Cercetarea și dezvoltarea în domeniul chimiei polimerilor și al științei materialelor au fost semnificative la mijlocul secolului al XX-lea. Plasticele și polimerii au fost create ca urmare a acestor cercetări și dezvoltări. Aceste materiale au avut capacitatea de a rezista la temperaturi ridicate. Au fost create inițial sulfura de polifenilenă și politetrafluoroetilena, care s-au dovedit a face față și a rezista la temperaturi mai ridicate în comparație cu materialele plastice tradiționale. În anii 1970, industria aerospațială a generat o cerere și o cerință semnificative de polimeri sau materiale plastice pentru temperaturi ridicate. Eforturile depuse pentru a obține materiale ușoare, cu caracteristici mecanice și termice remarcabile, au dus la crearea unor polimeri precum numeroase tipuri de poliamide și polietertercetonă.

În cele din urmă, părțile metalice ale motoarelor aeronavelor și componentele structurale ale acestora au fost înlocuite cu aceste materiale plastice ușoare și rezistente la temperaturi ridicate. Materialele plastice convenționale tind să se înmoaie la temperaturi ridicate și apoi încep să se degradeze la aceste temperaturi ridicate. Pe de altă parte, materialele plastice rezistente la temperaturi ridicate își păstrează proprietățile intacte la temperaturi ridicate și sunt considerate adecvate pentru a fi utilizate în industrii în care există condiții de funcționare extreme. Aceste proprietăți includ rezistența chimică, stabilitatea dimensională și proprietățile mecanice care sunt vitale pentru performanța materialelor plastice de înaltă temperatură. Aceste materiale plastice pentru temperaturi ridicate, care sunt proiectate pentru a face față și a rezista la temperaturi ridicate în medii extreme, se mai numesc termoplastice tehnice sau termoplastice de înaltă performanță.

 

Definirea materialului plastic pentru temperaturi ridicate

Material plastic pentru temperaturi ridicate este materialul special conceput pentru a fi utilizat la temperaturi ridicate și pentru a rezista la aceste temperaturi ridicate. Caracteristica de bază care este importantă este că materialele plastice pentru temperaturi ridicate își mențin integritatea structurală și proprietățile mecanice la temperaturi ridicate. Aceste materiale plastice tehnice de înaltă performanță își păstrează forma inițială și nu se deformează în timpul funcționării la temperaturi ridicate.

În funcție de categoria de materiale plastice, acestea își mențin caracteristicile la temperaturi cuprinse între 150°C și peste 300°C. Aceste materiale plastice pentru temperaturi ridicate sunt utilizate în aplicații la temperaturi ridicate, unde materialele plastice normale se degradează și se deformează și nu pot suporta temperaturi ridicate. Este relevant să menționăm că metalele au o greutate mare și sunt, de asemenea, susceptibile la coroziune. Având în vedere acest lucru, materialele plastice pentru temperaturi ridicate înlocuiesc mesele în astfel de aplicații, fiind ușoare și rezistente la coroziune.

Polimeri la temperaturi înalte și materiale plastice la temperaturi înalte (diferențiere)

Variația în compoziție și structură diferențiază materialele plastice și polimerii. Polimerii pentru temperaturi înalte reprezintă o categorie vastă, în timp ce materialele plastice pentru temperaturi înalte sunt un subset al acestei categorii mai largi. Polimerii la temperaturi înalte sunt compuși atât din materiale termorezistente, cât și din materiale termoplastice. Pentru sintetizarea acestor polimeri se aplică metode avansate de polimerizare. De cele mai multe ori, sunt utilizate întărituri sau aditivi specifici pentru a crește performanța acestora la temperaturi ridicate.

Cu toate acestea, materialele plastice pentru temperaturi ridicate sunt compuse numai din termoplastice. Aceste materiale plastice sunt concepute pentru a face față și a susține temperaturi ridicate fără a se deforma. Aceste materiale plastice se degradează foarte puțin sau deloc la temperaturi ridicate. Aceste materiale plastice sunt proiectate special pentru a-și păstra rezistența chimică, proprietățile mecanice și stabilitatea dimensională în medii cu temperaturi ridicate.

Care sunt materialele plastice de înaltă temperatură (caracteristici și aplicații)?

Următoarele sunt materialele care se încadrează în categoria materialelor plastice pentru temperaturi ridicate.

1. Politetrafluoroetilenă (PTFE)

Acest material, denumit și PTFE, este un excelent izolator electric și este utilizat pe scară largă în aplicații în care este necesară izolarea electrică. Acest material este, de asemenea, utilizat pentru acoperirea non-aderentă în special în vasele de gătit și în garnituri și rulmenți. Această utilizare se bazează pe unele proprietăți importante ale acestui material, după cum urmează.

• Stabilitate la temperaturi ridicate
• Coeficient de frecare scăzut
• Rezistență chimică bună

2. Sulfură de polifenilenă (PPS)

Acest material PPS este un termoplastic care are o structură semicristalină și prezintă următoarele caracteristici importante.

• Retardare la flacără (inerentă)
• Rezistență la temperaturi ridicate
• Rezistență chimică
• Stabilitatea dimensională

Aceste caracteristici au făcut acest material potrivit pentru a fi utilizat în aplicații industriale. Acest material este, de asemenea, utilizat în sectorul electric și electronic în producția de carcase și conectori. În plus, în industria auto, acest material este utilizat pentru fabricarea componentelor de sub capotă. Mergeți la PPS turnare prin injecție pentru a afla mai multe despre acest material.

3. Polimer cu cristale lichide (LCP)

Acest material, denumit și LCP, își găsește aplicațiile în următoarele domenii.

• Sectorul telecomunicațiilor
• Industria electronică (fabricarea de comutatoare și conectori)
• Industria auto (producția de componente sub capotă)

Acest material are următoarele proprietăți semnificative care permit utilizarea acestor materiale în aplicațiile menționate mai sus.

• Rezistență chimică excelentă
• Rezistență mecanică ridicată
• Stabilitate dimensională bună
• Rigiditate excelentă

4. Poliestertercetonă (PEEK)

Acest material este, de asemenea, termoplastic cu structură semicristalină și este denumit și PEEK. Acest material prezintă următoarele caracteristici.

• Raport ridicat rezistență/greutate
• Proprietăți mecanice bune
• Rezistență chimică excelentă
• Stabilitate la temperaturi ridicate de până la 250°C

Având în vedere proprietățile menționate mai sus ale PEEK, acesta este utilizat pe scară largă în următoarele aplicații pentru fabricarea componentelor care necesită rezistență la condiții de mediu extreme și rezistență mecanică bună. Mergeți la turnare prin injecție a plasticului peek pentru a afla mai multe.

• Industria semiconductorilor
• Sectorul automobilelor
• Industria aerospațială
• Sectorul medical

5. Polieterimidă (PEI)

Acest material, denumit și PEI, oferă următoarele proprietăți importante.

• Rezistența la flacără
• Rezistență mecanică bună
• Rezistență termică ridicată
• Stabilitate dimensională excelentă
• Proprietăți electrice bune

Aplicațiile majore ale acestui material acoperă următoarele sectoare.

• Sectorul medical (fabricarea de instrumente chirurgicale sterilizabile)
• Industria auto
• Industria electronică
• Sectorul aerospațial

6. Poliimide (PI)

Materialul Ployimides, denumit și PI, oferă următoarele caracteristici.

• Proprietăți mecanice bune
• Stabilitate termică excelentă până la 400°C
• Rezistență chimică bună
• Expansiune termică redusă

Acest material este utilizat pe scară largă în industria electronică, sectorul aerospațial și industria auto pentru următoarele aplicații.

• Izolație electrică
• Scuturi termice
• Piese de motor și piese de schimb
• Plăci de circuite

7.  Fluoropolimeri (FPE)

Materialele plastice pentru temperaturi ridicate care se încadrează în această categorie mai largă sunt următoarele.

• Etilenă-propilenă fluorurată
• Politetrafluoroetilenă
• Perfluoroalkoxi

Acești polimeri tind să prezinte anumite calități descrise după cum urmează.

• Stabilitate la temperaturi ridicate
• Rezistență chimică excelentă (împotriva acizilor, bazelor și a multor solvenți)
• Coeficient de frecare scăzut

Aceste materiale își găsesc aplicațiile în principal în următoarele aplicații.

• Acoperiri de sârmă
• Prelucrarea semiconductorilor
• Tubulatură
• Sigilii
• Căptușeli
• Echipamente de prelucrare chimică

  8.Polifenilsulfonă (PPSU)

PPSU este o piesă din plastic termoplastic, de inginerie la temperaturi ridicate, care a fost descoperită în anii 1960. Densitatea lor este de 1,24 g/cm2, absorbția apei este de 0,22%, rata de contracție este de 1,007 (0,7%), temperatura de topire este de 190 °C, temperatura de deformare termică este de 1,82 MPa la 174 °C, iar temperatura de utilizare pe termen lung variază de la -100 °C la +150 °C. Acesta este unul dintre materialele plastice de cea mai înaltă calitate dintre acestea.

Proces simplu de turnare pentru materialul plastic PPSU

Pre-uscare: PPSU trebuie să fie pre-uscat înainte de prelucrare pentru a elimina umiditatea din material și pentru a preveni reacțiile de hidroliză la temperaturi ridicate. Temperatura de uscare este de 90 ℃-110 ℃, cel puțin 3-4 ore de timp de uscare.

Preîncălzire: PPSU trebuie să fie preîncălzit înainte de turnarea prin injecție pentru a îmbunătăți fluiditatea materialului. Temperatura de preîncălzire este de obicei între 80 și 120 °C.

Injectare: injectarea PPSU în matriță. Presiunea și viteza de injectare trebuie să fie determinate în funcție de tipul și grosimea peretelui de turnare prin injecție.

Răcirea: Acest lucru este destul de asemănător cu alte piese turnate prin injecție, dar PPSU are nevoie de o temperatură de turnare mai mare decât ABS sau PC, astfel încât, în mod normal, timpul de răcire va fi puțin mai lung, dar acest lucru depinde de grosimea peretelui piesei turnate.

Ejectarea: Odată ce PPSU turnare prin injecție piesele s-au răcit complet în cavitatea matriței, matrița se deschide, iar sistemul de ejecție ejectează piesa turnată din matriță.

Post-procesare: unele piese pot avea nevoie de o post-fabricare, cum ar fi prelucrarea, strunjirea CNC, curățarea etc., în funcție de cerințele clientului.

Aplicarea pieselor de turnare PPUS,

PPUS este foarte scump și este utilizat în mod normal în aparate electrice, electronice, industrii medicale, biberoane, instrumente și departamente aerospațiale pentru piese rezistente la căldură, la coroziune, de înaltă rezistență și piese de izolare, filme industriale etc.

Tabelul de mai jos sunt unele dintre materialele de înaltă temperatură pentru referință, dacă aveți nevoie de piese de turnare din plastic de înaltă temperatură, sunteți bineveniți să ne contactați.

Caracteristică	Testarea ASTM	PTFE	PFA	FEP	ETFE	PCTFE	PVDF	PEEK	PPSU	PPS
Punct de topire	(Temperatură aproximativă:C)	327	308	270	260	211	175	343	250	278
Temperatura maximă de utilizare continuă	(20000 ore, valoare teoretică: ℃	260	260	200	150	120	150	260	180	240
Conductivitate termică	C177(( W/cm-k).℃/cm)	0.25	0.25	0.25	0.24	0.21	0.13	0.66	0.45	0.5
Duritate (shore)	Tester de duritate Shore D	D50-D65	D60	D55	D70-D75	D80	D75-D85	D85	D85-95	D87-95
Rezistența la tracțiune (Mpa)	D638	25-40	28-35	20-25	40-50	32-40	40-58	98 – 100	94-100	>150
Rezistența la compresiune (Mpa)	D695/1% Distorsiune，25°C	5-6	5-6	5-6	11	9-12	13-14	25-35	95	27-134
Elongație (%)	D638	250-450	300-400	270-330	400-450	90-250	300-450	40-50	60-120	200
Rezistența la impact (J/m)	D256	160-170	fără rupere	fără rupere	fără rupere	135-145	1105	40-50	690	800
Proporție	D792	2.13-2.22	2.12-2.27	2.12-2.27	1.70-1.86	2.10-2.14	1.76-1.78	1.26 – 1.32	1.32-1.5	1.32-1.5
Rata de contracție	(Valoare teoretică)	2%-5%	4%	3%-6%	3%-4%	1.5%-2%	1.40%	0.50%	0.50%	0.50%
Constanta dielectrică	D150/106HZ	2.1	2.1	2.1	2.6	2.4	6.43	3.2	3.94	3.5
Rezistența la rupere electrică (MV/V)	D149/timp de fotografiere，3.2mm	19	20	20-24	16	20-24	10	25	6.3	17
Rezistență la intemperii		excelent	excelent	excelent	excelent	excelent	excelent	excelent	excelent	excelent
Rezistență la substanțe chimice		excelent	excelent	excelent	excelent	excelent	excelent	excelent	excelent	excelent
Retardare la flacără, retardare la flacără (%)	Concentrația limită a indicelui de oxigen	>95	>95	>95	>31	>95	>43	>95	>95	>95

Care sunt metodele de prelucrare a materialelor plastice la temperaturi ridicate?

Tehnici speciale sunt utilizate pentru prelucrarea materialelor plastice la temperaturi ridicate. În plus, în timpul prelucrării, se asigură faptul că caracteristicile materialelor plastice de înaltă temperatură, inclusiv rezistența mecanică și rezistența la căldură, rămân intacte pe parcursul întregii operațiuni de producție.

Cele mai comune și mai utilizate metode de prelucrare a materialelor plastice la temperaturi înalte sunt următoarele.

1. Turnare prin compresie

În acest proces se pregătește o cavitate de matriță deschisă. Această cavitate a matriței este apoi încălzită și o cantitate calculată de plastic este plasată în ea. După aceea, această matriță este închisă și se aplică o presiune adecvată asupra materialului. Aplicarea acestei presiuni comprimă materialul și acesta este transformat în forma necesară. Piesele care sunt de dimensiuni mari și au geometrii complexe sunt turnate prin această metodă. Aceste piese sunt dificil de turnat prin alte procese de turnare. Materialele care sunt prelucrate prin metoda de turnare prin compresie includ polietercetona, poliimidele și materialele plastice termorigide de temperatură înaltă. Următorii parametri trebuie să fie controlați pentru a obține un produs final uniform și fără defecte.

• Temperatura
• Presiunea
• Timp de turnare

2. Turnare prin injecție

În această metodă de prelucrare se pregătește mai întâi o cavitate de matriță de forma dorită. După aceea, materialul plastic topit este injectat în acea cavitate a matriței. Această injectare se realizează la temperaturi și presiuni ridicate. Materialele plastice la temperaturi ridicate sunt cel mai frecvent prelucrate prin turnare prin injecție. Această metodă de prelucrare este fezabilă pentru articole de volum mare și forme complicate. Materialele care sunt prelucrate prin turnare prin injecție constau în fluoropolimeri, sulfură de polifenilenă, polieteretercetonă și polieterimidă. Parametrii care trebuie controlați pentru a evita deformarea și pentru a obține stabilitate dimensională sunt următorii:

• Ratele de răcire
• Temperatura
• Rezistența materialului de turnare la mediul coroziv
• Rezistența materialului de turnare la temperaturi ridicate

3. Extrudare

Această metodă utilizează procesul de extrudare pentru a produce produsul sau articolul dorit. În această tehnică de prelucrare se utilizează o matriță permanentă de forma dorită. Materialul plastic topit este introdus în matriță prin utilizarea forței de compresie. Ca urmare a acestui proces, se obține un produs cu secțiune transversală uniformă, cu profil continuu. Pentru a evita degradarea termică, controlul temperaturii de extrudare este esențial.

În procesarea prin extrudare a materialelor plastice la temperaturi ridicate, calitatea produsului extrudat și buna curgere a materialului variază de la material la material. Astfel, geometria matriței și designul șuruburilor sunt ajustate pentru a obține calitatea dorită. Cele mai comune materiale plastice de înaltă temperatură care sunt prelucrate în mod obișnuit prin metoda extrudării includ compozitele termoplastice, fluoropolimerii, sulfura de polifenilenă și polietertercetona. Următoarele produse sunt fabricate în mod obișnuit prin această metodă de prelucrare.

• Tuburi
• Foi
• Tije
• Profiluri de materiale plastice pentru temperaturi ridicate

4.  Prelucrare

Această tehnică de prelucrare implică utilizarea diferitelor mașini și unelte pentru a modela materialele plastice la temperaturi ridicate. În această metodă, cele mai frecvent utilizate mașini sunt mașinile CNC, mașinile de frezat și mașinile de strunjit. Acest tip de prelucrare este aplicat produselor sau articolelor care au geometrii complicate și sunt de volum redus. Această metodă necesită unelte speciale și tehnici specializate din cauza rezistenței și durității materialului. Verificare Prelucrarea PEEK CNC pentru a afla mai multe.

Cu toate acestea, toate tipurile de materiale plastice la temperaturi ridicate pot fi prelucrate prin utilizarea acestei tehnici. În timpul procesului de prelucrare a materialelor plastice la temperaturi ridicate se generează o cantitate considerabilă de căldură. Această căldură este esențială pentru destabilizarea preciziei dimensionale a articolului și, de asemenea, pentru propagarea degradării materialului. Pentru a elimina efectele negative ale acestei călduri, se realizează lubrifierea în timpul procesului de prelucrare.

5. Fabricarea aditivă

Această metodă de prelucrare este foarte unică în comparație cu alte metode de prelucrare. În această tehnică, materialele plastice la temperaturi ridicate sunt utilizate sub formă de filamente sau pulberi. Această pulbere este utilizată pentru a produce piesele strat cu strat. Acest lucru se realizează prin adoptarea tehnicilor de fabricație aditivă. În principal, există două tehnici de fabricație aditivă, după cum urmează.

• Modelare prin depunere prin fuziune
• Sinterizare selectivă cu laser

Acest proces este fezabil pentru producerea de prototipuri. Cu toate acestea, se produc și piese cu geometrii complexe. Această metodă de prelucrare oferă o risipă minimă de material. Există numeroase materiale plastice de înaltă temperatură care sunt compatibile cu metoda de fabricație aditivă. Aceste materiale includ polietertercetona și polieterimida. Această metodă necesită un control foarte precis al parametrilor procesului pentru a obține precizia dimensională și proprietățile mecanice cerute. În plus, pentru această metodă de prelucrare este necesar un echipament special care poate manipula materiale plastice la temperaturi ridicate.

Concluzie

Știința materialelor atinge un nou orizont și înregistrează progrese datorită materialelor plastice pentru temperaturi ridicate. Aceste materiale oferă proprietăți unice și speciale, inclusiv rezistență mecanică, stabilitate la temperaturi ridicate și rezistență la substanțe chimice precum acizi, baze și solvenți. Materialele plastice de înaltă temperatură au permis fabricarea de piese de schimb și produse performante de top, care sunt puternice, mai ușoare și durabile. Ulterior, toate sectoarele și industriile importante au cunoscut o revoluție, inclusiv industria electronică, auto, medicală și aerospațială.

Materialele plastice convenționale nu pot rezista la temperaturi ridicate și se degradează. Cu toate acestea, materialele plastice pentru temperaturi ridicate sunt foarte potrivite pentru aceste aplicații, deoarece au proprietatea proeminentă de a face față temperaturilor ridicate. În plus, materialele plastice pentru temperaturi ridicate prezintă rezistență la coroziune și la solicitări mecanice. Aceste materiale asigură prelungirea duratei de viață a produselor și pieselor de schimb datorită caracteristicilor lor unice, cum ar fi rezistența la oboseală, menținerea stabilității dimensionale și izolarea electrică în condiții de funcționare extreme.

Temperatură ridicată materiale plastice sunt din ce în ce mai importante, deoarece sectorul industrial solicită componente și piese de schimb de înaltă performanță. Cercetarea și dezvoltarea avansată în domeniul științei materialelor și al metodelor de prelucrare arată că aceste materiale pot fi utilizate pentru cerințe mai ridicate. Acest lucru va duce la creșterea eficienței, durabilității și siguranței în numeroase sectoare.Top of Form