Nhựa chịu nhiệt là gì?

Nhựa được sử dụng ở hầu hết mọi thị trường vì tính tiện lợi khi sản xuất, giá thành rẻ và ứng dụng rộng rãi trong nhiều công trình. Ngoài các loại nhựa thông thường, còn có một loại nhựa chịu nhiệt tinh vi.nhựaLoại nhựa này có thể chịu được mức nhiệt độ mà thông thường không thể chịu được. Những loại nhựa này được sử dụng trong các ứng dụng phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa khả năng chịu nhiệt, độ bền cơ học và khả năng chịu lực khắc nghiệt. Bài viết này sẽ làm rõ nhựa chịu nhiệt là gì và tại sao chúng lại có nhiều lợi thế như vậy.

Nhựa chịu nhiệt là gì?

Nhựa chịu nhiệt thường là bất kỳ loại nhựa nào có mức nhiệt độ sử dụng liên tục trên 150°C (302°F) hoặc khả năng chịu tiếp xúc trực tiếp tạm thời từ 250°C (482°F) trở lên. Nói cách khác, sản phẩm có thể chịu được nhiệt độ trên 150°C và chịu được nhiệt độ trên 250°C trong thời gian ngắn. Bên cạnh khả năng chịu nhiệt, những loại nhựa này thường có các tính chất cơ học tuyệt vời, thường sánh ngang với kim loại. Nhựa chịu nhiệt có thể ở dạng nhiệt dẻo, nhiệt rắn hoặc quang trùng hợp.

Nhựa được cấu tạo từ các chuỗi phân tử dài. Khi được nung nóng, các liên kết giữa các chuỗi này bị phá vỡ, khiến sản phẩm bị rã đông. Nhựa có nhiệt độ nóng chảy thấp thường bao gồm các vòng mạch thẳng, trong khi nhựa chịu nhiệt độ cao được cấu tạo từ các vòng mạch thẳng thơm. Trong trường hợp vòng mạch thẳng thơm, hai liên kết hóa học cần phải bị phá vỡ (so với liên kết đơn lẻ của vòng mạch thẳng) trước khi cấu trúc bị phá vỡ. Do đó, việc nấu chảy các sản phẩm này khó khăn hơn.

Ngoài thành phần hóa học cơ bản, khả năng chịu nhiệt của nhựa có thể được tăng cường bằng cách sử dụng các thành phần. Một trong những chất phụ gia phổ biến nhất để tăng khả năng chịu nhiệt là sợi thủy tinh. Sợi thủy tinh còn có lợi ích bổ sung là tăng độ kín khít và độ bền vật liệu.

Có nhiều kỹ thuật khác nhau để xác định khả năng chịu nhiệt của nhựa. Những kỹ thuật quan trọng nhất được liệt kê dưới đây:

• Mức Nhiệt Độ Biến Dạng Nhiệt (HDT) – Đây là nhiệt độ mà nhựa sẽ bị lỗi theo một số lô hàng được xác định trước. Biện pháp này không tính đến những ảnh hưởng lâu dài tiềm ẩn lên sản phẩm nếu nhiệt độ đó được duy trì trong thời gian dài.
• Nhiệt độ thay đổi của thủy tinh (Tg) – Trong trường hợp nhựa vô định hình, Tg mô tả nhiệt độ mà vật liệu chuyển sang dạng cao su hoặc nhớt.
• Nhiệt độ sử dụng liên tục (CUT) – Chỉ định nhiệt độ tối ưu mà nhựa có thể được sử dụng liên tục mà không gây ra sự phá hủy đáng kể đến cấu trúc cơ học của nó trong suốt thời gian thiết kế của bộ phận.

Tại sao nên sử dụng nhựa chịu nhiệt?

Nhựa được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, tại sao người ta lại sử dụng nhựa cho các ứng dụng nhiệt độ cao khi thép thường có thể thực hiện các tính năng tương tự trong phạm vi nhiệt độ rộng hơn nhiều? Dưới đây là một số lý do:

1. Trọng lượng nhẹ hơn – Nhựa nhẹ hơn kim loại. Do đó, chúng rất lý tưởng cho các ứng dụng trong thị trường xe cộ và hàng không vũ trụ, vốn dựa vào các thành phần nhẹ để nâng cao hiệu quả tổng thể.
2. Khả năng chống gỉ – Một số loại nhựa có khả năng chống gỉ tốt hơn nhiều so với thép khi tiếp xúc với nhiều loại hóa chất. Điều này có thể rất cần thiết cho các ứng dụng liên quan đến cả nhiệt độ và môi trường khắc nghiệt như trong ngành công nghiệp hóa chất.
3. Tính linh hoạt trong sản xuất – Các linh kiện nhựa có thể được chế tạo bằng công nghệ sản xuất hàng loạt như ép phun. Điều này giúp giảm chi phí sản xuất trên mỗi đơn vị sản phẩm so với các linh kiện kim loại được phay CNC. Các linh kiện nhựa cũng có thể được chế tạo bằng công nghệ in 3D, cho phép bố trí phức tạp và linh hoạt hơn trong thiết kế so với gia công CNC.
4. Chất cách điện – Nhựa có thể hoạt động như chất cách điện và cách nhiệt. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng ở những nơi mà tính dẫn điện có thể làm hỏng các thiết bị điện tử nhạy cảm hoặc nơi nhiệt độ có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của các linh kiện.

Các loại nhựa chịu nhiệt độ cao

Có 2 nhóm nhựa nhiệt dẻo chính: nhựa vô định hình và nhựa bán tinh thể. Nhựa chịu nhiệt có thể được tìm thấy trong mỗi nhóm này như được hiển thị ở mục Số 1 bên dưới. Sự khác biệt chính giữa 2 nhóm này là khả năng nóng chảy của chúng. Sản phẩm vô định hình không có điểm nóng chảy chính xác nhưng mềm ra khá chậm khi nhiệt độ tăng. Ngược lại, vật liệu bán tinh thể có điểm nóng chảy rất cao.

Dưới đây là một số sản phẩm được cung cấp từDTG. Hãy gọi cho nhân viên DTG nếu bạn cần thông tin chi tiết về sản phẩm không được ghi chú ở đây.

Polyetherimide (PEI).

Vật liệu này thường được biết đến với tên thương mại là Ultem và là một loại nhựa vô định hình có khả năng chịu nhiệt và cơ học vượt trội. Nó cũng có khả năng chống cháy ngay cả khi không có bất kỳ thành phần nào. Tuy nhiên, khả năng chống cháy cụ thể cần được kiểm tra trên bảng dữ liệu sản phẩm. DTG cung cấp hai loại nhựa Ultem cho in 3D.

Polyamit (PA).

Polyamide, còn được biết đến với tên thương mại là Nylon, có khả năng chịu nhiệt tuyệt vời, đặc biệt là khi kết hợp với các thành phần và vật liệu độn. Ngoài ra, Nylon còn có khả năng chống mài mòn cực tốt. DTG cung cấp nhiều loại nylon chịu nhiệt với nhiều loại vật liệu độn khác nhau như được liệt kê bên dưới.

Quang trùng hợp.

Quang trùng hợp là loại nhựa đặc biệt chỉ được trùng hợp dưới tác động của nguồn năng lượng bên ngoài như tia UV hoặc một cơ chế quang học đặc biệt. Những vật liệu này có thể được sử dụng để sản xuất các chi tiết in chất lượng cao với hình dạng phức tạp mà các công nghệ sản xuất khác không thể thực hiện được. Trong danh mục quang trùng hợp, DTG cung cấp 2 loại nhựa chịu nhiệt.