Os plásticos, classificados por temperatura de uso a longo prazo, podem ser divididos em plásticos de uso geral, plásticos de engenharia e plásticos de alta temperatura, dos quais plásticos de alta temperatura também são conhecidos como plásticos resistentes ao calor, plásticos de alto desempenho, engenharia especial. e assim por diante.
Os plásticos de uso geral são plásticos usados por um longo período de tempo a temperaturas inferiores a 100 oC; Os cinco principais plásticos de uso geral incluem polietileno (polietileno, PE), polipropileno (polipropileno, PP), poliestireno (poliestireno, ps), cloreto de polivinil (cloreto de polivinil, PVC) e coolímero de acrílico-butadieno-estireno (ABSC); Eles têm baixas propriedades mecânicas, mas são amplamente utilizadas nas indústrias de embalagens, eletrodomésticos e construção devido à sua ampla gama de aplicações e excelentes propriedades de processamento.
Os plásticos de engenharia são plásticos usados por longos períodos de tempo a temperaturas que variam de 100 oC a 150 oC; Os cinco principais plásticos de engenharia incluem policarbonato (policarbonato, PC), polioximetileno (polioximetileno, POM), poliéster (polibutileno tereftalato, PBT), poliamida (poliamida, AF) e poli -ysenileno, PA). Poliamida, PA) e óxido de polifenileno (PPO); Eles têm boas propriedades mecânicas, resistência química e resistência à abrasão, através da adição de modificadores, podem otimizar o material, os plásticos de engenharia fáceis de processar são amplamente utilizados nas indústrias automotivas, eletrônicas e de máquinas.
Plásticos de alta temperatura, são plásticos que podem ser usados por um longo tempo a temperaturas superiores a 150 oC; Eles têm muitas propriedades excelentes que só podem se manifestar a altas temperaturas de trabalho, incluindo boas propriedades mecânicas e excelente resistência química, mas também resistência à radiação, retardador de chama e boas propriedades elétricas; Através da modificação, a estabilidade e a rigidez dimensional do material podem ser melhoradas, melhorando as propriedades de atrito e ajustando a condutividade elétrica; Nas indústrias militares, de aviação, aeroespacial, automotiva e de petróleo e gás, substituindo metais e cerâmica tradicionais, plásticos de alta temperatura continuam a ter aplicações novas e desafiadoras, tornando-se um dos produtos plásticos que mais crescem.
1. Bridging Engineering Plastics para plásticos de alta temperatura - PPA, para
As poliamidas aromáticas incluem poliamida semi-aromática (poliftalamida, PPA) e poliamida totalmente aromática (polirarialamida, parágrafo). Ao introduzir segmentos de cadeia de amida semiomáticos ou totalmente aromáticos contendo anéis de benzeno na cadeia principal da molécula de PA alifática, as propriedades mecânicas, a resistência ao calor e a estabilidade dimensional da AF convencional são aprimoradas.
Os principais fornecedores de PPA são BASF, DuPont, DSM, EMS, Evonik, Kuraray, Mitsui, Sabic e Solvay e os comuns são PA4T, PA6T, PA9T, PA10T e outros PPAs. , mostra e compara as propriedades de PA6, PA66 e PPA. PPA, onde o PPA é PA6T/XT (hexametilenodiamina + metilglutilenodiamina + ácido tereftálico).
Os principais fornecedores do para são Dupont, Kolon, Solvay, Teijin e Tayho, etc., os mais famosos dos quais são Nomex de Dupont (Isoftalamida de Polyisoftaloil) e Kevlar (All-Polyarylamida). Os principais formulários de produtos nomex são (Insulativos de papel ), folhas e fibras; Não tem ponto de fusão e começa a se decompor a 370 oC ou acima; Possui alta resistência dielétrica e suas propriedades podem ser comparadas com PA6, PA66 e PPA. Começou a se decompor; alta resistência dielétrica, pode suportar a tensão de 40 kV/mm de curto prazo; boa tenacidade mecânica (papel isolante de 1,5 mm de espessura, resistência à tração de 1800 N/cm, alongamento no intervalo 8,0%); Em 220 OC, pode ser usado por um longo tempo por mais de dez anos; Resistência a corrosão química, resistência à irradiação e retardador de chama; usado principalmente para isolamento elétrico (por exemplo, transformadores) e retardador de chama, etc. O formulário principal do produto kevlar é fibra e folha; Sem ponto de fusão, 427 OC acima do início da decomposição; Alta resistência, alto módulo e resistência (resistência à tração da fibra de 3,6 GPa, módulo de tração de 130 GPa, alongamento no intervalo 3%); uso a longo prazo da temperatura de 180 oC; Usado principalmente como fibras super-fortes e materiais de reforço, usados em militares, aviação e componentes aeroespaciais e outros componentes estruturais.
2. Exemplos de substituição de aço por plástico - PPS, Paek, Pi
O polifenileno sulfeto (PPS) é uma resina termoplástica e semi-cristalina com uma ligação de benzeno-sulfur na cadeia principal da molécula. Os principais fornecedores de PPs são Celaneses, Dic, Kureha, Polyplastics, Solvay, Toray, Tosoh e Zhejiang Nhu, .Pps podem ser usados por um longo período de tempo em temperaturas que variam de 180 a 220 OC com baixa absorção de água e boa estabilidade dimensional. Pode ser usado por um longo tempo na faixa de temperatura de 180 a 220 oC, com absorção de água muito baixa e boa estabilidade dimensional. Após a modificação, é amplamente utilizado como material estrutural nas indústrias eletrônicas, elétricas e automotivas. A Tabela 2 mostra as propriedades do PPS com o Fortron® da Celanese como exemplo.
Polyaryletheton (PAEK) é um semi-cristalino, termoplástico, incluindo principalmente poliocherotone (PEK), polietherethertonetone (PEEK), poliethertonetoneCetona (PEKK) e assim por diante. Pekk), etc. A diferença entre as várias variedades de paek é a composição química, a ordem e a proporção de cetona éter, a temperatura de transição vítrea de 143 a 175 oC, o ponto de fusão de 338 a 375 oC. A estrutura molecular do PAEK contém anel de benzeno, com boas propriedades mecânicas, isolamento elétrico e resistência química; A ligação éter e para ter um flexível e pode ser moldada com o método de processamento termoplástico. Os principais fornecedores de Paek são akro-plásticos, Celaneses, Evonik, Solvay e Victrex. A Tabela 3, por exemplo, mostra as propriedades do Peek de Victrex. Vale ressaltar que a PEEK está se desenvolvendo rapidamente para fios e pós de impressão 3D, disponíveis em fornecedores como Lehvoss, Indmatec, conceitos sólidos e outros.
A poliimida (PI) é um polímero contendo uma imide (-co-NH-co-) na cadeia principal, incluindo PI alifáticos, semi-aromáticos e aromáticos, três tipos, à base de amorfo, termoplásticos e termoendurecedores. O PI não possui ponto de fusão significativo, resistência a alta temperatura de até 400 oC, altas propriedades isolantes; amplamente utilizado no campo da aviação, aeroespacial, microeletrônica, nano, cristal líquido, membranas de separação, laser, etc. A principal forma do produto do PI. As principais formas de produto de Pi são filmes, fibras, espumas e resinas. 3E Etese, Arakawa, Dupont, Kaneka, Mitsui, Taimida, etc. A resistência à tração do filme de Dupont Type 100 Hn Pi fabricado de Kapton® é de 231 MPa e 139 MPa em 23oC e 200 OC, respectivamente. 231 MPa e 139 MPa em 23oC e 200 OC, respectivamente, e o módulo de tração foi de 2,5 GPa e 2,9 GPa, respectivamente. Aurum® como exemplo.
Entre os plásticos de alta temperatura, as poliimidas (PI) estão no topo da pirâmide em termos de dimensão da resistência à temperatura. As poliimidas são produzidas pela polimerização de diaidridos e diaminas e, introduzindo ainda mais as ligações de éter e amida na cadeia principal, podem ser obtidas poliéter-imida (PEI) e poliamida-imida (PAI), respectivamente. Para poliimidas termoplásticas disponíveis comercialmente, PI, PEI e PAI são tipicamente representados pelo Aurum® de Mitsui, Ultem® e Solvay's Torlon®, respectivamente. A Tabela 5 mostra as propriedades básicas dos produtos desses três fornecedores. Vale a pena notar que o Ultem® PEI da SABIC começou a ser usado nos filamentos de impressão 3D da Stratasys (UNTEM® 9085). Em resumo, as poliimidas estão disponíveis em uma ampla variedade de produtos com excelente desempenho geral, variando de filmes, fibras, revestimentos, espumas e compósitos e podem ser selecionados para uma variedade de fins de aplicação.
Em plásticos de alta temperatura, há uma classe de materiais amorfos com alta transmitância (ASTM D1003), que são plásticos transparentes (transmitância de luz visível em comprimentos de onda de 400-800nm está acima de 80%) e têm temperaturas mais altas resistentes ao calor comparadas em comparação Para plásticos transparentes comuns, PS, PC e PMMA, capazes de atender aos requisitos mais rigorosos para materiais a altas temperaturas no caso de substituir plásticos por vidro.
3. Exemplos de plásticos no lugar de vidro - PSU, PESU, PPSU, PAR
A polissulfona (PSU ou PSF) é uma classe de resinas termoplásticas que contêm -So2- na cadeia principal, amorfas. Existem três tipos principais de polissulfona, PSU do tipo bisfenol A comum, poliethersulfona (PESU) e polyarilsulfona (PPSU), as fórmulas estruturais dos três são mostradas na figura abaixo. A temperatura de uso a longo prazo da PolysulFone pode atingir 180 oC, a resistência ao calor a curto prazo pode ser de até 220 oC, com boa estabilidade dimensional, isolamento elétrico, resistência química e hidrólise, usada principalmente em automotivo, eletrônico e elétrico, doméstico (contato alimentar) E outros campos, especialmente algumas partes transparentes, são uma boa alternativa ao metal, vidro e cerâmica.
Atualmente, os principais fornecedores de polissulfona são BASF, SABIC, Solvay, Sumitomo e assim por diante. A Tabela 6 mostra as propriedades de PSU, PESU e PPSU usando o Ultrason® da BASF como exemplo. Todos os três podem ser reforçados com fibras de vidro e fibras de carbono e processados por moldagem por injeção e extrusão.
O polyarilato (PAR) é um composto polyaril, uma resina termoplástica com anéis de benzeno e ligações éster na cadeia principal e é amorfo.PAR tem uma boa transmitância de luz (perto de 90%), resistência ao calor, recuperação elástica, resistência ao intemperismo e fluxo propriedades retardantes e é usada principalmente em dispositivos de precisão, automóveis, cuidados médicos, alimentos e necessidades diárias. Um representante típico do PAR é o U-Polymer® da Unitika, que é uma resina de bisfenol. Polymer®, um copolímero de bisfenol A e ácido tereftálico e isoftico. A Tabela 7 mostra algumas das propriedades do polímero em U, e vale a pena mencionar que a resistência do PAR é significativamente melhor que a dos plásticos de polissulfone.
4. PLÁSTICOS DE FUNÇÃO ESPECIAIS (Fluoroplastics) - PVDF, PTFE, PCTFE, etc.
Os fluoroplásticos são polyalkanes nos quais alguns ou todos os átomos de hidrogênio foram substituídos por átomos de fluorina. The six common fluoroplastics include Polytetrafluoroethylene (PTFE), Tetrafluoroethylene-Perfluoroalkoxy Vinyl Ether Copolymer (Polyfluoroalkoxy, PFA), Fluorinated Ethylene Propylene (FEP), Ethylene-Perfluoroethylene (PEP), and Ethylene-Perfluoroalkoxy Vinyl Ether Copolymer (PFAVC). , FEP, copolímero de etileno-tetra-fluoroetileno (etileno-teta-fluoro-etileno, ETFE), fluoreto de polivinilideno (PVDF) e policlorotrifluroetileno (PCTEF). (PCTEF).
No geral, os fluoroplásticos têm excelente resistência à corrosão, resistência a alta e baixa temperatura, baixo coeficiente de atrito, boa auto-lubrificação e propriedades dielétricas e são amplamente utilizadas em produtos químicos, eletrônicos, elétricos, aviação, aeroespacial, máquinas, construção, medicina, automotivo e Outros campos industriais. As principais propriedades dos seis fluoroplásticas são mostradas na Tabela 9, das quais a viscosidade do derretimento da PTFE é muito grande para ser usada no processo de moldagem por injeção; PFA, FEP, ETFE, PVDF e PCTEF têm melhor desempenho de processamento e podem ser moldados por moldagem por injeção, extrusão e outros processos. Atualmente, os principais fornecedores de fluoroplásticos são 3M, Chemours (anteriormente Dupont Fluoroplastics), Dakin, Solvay, Arkema, etc. Os formulários do produto incluem perfis extrudados, pellets, filmes, pós, etc. Vale mencionar que alguns fluoropásticos, tal Como PFA, FEP, ETFE, PVDF e PCTEF, não são adequados para moldagem por injeção. Vale ressaltar que alguns fluoroplásticos, como o PVDF, têm propriedades especiais, como barreira e piezoeletricidade, que os plásticos tradicionais de alta temperatura não possuem e estão se desenvolvendo rapidamente em algumas novas aplicações desafiadoras em baterias de lítio, semicondutores e outros setores.
In short, high-temperature plastics mainly include aromatic polyamide (PPA, PARA), polyphenylene sulfide (PPS), polyarylene ether ketone (PEAK), polyimide (PI), polysulfone (PSU, PESU, PPSU), polyarylate (PAR), liquid Polímero de cristal (LCP) e plásticos de flúor, etc., e seu uso a longo prazo da temperatura de 150 a 300 oC, as principais características são respectivamente suas principais características incluem alta resistência ao calor, alta resistência, alta transparência, alta fluidez e alta Resistência ao atrito, etc., e o desempenho pode ser melhorado por modificação. Esses plásticos de alta temperatura têm suas próprias vantagens e desvantagens, nas indústrias aeroespaciais, automotivas, eletrônicas e outras indústrias, plástico em vez de aço, plástico em vez de vidro (ou cerâmica) e uma variedade de aplicações desafiadoras, requerem seleção de material e design de material diferente para atender aos vários requisitos.
