-269～1800℃丨Pięć głównych materiałów polimerowych odpornych na wysokie temperatury

Polimer odporny na ciepło odnosi się do materiałów polimerowych o dobrej stabilności w wysokiej temperaturze, które są szeroko stosowane w lotnictwie, energetyce, elektronice, materiałach budowlanych i innych dziedzinach. W nowoczesnym przemyśle, nauce i technologii materiały polimerowe są niezbędnym materiałem. Wraz z rozwojem nauki i technologii wymagania ludzi dotyczące materiałów polimerowych stają się coraz wyższe, a stabilność w wysokiej temperaturze jest jedną z ważnych właściwości, jakie muszą mieć materiały polimerowe. Materiały polimerowe odporne na ciepło mają dobrą wydajność w środowiskach o wysokiej temperaturze, taką jak wytrzymałość w wysokiej temperaturze, wysoka odporność na ciepło, wysoka stabilność utleniania, niskie pełzanie i dobra wydajność przetwarzania. Dlatego materiały polimerowe odporne na ciepło są głównymi materiałami spełniającymi potrzeby przyszłych zastosowań w wysokich temperaturach.

Włókno aramidowe

Aramid 1313 to włókno o specjalnych funkcjach, które zostało po raz pierwszy opracowane przez firmę DuPont w Stanach Zjednoczonych. Włókno to wygląda podobnie do zwykłego włókna chemicznego, ale ma wiele unikalnych cech. Najbardziej wyróżniającą się cechą jest jego doskonała odporność na wysokie temperatury, dzięki czemu można go używać przez długi czas w wysokiej temperaturze 220℃ bez starzenia. W temperaturze około 250℃ jego stabilność wymiarowa jest bardzo dobra, a współczynnik skurczu termicznego wynosi zaledwie 1%. Ograniczający indeks tlenowy aramidu 1313 jest większy niż 28%. Jest to włókno trudnopalne, nie podtrzymuje spalania i ma dobre właściwości samogasnące. Zaczyna się rozkładać powyżej 370°C i zaczyna karbonizować w temperaturze około 400°C. Dlatego aramid 1313 jest szeroko stosowany w odzieży ochronnej, wozach strażackich, lotnictwie i przemyśle motoryzacyjnym, aby sprostać potrzebom wysokiej wydajności, wysokiej trwałości i stabilności w wysokiej temperaturze.

W porównaniu z istniejącym metylowinylowym kauczukiem silikonowym, kauczuk silikonowy fenolowy ma lepszą odporność na temperaturę. Zakres jego odporności na temperaturę można rozszerzyć do -70℃-350℃, a jego krótkotrwała temperatura robocza może osiągnąć -110℃-400℃. Posiada również cechy odporności na ablację i odporność na promieniowanie. Dlatego jest szeroko stosowany w urządzeniach energetycznych, elektronicznych, samochodowych, przemysłowych systemach chłodzenia głębokiego, lotnictwie, silnikach i innych dziedzinach. Zawartość fenolu 5%-15% nazywana jest niskofenylowym kauczukiem silikonowym, zawartość fenolu 15%-25% nazywana jest średniofenylowym kauczukiem silikonowym, a zawartość fenolu powyżej 30% nazywana jest wysokofenylowym kauczukiem silikonowym. Wraz ze wzrostem zawartości fenolu wzrasta sztywność cząsteczkowa, a odporność na promieniowanie i ognioodporność również odpowiednio wzrastają. Jednak średnio- i wysokofenylowe kauczuki silikonowe są trudne w obróbce i mają słabe właściwości fizyczne i mechaniczne, więc ich produkcja i zastosowanie podlegają pewnym ograniczeniom.

Kauczuk borokrzemianowy to specjalny kauczuk syntetyczny z segmentami dekaboranu węgla w głównym łańcuchu siloksanowym. Może być stosowany przez krótkie okresy czasu w wysokich temperaturach do 410°C, a jego zakres długoterminowego stosowania wynosi zazwyczaj od -40°C do 350°C i ma inne właściwości podobne do kauczuku silikonowego. Kauczuk borokrzemianowy może być przetwarzany i wulkanizowany jak zwykły kauczuk silikonowy i jest często stosowany do produkcji produktów, takich jak części uszczelniające i materiały izolacyjne, które muszą być stosowane w wysokich temperaturach.

Poliimid to materiał polimerowy o strukturze imidowej w łańcuchu głównym, a jego struktura cząsteczkowa obejmuje główne jednostki strukturalne, takie jak pierścienie aromatyczne i pierścienie heterocykliczne. Poliimid ma najwyższą ocenę ognioodporności (UL-94), dobre właściwości izolacji elektrycznej, właściwości mechaniczne, stabilność chemiczną, odporność na starzenie, odporność na promieniowanie i niskie straty dielektryczne. Jednocześnie właściwości te nie zmieniają się znacząco w szerokim zakresie temperatur (-269°C-400°C). Dlatego poliimid jest szeroko stosowany w mikroelektronice, lotnictwie, motoryzacji, medycynie, chemii i innych dziedzinach.

Polimer polisilazanowy jest rodzajem nieorganicznego materiału polimerowego z powtarzającym się Si-N w głównym łańcuchu cząsteczki. Ze względu na specyfikę jego struktury chemicznej, może być przekształcony w ceramikę krzemionkową w warunkach wysokiej temperatury. Dlatego polisilazan ma ważną wartość użytkową w odporności na wysoką temperaturę. Kąt wiązania krzem-azot żywicy polisilazanowej jest mały, a napięcie wiązania cząsteczkowego jest w górę, więc łańcuch cząsteczkowy nie jest łatwy do utworzenia pierścienia i nie jest łatwo mieć reakcje uboczne, takie jak obgadywanie i przegrupowanie podczas reakcji polimeryzacji cząsteczkowej. Ma dobrą stabilność termiczną. Poprzez zmianę atomu krzemu lub podstawnika atomu azotu, można zaprojektować żywicę polisilazanową o określonych właściwościach, z doskonałą odpornością na wysoką temperaturę (1800°C), wysoką twardością powłoki, ultracienkim lakierem, niską lepkością, doskonałą przyczepnością do większości typów podłoży.

Materiały polimerowe odporne na ciepło mają dobrą wydajność w środowiskach o wysokiej temperaturze, w tym wytrzymałość w wysokiej temperaturze, wysoką odporność cieplną, wysoką stabilność utleniania, niskie pełzanie i dobrą wydajność przetwarzania. Te materiały polimerowe odporne na ciepło mają duże perspektywy zastosowań, a dzięki ciągłej innowacji i rozwojowi zapewniają rozwiązania dla przyszłych potrzeb zastosowań w wysokich temperaturach.