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聚醚醚酮具有熱固性塑料的耐熱性、化學穩定性和熱塑性塑料的成型加工性。聚醚醚酮還具有優異的耐熱性。其熱變形溫度為160℃，當用20%~30%的玻璃纖維增強時,熱變形溫度可提高到280~300℃。聚醚醚酮的熱穩定性良好，在空氣中420℃。2h情況下失重僅為2%，500℃時為2.5%,500℃時才產生的熱失重。聚醚醚酮的長期使用溫度約為200℃，在此溫度下，仍可保持較高的拉伸強度和彎曲模量，它還是一種非常堅固的材料，有優異的長期耐蠕變性和耐疲勞性能。
聚醚醚酮的電絕緣性能非常優異，體積電阻率約為10~10Ω·cm。它在高頻范圍內仍具有較小的介電常數和介電損耗。例如，在10Hz時，在室它的介電常數僅為3.2，介電損耗僅為0.02。
聚醚醚酮的化學穩定性也非常好，除濃硫酸外，幾乎對任何化學試劑都非常穩定，即使在較高的溫度下，仍能保持良好的化學穩定性。另外，它還具有佳的耐熱水性和耐蒸汽性。在200~250 ℃的蒸汽中可以長時間使用。
聚醚醚酮有很好的阻燃性，在通常的環境下很難燃燒，即使是燃燒，發煙量及有害氣體的釋放量也是很低的，甚至低于聚四氟乙烯等低發煙量的聚合物。此外.它還具有優良的耐輻射性。它對α射線、β射線、γ射線的抵抗能力是目前高分子材料中好的。用它包覆的電線制品可耐1.1×10Gy的γ射線。
聚醚醚酮在熔點以上有良好的熔融流動性和熱穩定性。因而具有熱塑性塑料的典型成型加工性能，因此可用注塑、擠出、吹塑、層壓等成型方法，還可紡絲、制膜。雖然聚醚醚酮熔融加工溫度范圍為360~400℃，但是由于它的熱分解溫度在520 ℃以上，因而它仍具有很寬的加工溫度范圍。
