Haupttypen von Fachtechnik Kunststoff

Haupttypen von Fachtechnik Kunststoff

Einführung in die wichtigsten Kunststoffe der Spezialentechnik

01. Polyimid (PI)

Polyimid besitzt herausragende Strahlungswiderstand, Korrosionsbeständigkeit, hohe und niedrige Temperaturwiderstand, chemische Stabilität, mechanische Eigenschaften und dielektrische Eigenschaften. Zusammen mit Kohlefaser und Aramidfasern ist es eines der drei „Engpass“ -Polymermaterialien, die die Entwicklung der Chinas High-Tech-Industrie einschränken. Die umfassende Leistung von PI ist am Höhepunkt von Hochleistungs-Polymermaterialien und wurde in Luft- und Raumfahrt-, Elektronik- und Elektrotechnik, Transport, Energie und Macht, Verteidigung und Militärindustrie weit verbreitet.

Polyimid (PI) bezieht sich auf aromatische heterocyclische Polymere mit Polyimidringen (-co-nh-Co-) in ihren Hauptketten. Seine molekulare Struktur besteht aus einer Trapezanordnung, die durch Benzolringe und stickstoffhaltige Heterocyclen gebildet wird. Die konjugierten Doppelbindungen des Benzolrings und die Kohlenstoffoxygen-Doppelbindungsstruktur der Imidgruppe verleihen molekulare Stabilität, was zu einer außergewöhnlichen Wärmebeständigkeit mit einer langfristigen Betriebstemperatur von mehr als 300 ° C führte. Es zeigt auch hervorragende Eigenschaften der elektrischen Isolierung und mechanische Festigkeit. Auch nach Exposition gegenüber starken Säuren hat es eine hervorragende chemische Stabilität, eine starke Korrosionsbeständigkeit und eine geringe Raucherzeugung. Es bleibt auch nach längerer Exposition gegenüber flüssigem Helium bei -269 ° C intakt.

PI zeigt einen hohen Temperaturbeständigkeit (thermische Zersetzungstemperatur ≥ 500 ° C) und Niedertemperaturwiderstand (bis -269 ° C); Sein thermischer Expansionskoeffizient beträgt nur 10 ° C bis 10⁻⁷ ° C⁻¹; Bei 1000 Hz beträgt seine Dielektrizitätskonstante 4,0, wobei der dielektrische Verlust von nur 0,004 bis 0,007 und ein Volumenwiderstand von 10 ° Ω · m als Isolierung von F bis H zur H -Klasse klassifiziert ist. Die Zugfestigkeit reicht von 100 bis 400 MPa, und der theoretische Faser -Elastizitätsmodul kann 500 GPa erreichen, zweiters nur zu Kohlenstofffasern (700 GPa); Darüber hinaus bietet es Vorteile wie Strahlungsbeständigkeit, Flammenhemmung, Selbstauslösereigenschaften und Biokompatibilität. Die umfassende Leistung von PI stellt es auf den Höhepunkt von Hochleistungs-Polymermaterialien mit weit verbreiteten Anwendungen in Luft- und Raumfahrt, elektrische Isolierung, Flüssigkristallanzeigen, Mikroelektronik und anderen Feldern.

02. Polyarylerketon (Paek)

Die Eigenschaften des Plastikpaek des Spezialentechnik werden hauptsächlich durch die molekulare Struktur, den molekularen Polymerisationsgrad und die relative Molekülmasse der Bestandteile bestimmt. Die grundlegenden Einheiten von PAEK sind durch Phenyleneinheiten verbunden, die Ketoncarbonylgruppen und Etherbindungen in verschiedenen Kombinationen mit einer Vielzahl von langkettigen polymeren Verbindungen verbinden, wobei das repräsentative Polyether-Ether-Keton (PEEK) und Polyether Keton Keton (PEKK) ist. PAEK weist hervorragende thermoplastische Eigenschaften und Biokompatibilität auf und macht es zu einem weit verbreiteten neuartigen bioaktiven Material auf dem Gebiet der Gewebereparatur.

1) Polyetheretheketon (Peek)

Die grundlegende molekulare Einheit von Peek wird durch die Wiederholung von zwei Etherbindungen und einer Ketongruppe gebildet, die über eine Phenyleneinheit verbunden ist. Die molekulare Struktur enthält stabile konjugierte aromatische Benzolringe ohne freie Elektronen, wodurch hervorragende Isoliereigenschaften enthalten sind. Peek fehlt polare Gruppen, die überlegene chemische Resistenz aufweisen, mit Ausnahme starker Oxidationssäuren wie konzentrierter Salpetersäure kann es Korrosion von fast jeder Chemikalie widerstehen. Peek hat eine extrem niedrige Wasserabsorption und bleibt für längere Zeiträume ohne Schwellung unter Hochdruckdampf stabil. Peek weist einen hervorragenden Strahlungsbeständigkeit auf und übertrifft weit den Strahlungsbeständigkeit des hoch strahlungsresistenten allgemeinen Harzpolystyrens.

Die einzigartige chemische Zusammensetzung von Peek verleiht sie mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, hervorragender Biokompatibilität und einer charakteristischen Röntgenübertragbarkeit, wodurch sie in klinischen chirurgischen Implantatanwendungen häufig verwendet wird. Durch die Optimierung von Peeks Biokompatibilität durch Modifikationsmethoden kann es als Implantatmaterial auf dem Gebiet der Zahnimplantate verwendet werden.

Verbundwerkstoffe aus Pink- und Kohlenstofffasern weisen hervorragende thermische Stabilität und Schmelzflusseigenschaften auf. Die Zugabe von Kohlenstofffasern verbessert die Festigkeit und Steifheit von Peek Resin erheblich, sodass sie unter hoher Temperatur und komplexen chemischen Bedingungen eine gute Leistung aufrechterhalten können. Carbonfaserverstärkte Peek leistet unter hohen Temperaturen (bis zu 320 ° C) und chemischen Korrosionsumgebungen außergewöhnlich gut. Damit ist es für Komponenten geeignet, die unter extremen Bedingungen verwendet werden. Dieses Verbundmaterial wird in hohen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Medizinprodukte und Elektronik weit verbreitet.

2) Polyetherketon (Pekk)

Pekk ist ein halbkristallines Polymer, das durch Wiederholungseinheiten von Phenylenringen gebildet wird, die durch eine Etherbindung und zwei Keton-Carbonylgruppen verbunden sind. Es verfügt über Hochtemperaturresistenz, chemische Korrosionsbeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und hervorragende mechanische Eigenschaften. Pekk hat einen Schmelzpunkt im Bereich von 300 ° C bis 360 ° C mit einem Erweidungspunkt von 168 ° C und einer Zugfestigkeit von 132 bis 148 MPa. Es kann als Hochtemperaturstrukturmaterial und elektrischer Isolator verwendet werden und auch mit Kohlefaser, anorganischen Nanopartikeln und anderen Materialien durch Faserverstärkung, Partikelfüllung und Schmelzmischung kombiniert werden, um Verbundwerkstoffe mit hoher Leistung zu erzeugen.

Die primären strukturellen Komponenten von PEKK sind starre aromatische Ringe oder aromatische heterocyclische Ringe, die eine hervorragende thermische Stabilität verleihen, jedoch zu einer schlechten Hochtemperaturflussfähigkeit und Schwierigkeiten bei der Verarbeitung und Bildung führen. Die Anpassung des Verhältnisses und der Anordnung von Ketoncarbonyl- und Ethergruppen in den Grundeinheiten oder die Einführung flexibler Heteroatomgruppen kann die Hochtemperaturflussfähigkeit von PEKK effektiv verbessern.

Wenn PekK-Produkte mit Kohlenstofffasern verstärkt werden, erreichen sie metallähnliche Härte und haben gleichzeitig wesentlich leichter. PekK-Produkte sind nicht entzündlich und emittieren keine giftigen Gase. Darüber hinaus sind PEKK -Produkte über ihrem Schmelzpunkt sehr formbar und können unter Verwendung von Injektionsform- oder Extrusionstechniken in Röhrchen oder Filme verarbeitet werden.

In extremen Anwendungsumgebungen kann PEKK bestimmte Metallkomponenten ersetzen, um eine leichte Gewicht zu erzielen. Erstens kann dieses Polymermaterial im Bereich der Luft- und Raumfahrt den extremen Bedingungen in Raketenmotoren leicht standhalten. Designer von Handelsflugzeugen der nächsten Generation erwägen, dieses Material zu verwenden. Zweitens ist ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich für dieses Material Offshore -Öl- und Gasgewinnung. Zusätzlich ist PekK vollständig mit additiven Herstellungsprozessen im Bereich von kleinen bis mittleren Maßstäben (3D-Druck) kompatibel.

03. Polyphenylensulfid (PPS)

PPS bezieht sich auf ein thermoplastisches Harz, bei dem Phenylenringe und Schwefelatome abwechselnd zur Bildung von Benzothiophengruppen angeordnet sind. Die konjugierte Struktur der Benzolringe verleiht PPS eine einzigartige Starrheit, während die ultra-konjugierte Struktur, die durch Schwefelatome und Benzolringe in den Sulfidbindungen gebildet wird, pps teilweise Flexibilität verleiht. Die molekulare Zusammensetzung von PPS liefert es mit einem gewissen Grad an Fließfähigkeit, schnellen Kristallisation und der Fähigkeit, sich innerhalb eines kurzen Zyklus zu bilden. Es zeigt auch eine hervorragende Wärmefestigkeit mit minimalem Massenverlust aufgrund des thermischen Abbaus; und überlegene Korrosionsbeständigkeit, vergleichbar mit der von Polytetrafluorethylen (PTFE), bekannt als „König der Kunststoffe“, die in mechanischen, elektronischen und elektrischen Technik, Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrien häufig verwendet wird.

PPS-Harz ist in der Regel ein weißes oder cremesweißes Perle- oder Pulverprodukt. Seine molekularen Ketten weisen eine hohe Steifigkeit und Regelmäßigkeit auf und machen PPS zu einem kristallinen Polymer mit einer Kristallinität von bis zu 70%. PPS hat eine relative Dichte von 1,36 g/cm³, einen Schmelzpunkt von 280–290 ° C, eine Glasübergangstemperatur um 90 ° C und beginnt sich bei Temperaturen über 430–460 ° C in Luft zu zersetzen. In Stickstoff gibt es keinen signifikanten Massenverlust unter 500 ° C, und selbst bei hohen Temperaturen von 1000 ° C behält sie 40% seiner ursprünglichen Masse bei. Seine Flammschutzbewertung beträgt UL 94V-0. PPS hat eine hohe Festigkeit, einen Modul und eine hervorragende dimensionale Stabilität des fertigen Produkts, ein geringes Kriechen, eine extrem hohe Müdigkeitsbeständigkeit, eine gute Flammenhemmung und eine niedrige Feuchtigkeitsabsorption. Sie verformt sich nicht unter hohen Temperatur- und hohen Weiblichkeitsbedingungen und erhalten hervorragende elektrische Isolationseigenschaften. Es hat eine gute Resistenz gegen Lösungsmittel und chemische Korrosion, ist in jedem Lösungsmittel unter 200 ° C praktisch unlöslich und hat eine starke Strahlungsbeständigkeit.

PPS überbrückt die Lücke zwischen Standardpolymeren und fortschrittlichen Polymeren in Bezug auf Kosten und Leistung und wird häufig als kostengünstige Alternative zu Peek in Anwendungen verwendet, bei denen die Verarbeitung zu komplex ist oder die Verwendung von Metall zu umständlich ist. PPS ist derzeit der kostengünstigste Plastik für Spezialentechnik der Welt und ist die größte Kategorie von Kunststichkategorien für Spezialitäten entwickelt. In der Rangliste von allgemeinen Kunststoffkunststoffen rangiert die PPS hinter Polycarbonat, Polyester, Polyformaldehyd, Nylon und Polyphenylenether mit dem sechsten Platz der Produktionsvolumen.

04. Sulfonsäurepolymere (PSU)

Polysulfon (PSF oder PSU) ist ein amorphes Thermoplastik -Fachtechnik -Kunststoff. Es weist hervorragende mechanische Eigenschaften, dielektrische Eigenschaften, Wärmefestigkeit, Flammenhemmung, Kriechwiderstand, chemische Stabilität, Transparenz und Lebensmittelsicherheit auf.

Polysulfon ist eine nichtkristalline bernsteinfarbene transparente Polymerverbindung, die Sulfongruppen (-so2-) und Arylgruppen in seiner Hauptkette enthält. Abhängig von der Art des verwendeten synthetischen Monomers können im Handel erhältliche Polysulfonmaterialien in drei Kategorien eingeteilt werden: Allgemeiner Bisphenol A-Typ Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PESU) und Polyphenylensulfon (PPSU). Während die drei Arten von Polysulfonmaterialien ähnliche Eigenschaften haben, weisen sie auch unterschiedliche Unterschiede auf, wobei das Bisphenol A-Typ Polysulfon (PSU) häufig als repräsentatives Beispiel dient. Der Produktionsprozess für Polysulfonmaterialien verwendet typischerweise den Polymerisationsweg der Farnham-Nucleophil-Substitutionskondensation, wobei die zweistufige Methode die derzeit verwendete primäre Prozessroute ist.

1) Bisphenol A-Typ Polysulfon (PSU)

Das Polysulfon vom Typ Bisphenol A ist ein transparenter, leicht bernsteinfarbener linearer thermoplastischer Kunststoff. Es hat eine relative Dichte von 1,24, eine Schrumpfrate von 0,7%und eine außergewöhnliche dimensionale Stabilität. Die 24-Stunden-Wasserabsorptionsrate beträgt 0,22%und ist gegen kochendes Wasser und überdämpftes Dampf widerstandsfähig. Es kann langfristig innerhalb eines Temperaturbereichs von -100 ° C bis 150 ° C verwendet werden und besitzt hervorragende mechanische Eigenschaften und überlegene dielektrische Eigenschaften. Es hat eine gute chemische Resistenz, ist flammretardant und ungiftig. Es hat jedoch einen schlechten Wetterbeständigkeit und UV -Widerstand.

PSU ist ein goldgelbes, hoch transparentes Produkt mit guter Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln und exzellenten filmbildenden Eigenschaften und selektiven Permeabilität. Es wird in Wasserreinigungsmembranen, medizinischen Geräten (Anästhesiemaschinen, Beatmungskomponenten), Wachwasserrohrventilkomponenten und anderen Feldern verwendet.

2) Polyphenylsulfon (PPSU)

Polyphenylsulfon (PPSU), auch als Polybenzimidazol bekannt. Der Syntheseprozess von PPSU ähnelt dem von PSU, wobei das Monomer 4,4'-Diphenylendiamin ist. Seine molekulare Kette enthält eine große Anzahl von Biphenylgruppen, was zu besseren thermischen Eigenschaften als PSU führt, wobei eine Glasübergangstemperatur (TG) von ungefähr 220 ° C und die Fähigkeit, die Langzeitanwendung bei 180 ° C zu widerstehen, standzuhalten.

PPSU verfügt über eine höhere Wärmebeständigkeit, chemische Resistenz, Starrheit, hohe Transparenz und hervorragende physikalische Eigenschaften. Daher wird es in medizinischen Geräten, Lebensmittelkontaktmaterialien und Industrieprodukten häufig verwendet. PPSU kann einer maximalen Betriebstemperatur von 180 ° C standhalten und auch unter hohen Temperaturbedingungen ausreichende Stabilität und mechanische Eigenschaften aufrechterhalten. Es kann Hochtemperatur-Sterilisation, Desinfektion und Hochtemperatur-/Hochdruckumgebungen standhalten. Es entspricht Standards für Lebensmittelsicherheit und wird hauptsächlich zur Herstellung kritischer Komponenten für Lebensmittelkontakt und medizinische Geräte verwendet, mit typischen Anwendungen wie Lebensmittelschalen, medizinischen Desinfektionsboxen und Säuglingsfutterflaschen.