當PEEK暴露于高溫環境中時，其分子結構開始有變化。，于大約340°C左右，PEEK會有部分降解，釋放出揮發性物質如苯酚小分子。這一過程是可逆，意味著于冷卻后，PEEK可以恢復到原始狀態。然而，如果溫度持續升高并超過其熔點〔約360°C〕，則會有不可逆熱分解，導致材料強度下降甚至完全失效。
值得注意是，盡管PEEK具有優良耐熱性，但長時間處于極端高溫下仍會影響其性能。例如，一直暴露于250°C以上環境中也許會加速老化過程，降低韌性并增加脆性。另外，紫外線輻射也會加劇這種老化效應，因此于實際用途中通常要采取防護措施來延長使用壽命。
雖然PEEK能夠于相當高溫度下保持穩固，但為了確保最佳性能，必須根據具體用途場景合理控制使用條件，并注意避免不必要熱損傷。通過精確控制加工參數、環境因素，可以充分利用PEEK材料優勢，滿足很多苛刻工況需求。
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