外，因為不存于酯鍵易水解官能團，PEEK表現出極強抗水解性能。
從化學角度來看，PEEK屬于半結晶型聚合物，具有較高熔點〔通常于343℃左右〕。這主要歸因于其緊密堆積晶區還有非晶區之間相對較低能量障礙。和此同時，PEEK還含自潤滑特性，這是因為其大分子鏈間存于少量游離端基，這些端基有助于減少摩擦系數并增強耐磨性。
聚醚醚酮特殊結構決定了它成為一種多功能材料，于眾多苛刻環境下都能顯現出非凡表現。隨著科技進步，相信未來PEEK將于更多行業發揮很大作用。
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