PEEK具有突出熱穩固性，于連續使用條件下可承受高達260℃溫度。其玻璃化轉變溫度約為143℃，這意味著于此溫度以上，PEEK從硬質狀態逐漸轉變為較軟橡膠狀狀態。然而，就算于高溫下，PEEK仍能保持優良尺寸穩固性、機械性能，這是因為它擁有高度結晶分子結構。當溫度達到350℃時，PEEK開始分解，因此實際用途中應避免長時間暴露于超過這一溫度環境中。
另外，PEEK對溫度變化表現出優秀抗蠕變性能，就算于較高溫度下也能維持其形狀、尺寸。這種特性使得PEEK成為生產高溫工況下零部件很好選擇，例如汽車發動機部件、航空工業中精密零件還有半導體行業高溫環境設備。
值得注意是，雖然PEEK含優秀耐熱性，但其熔融溫度大約為343℃，所以于加工過程中要使用高溫注塑機或擠出機，并采取適當冷卻措施以防止過早固化影響成型質量。PEEK憑借其特殊溫度特性，于眾多行業顯現了大量用途前景。
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