Какво представляват топлоустойчивите пластмаси?

Пластмасите се използват на практика във всеки пазар поради лекотата на производство, ниската им цена и широката гама от приложения. Освен типичните пластмаси за масово потребление, съществува и клас усъвършенствани термоустойчиви пластмаси.пластмасикоито могат да издържат на температурни нива, които не могат. Тези пластмаси се използват в сложни приложения, където е от съществено значение комбинацията от топлоустойчивост, механична якост и устойчивост на високи температури. Тази статия ще изясни какво представляват топлоустойчивите пластмаси и защо са толкова полезни.

Какво е топлоустойчива пластмаса?

Топлоустойчива пластмаса обикновено е всеки вид пластмаса, която има устойчивост на продължителна употреба на температура над 150°C (302°F) или устойчивост на временно директно излагане на топлина от 250°C (482°F) или повече. С други думи, продуктът може да издържи на процеси при над 150°C и може да издържи на краткотрайно излагане на температура над 250°C. Освен топлоустойчивостта си, тези пластмаси обикновено имат отлични механични свойства, които често са същите като тези на металите. Топлоустойчивите пластмаси могат да бъдат под формата на термопласти, термореактивни пластмаси или фотополимери.

Пластмасите са съставени от дълги молекулярни вериги. При нагряване връзките между тези вериги се повреждат, което води до размразяване на продукта. Пластмасите с ниски температури на топене обикновено са съставени от алифатни пръстени, докато високотемпературните пластмаси са съставени от ароматни пръстени. В случая на ароматните пръстени е необходимо да се повредят две химични връзки (в сравнение с единичната връзка на алифатните пръстени), преди структурата да се разруши. Поради това е по-трудно да се разтопят тези продукти.

В допълнение към основния химичен състав, топлоустойчивостта на пластмасите може да се подобри с помощта на съставки. Една от най-често срещаните добавки за подобряване на температурната устойчивост е стъкленото влакно. Влакната имат и допълнителното предимство да увеличат общата плътност и здравината на материала.

Съществуват различни техники за определяне на топлоустойчивостта на пластмасата. Най-съществените са изброени тук:

• Ниво на температура на топлинно отклонение (HDT) – Това е температурата, при която пластмасата ще се деформира при предварително определени партиди. Тази мярка не отчита потенциалните дългосрочни ефекти върху продукта, ако тази температура се поддържа за продължителни периоди от време.
• Температура на промяна на стъкловидността (Tg) – В случай на аморфна пластмаса, Tg описва температурата, при която материалът се трансформира в гумено или вискозен състояние.
• Температура на непрекъсната употреба (CUT) – определя оптималната температура, при която пластмасата може да се използва постоянно без съществено разрушаване на механичните ѝ свойства през целия проектен живот на детайла.

Защо да използваме топлоустойчиви пластмаси?

Пластмасите се използват широко. Защо обаче човек би използвал пластмаси за приложения с висока температура, когато стоманите могат да изпълняват същите характеристики в много по-широки температурни диапазони? Ето някои причини, поради които:

1. По-ниско тегло – Пластмасите са по-леки от металите. Следователно те са отлични за приложения в автомобилната и аерокосмическата промишленост, където се използват леки елементи за подобряване на общата ефективност.
2. Устойчивост на ръжда – Някои пластмаси имат много по-добра устойчивост на ръжда от стоманите, когато са изложени на голямо разнообразие от химикали. Това може да е от съществено значение за приложения, които включват както топлина, така и сурови атмосфери, като тези в химическата промишленост.
3. Гъвкавост на производството – Пластмасовите компоненти могат да бъдат произведени с помощта на технологии за голям обем производство, като например шприцване. Това води до части, които са по-евтини за единица от техните метални аналози, обработени с CNC фрезоване. Пластмасовите части могат да бъдат изработени и с помощта на 3D печат, което позволява сложни оформления и по-голяма гъвкавост на дизайна, отколкото би могла да се постигне с помощта на CNC машинна обработка.
4. Изолатор – Пластмасите могат да действат както като термични, така и като електрически изолатори. Това ги прави идеални там, където електрическата проводимост може да повреди чувствителни електронни устройства или където топлината може да повлияе негативно на работата на компонентите.

Видове пластмаси, устойчиви на висока температура

Съществуват 2 основни групи термопласти – а именно аморфни и полукристални пластмаси. Термоустойчивите пластмаси могат да бъдат открити във всяка от тези групи, както е показано в точка 1 по-долу. Основната разлика между тези две е тяхното топене. Аморфният материал няма точна точка на топене, а по-скоро бавно омеква с повишаване на температурата. Полукристалният материал, за сравнение, има много висока точка на топене.

По-долу са изброени някои продукти, предлагани отДТГОбадете се на агент на DTG, ако имате нужда от подробности за продукт, който не е посочен тук.

Полиетеримид (PEI).

Този материал е известен с търговското си наименование Ultem и представлява аморфна пластмаса с изключителни термични и механични свойства. Той е устойчив на горене дори без никакви съставки. Необходимо е обаче да се провери специфичната устойчивост на горене в информационния лист на продукта. DTG предлага два вида пластмаси Ultem за 3D печат.

Полиамид (PA).

Полиамидът, който е известен и с търговското наименование Найлон, има превъзходни топлоустойчиви свойства, особено когато е комбиниран с други съставки и пълнители. В допълнение към това, Найлонът е изключително устойчив на износване. DTG предлага разнообразие от топлоустойчиви найлони с много различни пълнители, както е показано по-долу.

Фотополимери.

Фотополимерите са различни пластмаси, които се полимеризират само под въздействието на външен енергиен източник, като UV светлина или специфичен оптичен механизъм. Тези материали могат да се използват за производството на висококачествени печатни части със сложни геометрии, които не са възможни с други производствени технологии. В категорията фотополимери, DTG предлага две топлоустойчиви пластмаси.