Les plastiques, classés par température d'utilisation à long terme, peuvent être divisés en plastiques à usage général, en plastiques d'ingénierie et en plastiques à haute température, dont les plastiques à haute température sont également connus sous le nom de plastiques résistants à la chaleur, de plastiques à haute performance, de plastiques d'ingénierie spéciaux plastiques et ainsi de suite.
Les plastiques à usage général sont des plastiques qui sont utilisés pendant une longue période à des températures inférieures à 100 OC; Les cinq principaux plastiques à usage général comprennent le polyéthylène (polyéthylène, PE), le polypropylène (polypropylène, PP), le polystyrène (polystyrène, PS), le chlorure de polyvinyle (polyvinyle de chlorure (PVC) et l'acrylonitrile-butadiène copolymymymymymymat (ABS); Ils ont de faibles propriétés mécaniques mais sont largement utilisés dans les industries d'emballage, d'appareils électroménagers et de construction en raison de leur large gamme d'applications et d'excellentes propriétés de traitement.
Les plastiques d'ingénierie sont des plastiques qui sont utilisés pendant de longues périodes à des températures allant de 100 OC à 150 OC; Les cinq principaux plastiques d'ingénierie comprennent le polycarbonate (polycarbonate, PC), le polyoxyméthylène (polyoxyméthylène, POM), le polyester (polybutylène téréphtalate, PBT), le polyamide (polyamide, PA) et le polystyrène (polyphénylène, PA). Polyamide, PA) et oxyde de polyphénylène (PPO); Ils ont de bonnes propriétés mécaniques, une résistance chimique et une résistance à l'abrasion, grâce à l'ajout de modificateurs, peuvent optimiser le matériau, des plastiques d'ingénierie faciles à traiter sont largement utilisés dans les industries de l'automobile, de l'électronique et des machines.
Les plastiques à haute température sont des plastiques qui peuvent être utilisés pendant une longue période à des températures supérieures à 150 OC; Ils ont de nombreuses excellentes propriétés qui ne peuvent se manifester qu'à des températures de travail élevées, y compris de bonnes propriétés mécaniques et une excellente résistance chimique, mais aussi une résistance aux rayonnements, un retardateur de flamme et de bonnes propriétés électriques; Grâce à la modification, la stabilité dimensionnelle et la rigidité du matériau peuvent être améliorées tout en améliorant les propriétés de frottement et en ajustant la conductivité électrique; Dans les industries militaires, de l'aviation, de l'aérospatiale, de l'automobile et du pétrole et du gaz, en remplacement des métaux traditionnels et des céramiques, les plastiques à haute température continuent d'avoir des applications nouvelles et difficiles, devenant l'un des produits plastiques à la croissance la plus rapide.
1. Bridging Engineering Plastics to High Temperature Plastics - PPA, par.
Les polyamides aromatiques comprennent le polyamide semi-aromatique (polyphthalamide, PPA) et le polyamide entièrement aromatique (polyarylamide, para). En introduisant des segments de chaîne amide semi-aromatiques ou entièrement aromatiques contenant des anneaux de benzène dans la chaîne principale de la molécule de PA aliphatique, les propriétés mécaniques, la résistance à la chaleur et la stabilité dimensionnelle de l'AP conventionnelle sont améliorées.
Les principaux fournisseurs de PPA sont BASF, DuPont, DSM, EMS, Evonik, Kuraray, Mitsui, Sabic et Solvay, et les communs sont PA4T, PA6T, PA9T, PA10T et autres PPA.Table 1, prenant le Zytel® de DuPont à DuPont comme exemple , montre et compare les propriétés de PA6, PA66 et PPA. PPA, où le PPA est PA6T / XT (hexaméthylènediamine + méthylglutylènediamine + acide téréphtalique).
Les principaux fournisseurs de Para sont Dupont, Kolon, Solvay, Teijin et Tayho, etc., dont les plus célèbres sont le nomex de Dupont (polyisophthaloyl isophthalamide) et Kevlar (All-Parar-polyarylamide). Les principaux produits du produit. ), draps et fibres; Il n'a pas de point de fusion et commence à se décomposer à 370 OC ou plus; Il a une résistance diélectrique élevée et ses propriétés peuvent être comparées à PA6, PA66 et PPA. A commencé à se décomposer; Force diélectrique élevée, peut résister à la tension à court terme de 40 kV / mm; Bonne ténacité mécanique (papier isolant de 1,5 mm d'épaisseur, résistance à la traction de 1800 N / cm, allongement à 8,0%); En 220 OC, il peut être utilisé depuis longtemps pendant plus de dix ans; Résistance à la corrosion chimique, résistance à l'irradiation et ignifuge; Principalement utilisé pour l'isolation électrique (par exemple, transformateurs) et le retardateur de la flamme, etc. Pas de point de fusion, 427 oC au-dessus du début de la décomposition; Haute résistance, module élevé et ténacité (résistance à la traction des fibres de 3,6 GPa, module de traction de 130 GPa, allongement à la rupture de 3%); Utilisation à long terme de la température de 180 OC; Principalement utilisé comme fibres super fortes et matériaux de renforcement, utilisés dans les composants militaires, aéroniques et aérospatiaux et d'autres composants structurels.
2. Exemples de remplacement de l'acier par du plastique - PPS, Paek, Pi
Le sulfure de polyphénylène (PPS) est une résine thermoplastique semi-cristalline avec une liaison benzène-sulfure dans la chaîne principale de la molécule. .PPS peut être utilisé pendant une longue période à des températures allant de 180 à 220 OC avec une faible absorption d'eau et une bonne stabilité dimensionnelle. Il peut être utilisé pendant une longue période dans la plage de température de 180 à 220 OC, avec une très faible absorption d'eau et une bonne stabilité dimensionnelle. Après modification, il est largement utilisé comme matériau structurel dans les industries électroniques, électriques et automobiles. Le tableau 2, montre les propriétés de PPS avec le Fortron® de Celanese comme exemple.
Polyaryletherketon (PAEK) est un thermoplastique semi-cristallin, incluant principalement la polyétherkéclétone (PEK), la polyétheretheketone (PEEK), la polyétherketonketone (PEKK), etc. Pekk), etc. La différence entre les différentes variétés de PAEK est la composition chimique, l'ordre et la proportion d'éther cétone, la température de transition du verre de 143 à 175 OC, le point de fusion de 338 à 375 OC. La structure moléculaire Paek contient un cycle de benzène, avec de bonnes propriétés mécaniques, une isolation électrique et une résistance chimique; liaison éther et pour qu'il ait un flexible et peut être moulé avec la méthode de traitement thermoplastique. Les principaux fournisseurs de PAEK sont Akro-Plastic, Celanese, Evonik, Solvay et Victrex. Le tableau 3, par exemple, montre les propriétés de PEEK de Victrex. Il convient de mentionner que Powek se développe rapidement pour les fils d'impression 3D et les poudres, qui sont disponibles auprès de fournisseurs tels que Lehvoss, Indmatec, Solid Concepts et autres.
Le polyimide (PI) est un polymère contenant un imide (-co-nh-co-) sur la chaîne principale, y compris des types d'aliphatiques, semi-aromatiques et aromatiques Pi trois, à base amorphe, thermoplastique et thermoséting. Pi n'a pas de point de fusion significatif, une résistance à haute température allant jusqu'à 400 OC, des propriétés isolantes élevées; Largement utilisé dans le domaine de l'aviation, de l'aérospatiale, de la microélectronique, du nano, du cristal liquide, des membranes de séparation, du laser, etc. La principale forme de produit de Pi. Les principales formes de produit de Pi sont les films, les fibres, les mousses et les résines. 3e esese, Arakawa, Dupont, Kaneka, Mitsui, Taimide, etc. La résistance à la traction du film HN Pi de type 100 de DuPont en Kapton® est respectivement de 231 MPa et 139 MPa à 23OC et 200 OC, respectivement. 231 MPa et 139 MPa à 23OC et 200 OC, respectivement, et le module de traction était de 2,5 GPa et 2,9 GPa, respectivement.Table 4, par exemple, montre les propriétés des résines PI qui peuvent être utilisées pour le traitement du moulage par injection, en utilisant des mitsui Aurum® comme exemple.
Parmi les plastiques à haute température, les polyimides (PI) sont au sommet de la pyramide en termes de dimension de résistance à la température. Les polyimides sont produits par la polymérisation des dianhydrides et des diamines, et en introduisant davantage les liaisons éther et amides dans la chaîne principale, le polyéther-imide (PEI) et le polyamide-imide (PAI) peuvent être obtenus, respectivement. Pour les polyimides thermoplastiques disponibles dans le commerce, PI, PEI et PAI sont généralement représentés par Mitsui's Aurum®, Sabic's Ultem® et Solvay's Torlon®, respectivement. Le tableau 5 montre les propriétés de base des produits de ces trois fournisseurs. Il convient de noter que Sabic's Ultem® PEI a commencé à être utilisé dans les filaments d'impression 3D de Stratasys (Ultem® 9085). En résumé, les polyimides sont disponibles dans une grande variété de produits avec des performances globales exceptionnelles, allant des films, des fibres, des revêtements, des mousses et des composites, et peuvent être sélectionnés à des fins d'application.
Dans les plastiques à haute température, il existe une classe de matériaux amorphes avec une transmittance élevée (ASTM D1003), qui sont des plastiques transparents (transmittance de la lumière visible à des longueurs d'onde de 400 à 800 nm est supérieure à 80%) et ont des températures à résistance thermique plus élevées comparées Aux plastiques transparents courants, PS, PC et PMMA, qui sont capables de répondre aux exigences les plus strictes des matériaux à des températures élevées en cas de substitution des plastiques au verre.
3. Exemples de plastiques à la place du verre - PSU, PESU, PPSU, PAR
La polysulfone (PSU ou PSF) est une classe de résines thermoplastiques contenant -SO2- dans la chaîne principale, amorphe. Il existe trois principaux types de polysulfone, le PSU de type bisphénol A ordinaire, la polyéthersulfone (PESU) et la polyarylsulfone (PPSU), les formules structurelles des trois sont représentées dans la figure ci-dessous. La température d'utilisation à long terme de Polysulfone peut atteindre 180 OC, la résistance à la chaleur à court terme peut atteindre 220 OC, avec une bonne stabilité dimensionnelle, une isolation électrique, une résistance aux produits chimiques et à l'hydrolyse, principalement utilisé dans l'automobile, l'électricité et l'électricité, le ménage (contact alimentaire) Et d'autres champs, en particulier certaines parties transparentes, sont une bonne alternative au métal, au verre et à la céramique.
Actuellement, les principaux fournisseurs de polysulfone sont BASF, Sabic, Solvay, Sumitomo et ainsi de suite. Le tableau 6 montre les propriétés du PSU, du PESU et du PPSU à l'aide de Ultrason® de BASF comme exemple. Les trois peuvent être renforcés avec des fibres de verre et des fibres de carbone et traitées par moulage et extrusion d'injection.
Le polyarylate (PAR) est un composé polyaryle, une résine thermoplastique avec des anneaux de benzène et des liaisons ester dans la chaîne principale, et est amorphe.PAR a une bonne transmittance de lumière (près de 90%), une résistance à la chaleur, une récupération élastique, une résistance aux altération et une flamme à 90%), Propriétés issues, et est principalement utilisée dans les dispositifs de précision, les automobiles, les soins médicaux, la nourriture et les nécessités quotidiennes. Un représentant typique du PAR est U-Polymer® d'Unika, qui est une résine bisphénol. Polymer®, un copolymère de bisphénol A et d'acide téréphtalique et isophtalique. Le tableau 7 montre certaines des propriétés de U-polymère, et il convient de mentionner que la ténacité du PAR est nettement meilleure que celle des plastiques polysulfones.
4. Fonction spéciale Plastiques (fluoroplastiques) - PVDF, PTFE, PCTFE, etc.
Les fluoroplastiques sont des Polyalcanes dans lesquels certains ou tous les atomes d'hydrogène ont été remplacés par des atomes de fluor. Les six fluoroplastiques communs comprennent le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le tétrafluoroéthylène-perfluoroalkoxy, l'éther copolymère (polyfluoroalkoxy, PFA), l'éthylène propylène fluor ymer (pfavc). , FEP, éthylène-tétra-fluoroéthylène copolymère (éthylène-tétra-fluoro-éthylène, Etfe), fluorure de polyvinylidène (PVDF) et polychlorotrifluroéthylène (PCTEF). (PCTEF).
Dans l'ensemble, les fluoroplastiques ont une excellente résistance à la corrosion, une résistance à haute et basse température, un faible coefficient de frottement, une bonne lubrification et des propriétés diélectriques, et sont largement utilisés dans les produits chimiques, électroniques, électriques, aérospatiaux, machines, construction, médicament, automobile et Autres champs industriels. Les principales propriétés des six fluoroplastiques sont présentées dans le tableau 9, dont la viscosité de fonte PTFE est trop grande pour être utilisée dans le processus de moulage par injection; PFA, FEP, ETFE, PVDF et PCTEF ont de meilleures performances de traitement et peuvent être moulées par moulage par injection, extrusion et autres processus. À l'heure actuelle, les principaux fournisseurs de fluoroplastiques sont 3M, Chemours (anciennement Dupont Fluoroplastics), Dakin, Solvay, Arkema, etc. Comme PFA, FEP, ETFE, PVDF et PCTEF, ne conviennent pas aux moulures d'injection. Il convient de mentionner que certains fluoroplastiques, tels que le PVDF, ont des propriétés spéciales telles que la barrière et la piézoélectricité que les plastiques traditionnels à haute température n'ont pas, et se développent rapidement dans certaines nouvelles applications difficiles dans les batteries au lithium, les semi-conducteurs et autres industries.
En bref, les plastiques à haute température comprennent principalement le polyamide aromatique (PPA, le parA), le sulfure de polyphénylène (PPS), l'éther cétone (pic), le polyimide (PI), le polysulfone (PSU, PESU, PPSU), le polyarylate (PAR), le liquide Crystal Polymer (LCP) et plastiques fluor, etc., et leur utilisation à long terme de la température de 150 à 300 OC, les principales caractéristiques sont respectivement leurs principales caractéristiques comprennent une résistance à la chaleur élevée, une haute résistance, une transparence élevée, une fluidité élevée et une grande fluidité et élevé Résistance à la friction, etc., et les performances peuvent être encore améliorées par modification. Ces plastiques à haute température présentent leurs propres avantages et inconvénients, dans l'aérospatiale, l'automobile, l'électronique et d'autres industries, en plastique au lieu de l'acier, du plastique au lieu du verre (ou de la céramique) et une variété d'applications difficiles, nécessitent une sélection de matériaux et des produits différents et des produits pour répondre aux différentes exigences.
