พลาสติกจำแนกตามอุณหภูมิการใช้งานระยะยาวสามารถแบ่งออกเป็นพลาสติกอเนกประสงค์ทั่วไปพลาสติกวิศวกรรมและพลาสติกอุณหภูมิสูงซึ่งพลาสติกอุณหภูมิสูงยังเป็นที่รู้จักกันว่าพลาสติกทนความร้อนพลาสติกอุณหภูมิสูง และอื่น ๆ
พลาสติกอเนกประสงค์ทั่วไปเป็นพลาสติกที่ใช้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 OC; พลาสติกอเนกประสงค์ทั่วไปห้าชนิด ได้แก่ โพลีเอทิลีน (โพลีเอทิลีน, PE), โพลีโพรพีลีน (โพรพิลีน, pp), โพลีสไตรีน (โพลีสไตรีน, PS), โพลีไวนิลคลอไรด์ (โพลีไวนิลคลอไรด์, PVC) พวกเขามีคุณสมบัติเชิงกลต่ำ แต่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านและอุตสาหกรรมการก่อสร้างเนื่องจากการใช้งานที่หลากหลายและคุณสมบัติการประมวลผลที่ยอดเยี่ยม
พลาสติกวิศวกรรมเป็นพลาสติกที่ใช้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิตั้งแต่ 100 OC ถึง 150 OC; พลาสติกวิศวกรรมที่สำคัญห้าแห่ง ได้แก่ โพลีคาร์บอเนต (โพลีคาร์บอเนต, พีซี), โพลีออกซิมเมธิลีน (โพลีออกซิมเมทลีน, POM), โพลีเอสเตอร์ (โพลีบูติลีน terephthalate, PBT), โพลีอะไมด์ (โพลีอะไมด์, PA) และโพลีสไตรีน Polyamide, PA) และ polyphenylene ออกไซด์ (PPO); พวกเขามีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีการดื้อยาทางเคมีและความต้านทานต่อการเสียดสีผ่านการเพิ่มตัวดัดแปลงสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุได้ง่ายต่อการประมวลผลพลาสติกวิศวกรรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องจักร
พลาสติกอุณหภูมิสูงเป็นพลาสติกที่สามารถใช้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิสูงกว่า 150 OC; พวกเขามีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมมากมายที่สามารถแสดงออกได้ที่อุณหภูมิในการทำงานสูงรวมถึงคุณสมบัติเชิงกลที่ดีและความต้านทานทางเคมีที่ยอดเยี่ยม แต่ยังมีความต้านทานต่อรังสีสารหน่วงไฟและคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดี ผ่านการปรับเปลี่ยนความเสถียรของมิติและความแข็งแกร่งของวัสดุสามารถปรับปรุงได้ในขณะที่ปรับปรุงคุณสมบัติแรงเสียดทานและปรับค่าการนำไฟฟ้า ในอุตสาหกรรมการบินการบินการบินและอวกาศยานยนต์และน้ำมันและก๊าซแทนที่โลหะและเซรามิกดั้งเดิมพลาสติกอุณหภูมิสูงยังคงมีแอพพลิเคชั่นใหม่และท้าทายกลายเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์พลาสติกที่เติบโตเร็วที่สุด
1. การเชื่อมพลาสติกวิศวกรรมไปยังพลาสติกอุณหภูมิสูง - PPA, Para
โพลีอะไมด์อะโรมาติกรวมถึงกึ่งอะโรมาติก (polyphthalamide, PPA) และ polyamide อะโรมาติกอย่างเต็มที่ (polyarylamide, para) โดยการแนะนำเซ็กเมนต์โซ่เอไมด์กึ่งอะโรมาติกหรืออะโรมาติกที่มีวงแหวนเบนซีนเข้าไปในห่วงโซ่หลักของโมเลกุล PA อะลิฟาติกคุณสมบัติเชิงกลความต้านทานความร้อนและความเสถียรในมิติของ PA ทั่วไปได้รับการปรับปรุง
ซัพพลายเออร์หลักของ PPA คือ BASF, Dupont, DSM, EMS, Evonik, Kuraray, Mitsui, Sabic และ Solvay และผู้ทั่วไปคือ PA4T, PA6T, PA9T, PA10T และ PPAS อื่น ๆ , แสดงและเปรียบเทียบคุณสมบัติของ PA6, PA66 และ PPA PPA ที่ PPA คือ PA6T/XT (Hexamethylenediamine + Methylglutylenediamine + Terephthalic acid)
ซัพพลายเออร์หลักของ Para ได้แก่ Dupont, Kolon, Solvay, Teijin และ Tayho ฯลฯ ซึ่งมีชื่อเสียงที่สุดคือ Nomex (Polyisophthaloyl isophthalamide) และ Kevlar (All-para-polyarylamide) ) แผ่นและเส้นใย; มันไม่มีจุดหลอมเหลวและเริ่มสลายตัวที่ 370 OC หรือสูงกว่า; มันมีความแข็งแรงของอิเล็กทริกสูงและคุณสมบัติของมันสามารถเปรียบเทียบกับ PA6, PA66 และ PPA เริ่มสลายตัว; ความแข็งแรงของอิเล็กทริกสูงสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าระยะสั้น 40 kV/mM; ความทนทานเชิงกลที่ดี (กระดาษฉนวนหนา 1.5 มม., ความต้านทานแรงดึงที่ 1800 n/cm, การยืดตัวที่แตก 8.0%); ใน 220 OC สามารถใช้เป็นเวลานานกว่าสิบปี ความต้านทานการกัดกร่อนทางเคมีการต้านทานการฉายรังสีและสารหน่วงไฟ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับฉนวนไฟฟ้า (เช่นหม้อแปลง) และสารหน่วงไฟ ฯลฯ รูปแบบผลิตภัณฑ์หลักของเคฟลาร์คือไฟเบอร์และแผ่น ไม่มีจุดหลอมเหลว 427 OC เหนือจุดเริ่มต้นของการสลายตัว; ความแข็งแรงสูงโมดูลัสสูงและความทนทาน (ความต้านทานแรงดึงไฟเบอร์ 3.6 เกรดเฉลี่ยโมดูลัสแรงดึง 130 เกรดเอ, การยืดตัวที่แตก 3%); การใช้อุณหภูมิระยะยาว 180 OC; ส่วนใหญ่ใช้เป็นเส้นใยที่แข็งแกร่งและเสริมแรงซึ่งใช้ในการทหารการบินและการบินและอวกาศและส่วนประกอบโครงสร้างอื่น ๆ
2. ตัวอย่างการเปลี่ยนเหล็กด้วยพลาสติก - PPS, Paek, PI
Polyphenylene Sulfide (PPS) เป็นเรซิ่นเทอร์โมพลาสติกกึ่งผลึกที่มีพันธะเบนซีนซัลเฟอร์ในห่วงโซ่หลักของโมเลกุลซัพพลายเออร์หลักของ PPS คือ Celanese, Dic, Kureha, Polyplastics, Solvay, Toray, Tosoh .pps สามารถใช้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิตั้งแต่ 180 ถึง 220 OC พร้อมการดูดซับน้ำต่ำและความเสถียรในมิติที่ดี มันสามารถใช้เป็นเวลานานในช่วงอุณหภูมิ 180 ถึง 220 OC โดยมีการดูดซับน้ำต่ำมากและความเสถียรในมิติที่ดี หลังจากการดัดแปลงมันถูกใช้อย่างกว้างขวางเป็นวัสดุโครงสร้างในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ไฟฟ้าและยานยนต์ ตารางที่ 2 แสดงคุณสมบัติของ PPS กับFortron®ของ Celanese เป็นตัวอย่าง
Polyaryletherketon (Paek) เป็นกึ่งผลึก, เทอร์โมพลาสติกส่วนใหญ่รวมถึง polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (peek), polyetherketoneketone (PEKK) และอื่น ๆ PEKK) ฯลฯ ความแตกต่างระหว่างพันธุ์ต่าง ๆ ของ Paek คือองค์ประกอบทางเคมีคำสั่งและสัดส่วนของอีเธอร์คีโตนอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้วจาก 143 ถึง 175 OC จุดหลอมเหลวจาก 338 ถึง 375 OC โครงสร้างโมเลกุล Paek ประกอบด้วยวงแหวนเบนซีนที่มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดีฉนวนไฟฟ้าและความต้านทานทางเคมี อีเธอร์พันธะและเพื่อให้มีความยืดหยุ่นและสามารถขึ้นรูปด้วยวิธีการประมวลผลเทอร์โมพลาสติก ซัพพลายเออร์หลักของ Paek ได้แก่ Akro-Plastic, Celanese, Evonik, Solvay และ Victrex ตัวอย่างเช่นตารางที่ 3 แสดงคุณสมบัติของ Peek จาก Victrex เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงว่า Peek กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วสำหรับสายการพิมพ์ 3 มิติและผงซึ่งมีให้บริการจากซัพพลายเออร์เช่น Lehvoss, Indmatec, แนวคิดที่มั่นคงและอื่น ๆ
Polyimide (PI) เป็นโพลีเมอร์ที่มี imide (-co-NH-CO-) บนห่วงโซ่หลักรวมถึงอะลิฟาติกกึ่งอะโรมาติกและอะโรมาติก PI สามชนิด, อสัณฐาน, เทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซ็ต PI ไม่มีจุดหลอมเหลวอย่างมีนัยสำคัญความต้านทานอุณหภูมิสูงสูงถึง 400 OC คุณสมบัติฉนวนสูง ใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาการบินการบินและอวกาศไมโครอิเล็กทรอนิกส์นาโนคริสตัลเหลวเยื่อหุ้มเซลล์เลเซอร์ ฯลฯ รูปแบบผลิตภัณฑ์หลักของ PI รูปแบบผลิตภัณฑ์หลักของ PI คือภาพยนตร์เส้นใยโฟมและเรซิน 3e etese, Arakawa, Dupont, Kaneka, Mitsui, Taimide, ฯลฯ ความต้านทานแรงดึงของภาพยนตร์ประเภท 100 HN Pi ของ Dupont ที่ทำจากKapton®คือ 231 MPa และ 139 MPa ที่ 23OC และ 200 OC ตามลำดับ 231 MPa และ 139 MPa ที่ 23OC และ 200 OC ตามลำดับและโมดูลัสแรงดึงคือ 2.5 GPA และ 2.9 GPA ตามลำดับตารางที่ 4 เป็นตัวอย่างแสดงคุณสมบัติของเรซิน PI ที่สามารถใช้สำหรับการประมวลผลการฉีด Aurum®เป็นตัวอย่าง
ในบรรดาพลาสติกอุณหภูมิสูง polyimides (PI) อยู่ที่ด้านบนของปิรามิดในแง่ของมิติความต้านทานอุณหภูมิ Polyimides ผลิตโดยการเกิดพอลิเมอไรเซชันของ dianhydrides และ diamines และโดยการแนะนำอีเธอร์และเอไมด์พันธะในห่วงโซ่หลักสามารถรับโพลีเอทเทอร์อิมไซด์ (PEI) และ polyamide-imide (PAI) ได้ตามลำดับ สำหรับเทอร์โมพลาสติกโพลีไมด์ PI, PEI และ PAI ที่มีวางจำหน่ายทั่วไปมักจะแสดงโดยAurum®ของ Mitsui, Sabic's Ultem®และ Solvay's Torlon®ตามลำดับ ตารางที่ 5 แสดงคุณสมบัติพื้นฐานของผลิตภัณฑ์จากซัพพลายเออร์ทั้งสามนี้ เป็นที่น่าสังเกตว่าUltem® PEI ของ Sabic ได้เริ่มใช้ในเส้นใยการพิมพ์ 3 มิติของ Stratasys (Ultem® 9085) โดยสรุป Polyimides มีให้เลือกมากมายในผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพโดยรวมที่โดดเด่นตั้งแต่ภาพยนตร์เส้นใยการเคลือบโฟมและคอมโพสิตและสามารถเลือกได้สำหรับวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย
ในพลาสติกอุณหภูมิสูงมีวัสดุอสัณฐานที่มีการส่งผ่านสูง (ASTM D1003) ซึ่งเป็นพลาสติกโปร่งใส (การส่งผ่านแสงที่มองเห็นได้ที่ความยาวคลื่น 400-800Nm สูงกว่า 80%) เพื่อพลาสติกโปร่งใสทั่วไป PS, PC และ PMMA ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับวัสดุที่อุณหภูมิสูงในกรณีของพลาสติกทดแทนสำหรับแก้ว
3. ตัวอย่างของพลาสติกแทนแก้ว - PSU, PESU, PPSU, PAR
polysulfone (PSU หรือ PSF) เป็นคลาสของเรซินเทอร์โมพลาสติกที่มี -SO2- ในห่วงโซ่หลัก, amorphous polysulfone มีสามประเภทหลัก, bisphenol a-type psu, polyethersulfone (PESU) และ polyarylsulfone (PPSU), สูตรโครงสร้างของทั้งสามแสดงในรูปด้านล่าง อุณหภูมิการใช้งานระยะยาวของ Polysulfone สามารถเข้าถึง 180 OC ความต้านทานความร้อนระยะสั้นสามารถสูงถึง 220 OC ด้วยความเสถียรในมิติที่ดีฉนวนไฟฟ้าความต้านทานทางเคมีและการไฮโดรไลซิสส่วนใหญ่ใช้ในยานยนต์อิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้าครัวเรือน (สัมผัสอาหาร) และสาขาอื่น ๆ โดยเฉพาะชิ้นส่วนที่โปร่งใสบางส่วนเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับโลหะแก้วและเซรามิก
ปัจจุบันซัพพลายเออร์หลักของ polysulfone คือ BASF, Sabic, Solvay, Sumitomo และอื่น ๆ ตารางที่ 6 แสดงคุณสมบัติของ PSU, PESU และ PPSU โดยใช้Ultrason®ของ BASF เป็นตัวอย่าง ทั้งสามสามารถเสริมด้วยเส้นใยแก้วและเส้นใยคาร์บอนและแปรรูปโดยการฉีดขึ้นรูปและการอัดขึ้นรูป
polyarylate (PAR) เป็นสารประกอบ polyaryl, เรซินเทอร์โมพลาสติกที่มีวงแหวนเบนซีนและพันธะเอสเตอร์ในห่วงโซ่หลักและเป็น amorphous.par มีการส่งผ่านแสงที่ดี (ใกล้กับ 90%), ความต้านทานความร้อน, การฟื้นตัวแบบยืดหยุ่น, ความต้านทานต่อสภาพอากาศและเปลวไฟ คุณสมบัติของสารหน่วงและส่วนใหญ่จะใช้ในอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ, รถยนต์, การดูแลทางการแพทย์, อาหารและสิ่งจำเป็นทุกวันตัวแทนทั่วไปของ PAR คือ U-Polymer®ของ UNITIKA ซึ่งเป็นเรซิน bisphenol Polymer®, โคพอลิเมอร์ของ bisphenol A และ terephthalic และ isophthalic acid ตารางที่ 7 แสดงคุณสมบัติบางอย่างของ U-polymer และมันก็คุ้มค่าที่จะกล่าวถึงว่าความเหนียวของ PAR นั้นดีกว่าพลาสติก polysulfone อย่างมีนัยสำคัญ
4. พลาสติกฟังก์ชั่นพิเศษ (fluoroplastics) - PVDF, PTFE, PCTFE และอื่น ๆ
Fluoroplastics เป็น polyalkanes ซึ่งอะตอมไฮโดรเจนบางส่วนหรือทั้งหมดถูกแทนที่ด้วยอะตอมฟลูออรีน ฟลูออโรพลาสต์ทั่วไปหกประการ ได้แก่ polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy ไวนิลอีเธอร์โคพอลิเมอร์ (polyfluoroalkoxy, PFA) (PFAVC) , FEP, ethylene-tetra-fluoroethylene copolymer (ethylene-tetra-fluoro-ethylene, ETFE), polyvinylidene fluoride (PVDF) และ polychlorotriflureethylene (PCTEF) (PCTEF)
โดยรวมแล้ว fluoroplastics มีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมความต้านทานอุณหภูมิสูงและต่ำค่าสัมประสิทธิ์ต่ำของแรงเสียดทานการหล่อลื่นตนเองที่ดีและคุณสมบัติไดอิเล็กตริกและใช้กันอย่างแพร่หลายในสารเคมีอิเล็กทรอนิกส์ไฟฟ้าการบินการบินและอวกาศเครื่องจักรการก่อสร้างยายานยนต์และยานยนต์ สาขาอุตสาหกรรมอื่น ๆ คุณสมบัติหลักของฟลูออโรพลาสติคทั้งหกแสดงในตารางที่ 9 ซึ่งความหนืดละลายของ PTFE มีขนาดใหญ่เกินไปที่จะใช้ในกระบวนการฉีดขึ้นรูป PFA, FEP, ETFE, PVDF และ PCTEF มีประสิทธิภาพการประมวลผลที่ดีขึ้นและสามารถขึ้นรูปได้โดยการฉีดขึ้นรูปการอัดขึ้นรูปและกระบวนการอื่น ๆ ในปัจจุบันซัพพลายเออร์หลักของ fluoroplastics คือ 3M, chemours (เดิมคือ Dupont fluoroplastics), Dakin, Solvay, Arkema, ฯลฯ รูปแบบผลิตภัณฑ์รวมถึงโปรไฟล์ที่อัดขึ้นรูปเม็ดภาพยนตร์ผง ฯลฯ ในฐานะ PFA, FEP, ETFE, PVDF และ PCTEF ไม่เหมาะสำหรับการฉีดขึ้นรูป เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงว่าฟลูออโรพลาสติกบางชนิดเช่น PVDF มีคุณสมบัติพิเศษเช่นสิ่งกีดขวางและ piezoelectricity ที่พลาสติกอุณหภูมิสูงแบบดั้งเดิมไม่มีและกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วในแอพพลิเคชั่นใหม่ที่ท้าทายในแบตเตอรี่ลิเธียมเซมิคอนดักเตอร์และอุตสาหกรรมอื่น ๆ
ในระยะสั้นพลาสติกอุณหภูมิสูงส่วนใหญ่ ได้แก่ โพลีอะไมด์อะโรมาติก (PPA, พารา), โพลีฟีนิลซัลไฟด์ (PPS), คีโตนอีเธอร์ polyarylene (ยอดสูงสุด), polyimide (PI), polysulfone (PSU, pesu, ppsu), polyarylate (พาร์), ของเหลว Crystal Polymer (LCP) และฟลูออรีนพลาสติก ฯลฯ และการใช้อุณหภูมิระยะยาว 150 ถึง 300 OC คุณสมบัติหลักคือคุณสมบัติหลักของพวกเขา ได้แก่ ความต้านทานความร้อนสูงความแข็งแรงสูงความโปร่งใสสูง ความต้านทานแรงเสียดทาน ฯลฯ และประสิทธิภาพสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยการปรับเปลี่ยน พลาสติกอุณหภูมิสูงเหล่านี้มีข้อได้เปรียบและข้อเสียของตัวเองในการบินและอวกาศยานยนต์อิเล็กทรอนิกส์และอุตสาหกรรมอื่น ๆ พลาสติกแทนเหล็กพลาสติกแทนแก้ว (หรือเซรามิกส์) และการใช้งานที่ท้าทายหลากหลาย เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดต่าง ๆ
