Τα πλαστικά, που ταξινομούνται με θερμοκρασία μακροχρόνιας χρήσης, μπορούν να χωριστούν σε πλαστικά γενικής χρήσης, πλαστικά μηχανικών και πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας, από τα οποία τα πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας είναι επίσης γνωστά ως πλαστικά ανθεκτικά στη θερμότητα, πλαστικά υψηλής απόδοσης, ειδικά πλαστικά μηχανικά και ούτω καθεξής.
Τα πλαστικά γενικής χρήσης είναι πλαστικά που χρησιμοποιούνται για μεγάλο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από 100 oC. Τα πέντε κύρια πλαστικά γενικής χρήσης περιλαμβάνουν πολυαιθυλενίου (πολυαιθυλενίου, ΡΕ), πολυπροπυλένιο (πολυπροπυλένιο, ρΡ), πολυστυρένιο (πολυστυρένιο, PS), πολυβινυλοχλωρίδιο (πολυβινυλοχλωρίδιο, PVC) και ακρυλονιτρίλιο-βουταδιενίου-στυρο-στυρόλιο. Έχουν χαμηλές μηχανικές ιδιότητες, αλλά χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες συσκευασίας, οικιακών συσκευών και κατασκευών λόγω του ευρέος φάσματος εφαρμογών τους και των εξαιρετικών ιδιοτήτων επεξεργασίας.
Τα πλαστικά μηχανικών, είναι πλαστικά που χρησιμοποιούνται για μεγάλες χρονικές περιόδους σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 100 OC έως 150 oC. Τα πέντε μεγάλα πλαστικά μηχανικής περιλαμβάνουν πολυανθρακικό (πολυανθρακικό, PC), πολυοξυμεθυλενο (πολυοξυμεθυλένιο, POM), πολυεστέρα πολυεστέρας, πολυαμίδιο (πολυαμίδιο, ΡΑ) και πολυστυένιο (πολυοξυλενίου, ΡΑ). Πολυαμίδιο, ΡΑ) και πολυφαινυλενοξείδιο (PPO). Έχουν καλές μηχανικές ιδιότητες, χημική αντίσταση και αντοχή στην τριβή, μέσω της προσθήκης τροποποιητών, μπορούν να βελτιστοποιήσουν το υλικό, η εύκολη επεξεργασία πλαστικών μηχανικών χρησιμοποιείται ευρέως σε βιομηχανίες αυτοκινήτων, ηλεκτρονικών και μηχανημάτων.
Πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας, είναι πλαστικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασίες υψηλότερες από 150 oC. Έχουν πολλές εξαιρετικές ιδιότητες που μπορούν να εκδηλωθούν μόνο σε υψηλές θερμοκρασίες εργασίας, συμπεριλαμβανομένων καλών μηχανικών ιδιοτήτων και εξαιρετικής χημικής αντοχής, αλλά και αντίστασης ακτινοβολίας, επιβραδυντικών φλόγας και καλών ηλεκτρικών ιδιοτήτων. Μέσω της τροποποίησης, η σταθερότητα διαστάσεων και η ακαμψία του υλικού μπορεί να βελτιωθεί κατά τη βελτίωση των ιδιοτήτων τριβής και την προσαρμογή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Στις βιομηχανίες στρατιωτικών, αεροπορικών, αεροδιαστημικών, αυτοκινήτων και πετρελαίου και φυσικού αερίου, αντικαθιστώντας τα παραδοσιακά μέταλλα και κεραμικά, τα πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας εξακολουθούν να έχουν νέες και προκλητικές εφαρμογές, καθιστώντας ένα από τα ταχύτερα αναπτυσσόμενα πλαστικά προϊόντα.
1. Πλαστικά γεφύρωσης σε πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας - PPA, παράγραφος
Τα αρωματικά πολυαμίδια περιλαμβάνουν ημι-αρωματικό πολυαμίδιο (πολυφθαλαμίδιο, ΡΡΑ) και πλήρως αρωματικό πολυαμίδιο (πολυαρυλαμίδιο, παράγραφος). Με την εισαγωγή ημι-αρωματικών ή πλήρως αρωματικών τμημάτων αλυσίδας αμιδίου που περιέχουν δακτυλίους βενζολίου στην κύρια αλυσίδα του αλειφατικού μορίου ΡΑ, οι μηχανικές ιδιότητες, η αντίσταση στη θερμότητα και η διαστασιακή σταθερότητα της συμβατικής ΡΑ ενισχύονται.
Οι κύριοι προμηθευτές της PPA είναι οι BASF, Dupont, DSM, EMS, Evonik, Kuraray, Mitsui, Sabic και Solvay και οι κοινές είναι PA4T, PA6T, PA9T, PA10T και άλλοι PPAs.Table 1, λαμβάνοντας το Dupont's Zytel® ως παράδειγμα ως παράδειγμα , δείχνει και συγκρίνει τις ιδιότητες των PA6, PA66 και PPA. PPA, όπου το ΡΡΑ είναι PA6T/XT (εξαμεθυλενοδιαμίνη + μεθυλολουτυλενοδιαμίνη + τερεφθαλικό οξύ).
Οι κύριοι προμηθευτές του Para είναι οι DuPont, Kolon, Solvay, Teijin και Tayho, κλπ., Οι πιο διάσημοι από τους οποίους είναι το χαρτί του DuPont (Polyisophthaloyl Isophalamide) και το Kevlar (All-Para-Polyarylamide). ), φύλλα και ίνες. Δεν έχει σημείο τήξης και αρχίζει να αποσυντίθεται σε 370 oc ή παραπάνω. Έχει υψηλή διηλεκτρική αντοχή και οι ιδιότητές του μπορούν να συγκριθούν με τα PA6, PA66 και PPA. Άρχισε να αποσυντίθεται. Υψηλή διηλεκτρική αντοχή, μπορεί να αντέξει βραχυπρόθεσμη τάση 40 kV/mm. καλή μηχανική σκληρότητα (πάχος 1,5 mm χαρτί μονωτικής, αντοχή εφελκυσμού 1800 N/cm, επιμήκυνση σε διάλειμμα 8,0%). σε 220 oC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα για περισσότερο από δέκα χρόνια. Χημική αντοχή στη διάβρωση, αντίσταση ακτινοβολίας και επιβραδυντικό φλόγας. που χρησιμοποιείται κυρίως για ηλεκτρική μόνωση (π.χ. μετασχηματιστές) και επιβραδυντικό φλόγας κλπ. Η κύρια μορφή προϊόντος Kevlar είναι ίνες και φύλλο. Δεν υπάρχει σημείο τήξης, 427 OC πάνω από την αρχή της αποσύνθεσης. Υψηλή αντοχή, υψηλό μέτρο και σκληρότητα (αντοχή σε εφελκυσμό ινών 3,6 GPa, μέτρο εφελκυσμού 130 GPa, επιμήκυνση σε διάλειμμα 3%). μακροπρόθεσμη χρήση της θερμοκρασίας 180 oC. Χρησιμοποιείται κυρίως ως υπερ-ισχυρές ίνες και ενισχυτικά υλικά, που χρησιμοποιούνται σε στρατιωτικά, αεροπορικά και αεροδιαστημικά και άλλα δομικά συστατικά.
2. Παραδείγματα αντικατάστασης χάλυβα με πλαστικό - PPS, PAEK, PI
Το πολυφαινυλενίου σουλφίδιο (PPS) είναι μια θερμοπλαστική, ημι-κρυσταλλική ρητίνη με δεσμό βενζολίου-σουλφούρ στην κύρια αλυσίδα του μορίου. Οι .pps μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 180 έως 220 oC με χαμηλή απορρόφηση νερού και καλή σταθερότητα διαστάσεων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα στην περιοχή θερμοκρασίας από 180 έως 220 oC, με πολύ χαμηλή απορρόφηση νερού και καλή σταθερότητα διαστάσεων. Μετά την τροποποίηση, χρησιμοποιείται ευρέως ως δομικό υλικό στις ηλεκτρονικές, ηλεκτρικές και αυτοκινητοβιομηχανίες. Ο Πίνακας 2, δείχνει τις ιδιότητες του PPS με το Fortron® του Celanese ως παράδειγμα.
Το πολυαρυλοτεθκετόν (PAEK) είναι ένα ημι-κρυσταλλικό, θερμοπλαστικό, κυρίως συμπεριλαμβανομένης της πολυαιθυκεκετόνης (PEK), της πολυαιθυκεθκετόνης (PEEK), της πολυαιθυκετόνεκετον (PEKK) κ.ο.κ. PEKK), κλπ. Η διαφορά μεταξύ των διαφόρων ποικιλιών του PAEK είναι η χημική σύνθεση, η τάξη και η ποσοστό του αιθέρα κετόνης, η θερμοκρασία μεταβατικής γυάλας από 143 έως 175 oC, το σημείο τήξης από 338 έως 375 oC. Η μοριακή δομή PAEK περιέχει δακτύλιο βενζολίου, με καλές μηχανικές ιδιότητες, ηλεκτρική μόνωση και χημική αντίσταση. δεσμός με αιθέρα και έτσι ώστε να έχει εύκαμπτο και μπορεί να διαμορφωθεί με τη μέθοδο θερμοπλαστικής επεξεργασίας. Οι κύριοι προμηθευτές της PAEK είναι Akro-Plastic, Celanese, Evonik, Solvay και Victrex. Ο Πίνακας 3, για παράδειγμα, δείχνει τις ιδιότητες του Peek από το Victrex. Αξίζει να σημειωθεί ότι η PEEK αναπτύσσεται ταχέως για καλώδια και σκόνες εκτύπωσης 3D, τα οποία διατίθενται από προμηθευτές όπως Lehvoss, Indmatec, Solid Concepts και άλλες.
Το πολυϊμίδιο (PI) είναι ένα πολυμερές που περιέχει ένα imide (-Co-NH-Co-) στην κύρια αλυσίδα, συμπεριλαμβανομένων των αλειφατικών, ημι-αρωματικών και αρωματικών PI τριών ειδών, άμορφων, θερμοπλαστικών και θερμοθεραπείας. Το PI δεν έχει σημαντικό σημείο τήξης, αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία μέχρι 400 oC, υψηλές μονωτικές ιδιότητες. Χρησιμοποιείται ευρέως στον τομέα της αεροπορίας, της αεροδιαστημικής, της μικροηλεκτρονικής, του νανο, του υγρού κρυστάλλου, των μεμβρανών διαχωρισμού, του λέιζερ κλπ. Η κύρια μορφή προϊόντος του PI. Οι κύριες μορφές προϊόντων του PI είναι ταινίες, ίνες, αφροί και ρητίνες. 3e Etese, Arakawa, Dupont, Kaneka, Mitsui, Taimide κλπ. Η αντοχή σε εφελκυσμό του DuPont's Type 100 HN PI μεμβράνη από Kapton® είναι 231 MPa και 139 MPa σε 23oC και 200 OC, αντίστοιχα. 231 MPa και 139 MPa σε 23oC και 200 OC, αντίστοιχα, και ο συντελεστής εφελκυσμού ήταν 2,5 GPa και 2,9 GPa, αντίστοιχα. Aurum® ως παράδειγμα.
Μεταξύ των πλαστικών υψηλής θερμοκρασίας, τα πολυϊμίδια (PI) βρίσκονται στην κορυφή της πυραμίδας όσον αφορά τη διάσταση αντίστασης στη θερμοκρασία. Τα πολυϊμίδια παράγονται από τον πολυμερισμό των διανυδριδίων και των διαμινών και με την περαιτέρω εισαγωγή δεσμών αιθέρα και αμιδίου στην κύρια αλυσίδα, μπορούν να ληφθούν πολυαιθερικά (PEI) και πολυαμίδιο-εμιδίου (ΡΑΙ), αντίστοιχα. Για τα εμπορικά διαθέσιμα θερμοπλαστικά πολυιμίδια, τα ΡΙ, ΡΕΙ και ΡΑΙ αντιπροσωπεύονται συνήθως από το Aurum® του Mitsui, το ULTEM® της SABIC και το Torlon® του Solvay, αντίστοιχα. Ο Πίνακας 5 δείχνει τις βασικές ιδιότητες των προϊόντων από αυτούς τους τρεις προμηθευτές. Αξίζει να σημειωθεί ότι το ULTEM® PEI της SABIC έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται στα 3D νημάτια εκτύπωσης της Stratasys (ULTEM® 9085). Συνοπτικά, τα πολυϊμίδια διατίθενται σε μια μεγάλη ποικιλία προϊόντων με εξαιρετική συνολική απόδοση, που κυμαίνονται από ταινίες, ίνες, επικαλύψεις, αφροί και σύνθετα υλικά και μπορούν να επιλεγούν για διάφορους σκοπούς εφαρμογής.
Σε πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας, υπάρχει μια κατηγορία άμορφων υλικών με υψηλή μετάδοση (ASTM D1003), τα οποία είναι διαφανή πλαστικά (μετάδοση ορατού φωτός σε μήκη κύματος των 400-800nm είναι πάνω από 80%) και έχουν υψηλότερες θερμοκρασίες που συγκρίνονται σε κοινά διαφανή πλαστικά, PS, PC και PMMA, τα οποία είναι σε θέση να ανταποκριθούν στις αυστηρότερες απαιτήσεις για υλικά σε υψηλές θερμοκρασίες στην περίπτωση υποκατάστασης πλαστικών για γυαλί.
3. Παραδείγματα πλαστικών στη θέση του γυαλιού - psu, pesu, ppsu, par
Η πολυσουλφόνη (PSU ή PSF) είναι μια κατηγορία θερμοπλαστικών ρητινών που περιέχουν -SO2- στην κύρια αλυσίδα, άμορφη. Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι πολυσουλφόνης, συνηθισμένης δισφαινόλης A-Type PSU, πολυαιθερουλφόνης (PESU) και πολυαρυλολφόνης (PPSU), οι δομικοί τύποι των τριών παρουσιάζονται στο παρακάτω σχήμα. Η μακροπρόθεσμη θερμοκρασία χρήσης της Polysulfone μπορεί να φτάσει τα 180 OC, η βραχυπρόθεσμη αντοχή στη θερμότητα μπορεί να είναι μέχρι 220 oc, με καλή σταθερότητα διαστάσεων, ηλεκτρική μόνωση, αντίσταση χημικής και υδρόλυσης, που χρησιμοποιείται κυρίως στην αυτοκινητοβιομηχανία, ηλεκτρονική και ηλεκτρική, νοικοκυριό (επαφή με τρόφιμα) Και άλλα πεδία, ειδικά μερικά διαφανή μέρη, είναι μια καλή εναλλακτική λύση για το μέταλλο, το γυαλί και τα κεραμικά.
Επί του παρόντος, οι κύριοι προμηθευτές της πολυσουλφόνης είναι οι BASF, SABIC, Solvay, Sumitomo και ούτω καθεξής. Ο Πίνακας 6 δείχνει τις ιδιότητες των PSU, PESU και PPSU χρησιμοποιώντας το Ultrason® της BASF ως παράδειγμα. Και οι τρεις μπορούν να ενισχυθούν περαιτέρω με γυάλινες ίνες και ίνες άνθρακα και να υποβληθούν σε επεξεργασία με χύτευση και εξώθηση με έγχυση.
Το πολυαρυλικό (PAR) είναι μια πολυαρυλική ένωση, μια θερμοπλαστική ρητίνη με δακτυλίους βενζολίου και εστερικούς δεσμούς στην κύρια αλυσίδα και είναι άμορφη. Το PAR έχει καλή μεταφορά φωτός (περίπου 90%), αντίσταση θερμότητας, ελαστική ανάκαμψη, αντίσταση καιρού και φλόγα Οι επιβραδυντικές ιδιότητες και χρησιμοποιούνται κυρίως σε συσκευές ακριβείας, αυτοκίνητα, ιατρική περίθαλψη, τρόφιμα και καθημερινές ανάγκες. Ένας τυπικός αντιπροσωπευτικός του PAR είναι το U Unitika's U-Polymer®, το οποίο είναι ρητίνη δισφαινόλης. Polymer®, ένα συμπολυμερές δισφαινόλης Α και τερεφθαλικού και ισοφθαλικού οξέος. Ο Πίνακας 7 δείχνει μερικές από τις ιδιότητες του U-πολυμερούς και αξίζει να σημειωθεί ότι η ανθεκτικότητα του PAR είναι σημαντικά καλύτερη από αυτή των πλαστικών πολυσουλφόνης.
4. Πλαστικά ειδικής λειτουργίας (φθορεοπλαστικά) - PVDF, PTFE, PCTFE, κλπ .
Τα φθορεοπλαστικά είναι πολυαλκάνια στα οποία κάποια ή όλα τα άτομα υδρογόνου έχουν αντικατασταθεί από άτομα φθορίου. Τα έξι κοινά φθοροοπλαστικά περιλαμβάνουν πολυτετραφθοροαιαιθυλένιο (PTFE), τετραφλουοροαιθυλενίου-πελαροαλλοξυτοξυ-βινυλαιθέρα (PepeLene-Perylene-Vinylene-Vinylene-Vinfolene-VIN (PFAVC). , FEP, συμπολυμερές αιθυλενίου-τετρα-φθοροαιαιθυλενίου (αιθυλεν-τετρα-φθορο-αιθυλένιο, ETFE), φθορίδιο πολυβινυλιδενίου (PVDF) και πολυχλωροτριφλουροαιαιθυλένιο (PCTEF). (PCTEF).
Συνολικά, τα φθορεοπλαστικά έχουν εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση, αντοχή σε υψηλή και χαμηλή θερμοκρασία, χαμηλό συντελεστή τριβής, καλές αυτο-λανθάνουσες και διηλεκτρικές ιδιότητες και χρησιμοποιούνται ευρέως σε χημικές, ηλεκτρονικές, ηλεκτρικές, αεροπορικές, αεροδιαστημικές, μηχανήματα, κατασκευή, ιατρική, αυτοκινητοβιομηχανία και Άλλα βιομηχανικά πεδία. Οι κύριες ιδιότητες των έξι φθοροφλαστικών παρουσιάζονται στον Πίνακα 9, του οποίου το ιξώδες τήγματος PTFE είναι πολύ μεγάλο για να χρησιμοποιηθεί στη διαδικασία χύτευσης με έγχυση. Τα PFA, FEP, ETFE, PVDF και PCTEF έχουν καλύτερη απόδοση επεξεργασίας και μπορούν να διαμορφωθούν με χύτευση με έγχυση, εξώθηση και άλλες διαδικασίες. Επί του παρόντος, οι κύριοι προμηθευτές φθορεοπλαστικών είναι 3Μ, Chemours (πρώην DuPont Fluoroplastics), Dakin, Solvay, Arkema, κλπ. Καθώς τα PFA, FEP, ETFE, PVDF και PCTEF δεν είναι κατάλληλα για χύτευση με έγχυση. Αξίζει να σημειωθεί ότι κάποια φθορεοπλαστικά, όπως το PVDF, έχουν ειδικές ιδιότητες όπως εμπόδιο και πιεζοηλεκτρική ενέργεια που δεν διαθέτουν παραδοσιακά πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας και αναπτύσσονται γρήγορα σε ορισμένες προκλητικές νέες εφαρμογές σε μπαταρίες λιθίου, ημιαγωγούς και άλλες βιομηχανίες.
Εν ολίγοις, τα πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας περιλαμβάνουν κυρίως αρωματικό πολυαμίδιο (PPA, παράγραφος), πολυφαινυλενίου σουλφίδιο (PPS), πολυαρυλενίου κετόνη (κορυφή), πολυαιμίδιο (ΡΙ), πολυσουλφόνη (PSU, PESU, PPSU), πολυαρυλαϊκό (PAR), υγρό, Τα πλαστικά κρυστάλλου (LCP) και τα πλαστικά φθορίου κλπ. Και η μακροπρόθεσμη χρήση της θερμοκρασίας των 150 έως 300 oc, τα κύρια χαρακτηριστικά είναι αντίστοιχα τα κύρια χαρακτηριστικά τους περιλαμβάνουν υψηλή αντοχή στη θερμότητα, υψηλή αντοχή, υψηλή διαφάνεια, υψηλή ρευστότητα και υψηλή Αντίσταση τριβής, κλπ. Και η απόδοση μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω με τροποποίηση. Αυτά τα πλαστικά υψηλής θερμοκρασίας έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία, την ηλεκτρονική και άλλες βιομηχανίες, το πλαστικό αντί του χάλυβα, το πλαστικό αντί του γυαλιού (ή των κεραμικών) και μια ποικιλία προκλητικών εφαρμογών, απαιτούν διαφορετική επιλογή υλικού και σχεδιασμό προϊόντων για να ικανοποιήσει τις διάφορες απαιτήσεις.
