PEEK分子结构中，苯环赋予了材料优良刚性、热稳固性，而醚键则提供了柔韧性、加工便利性。这种特殊结构使得PEEK能够于高达260℃温度下一直使用，并且仍能保持其物理特性。另外，因为其主链上没有弱键或易降解基团，PEEK还表现出极好抗氧化性、抗辐射能力。
从微观角度来看，PEEK属于线型聚合物，于熔融状态下具有较高流动性，便于注塑成型工艺操作；而于固态时，则出现出半结晶状态，这不仅增强了它强度和韧性，和此同时也增强了耐磨耗性能。另外，通过改变聚合条件如温度、压力及催化剂种类参数，可以调控PEEK树脂结晶度及其最终产品微观形态，从而满足不同用途场景需求。
正是基于其超强综合性能还有可调节性强特点，聚醚醚酮成为了当今最成功特种工程塑料。
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