高温プラスチック：挑戦的なアプリケーションの急速な成長
August 17, 2024
長期使用温度によって分類されるプラスチックは、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、高温プラスチックに分割できます。このプラスチックは、高温プラスチックが熱耐性プラスチック、高性能プラスチック、特別なエンジニアリングプラスチックとしても知られています等々。
汎用プラスチックは、100 oc未満の温度で長期間使用されるプラスチックです。 5つの主要な汎用プラスチックには、ポリエチレン（ポリエチレン、PE）、ポリプロピレン（ポリプロピレン、PP）、ポリスチレン（ポリスチレン、PS）、塩化ポリビニル（ポリ塩化ビニル、PVC）、アクリロニトリル - ブタディエン - コポリマー（ABS）が含まれます。機械的特性は低いですが、幅広いアプリケーションと優れた処理特性のため、パッケージング、住宅アプライアンス、建設業界で広く使用されています。
エンジニアリングプラスチックは、100 ocから150 ocの範囲の温度で長期間使用されるプラスチックです。 5つの主要なエンジニアリングプラスチックには、ポリカーボネート（ポリカーボネート、PC）、ポリオキシメチレン（ポリオキシメチレン、POM）、ポリエステル（ポリブチレンテレフタレート、PBT）、ポリアミド（ポリアミド、ペンシルベニア州）、ポリスチレン（ポリフェニレン（PA）が含まれます。ポリアミド、ペンシルバニア州）およびポリフェニレンオキシド（PPO）;それらは良好な機械的特性を持ち、修飾子を追加することにより、化学耐性と耐摩耗性があり、材料を最適化でき、プロセスエンジニアリングの簡単なプラスチックは、自動車、電子機器、機械産業で広く使用されています。
高温プラスチックは、150 ocを超える温度で長時間使用できるプラスチックです。彼らは、優れた機械的特性や優れた化学耐性だけでなく、放射線耐性、火炎遅延、良好な電気特性を含む、高作業温度でのみ現れることができる多くの優れた特性を持っています。摩擦特性を改善し、電気伝導率を調整しながら、材料の寸法の安定性と剛性を改善することができます。軍、航空、航空宇宙、自動車、石油およびガス産業では、従来の金属や陶器に取って代わり、高温プラスチックは引き続き新しく挑戦的な用途を持ち、最も急成長しているプラスチック製品の1つになりました。
1.高温プラスチックへのエンジニアリングプラスチックの橋渡し-PPA、パラ
芳香族ポリアミドには、半芳香族ポリアミド（ポリフタラミド、PPA）および完全芳香族ポリアミド（ポリアリルアミド、パラ）が含まれます。脂肪族PA分子の主要鎖にベンゼン環を含む半芳香族または完全芳香族アミド鎖セグメントを導入することにより、従来のPAの機械的特性、耐熱性、および寸法安定性が強化されます。
PPAの主なサプライヤーは、BASF、Dupont、DSM、EMS、Evonik、Kuraray、Mitsui、Sabic、Solvayであり、一般的なものはPA4T、PA6T、PA9T、PA10Tおよびその他のPPAS.table 1です。 、PA6、PA66、およびPPAの特性を示して比較します。 PPA、PPAはPA6T/XT（ヘキサメチレンジアミン +メチルグルチレンジアミン +テレフタル酸）です。
パラの主なサプライヤーは、デュポン、コロン、ソルベイ、テイジン、テイホなどです。その中で最も有名なのは、デュポンのノメックス（ポリイソフタロイルイソフタラミド）とケブラー（オールパラポリアリアミド）です。 ）、シートと繊維;融点がなく、370 OC以上で分解し始めます。誘電率が高く、その特性はPA6、PA66、およびPPAと比較できます。分解し始めました。高誘電率は、短期40 kV/mm電圧に耐えることができます。良好な機械的靭性（厚さ1.5 mmの断熱紙、1800 n/cmの引張強度、破壊8.0％での伸長）; 220 OCでは、10年以上にわたって長時間使用できます。化学腐食抵抗、照射耐性、および炎遅延剤;主に電気断熱（たとえば、変圧器）および炎遅延剤などに使用されます。融点はありません。分解の開始から427 oc。高強度、高弾性および靭性（3.6 GPAの繊維引張強度、130 GPAの引張率、ブレーク3％の伸長）; 180 ocの温度の長期使用。主に、軍事、航空、航空宇宙およびその他の構造成分で使用される、超強力な繊維および補強材として使用されます。
2.スチールをプラスチックに置き換える例-PPS、Paek、PI
ポリフェニレン硫化物（PPS）は、分子の主な鎖にベンゼン硫黄結合を備えた熱可塑性の半結晶樹脂です。PPSの主なサプライヤーは、セラネーゼ、DIC、クレハ、ポリプラスチック、ソルベイ、トーレイ、トソー、Zhijiang nhujiang nhu .PPは、180〜220 OCの範囲の温度で、低吸収と良好な寸法安定性で長期間使用できます。 180〜220 OCの温度範囲で長時間使用でき、吸水量が非常に低く、寸法安定性が良好です。変更後、電子、電気、自動車産業の構造材料として広く使用されています。表2は、例としてCelaneseのFortron®を含むPPSの特性を示しています。
ポリアリルアテルケトン（Paek）は、半結晶、熱可塑性塑性であり、主にポリエーテルケトン（PEK）、ポリエーテルケトン（ピーク）、ポリエーテルケトンケトン（PEKK）などを含みます。 Pekk）など。Paekのさまざまな種類の違いは、化学組成、エーテルケトンの順序と割合、143から175 oc、338から375 ocの融点です。 Paek分子構造には、優れた機械的特性、電気断熱、および耐薬品性を備えたベンゼンリングが含まれています。エーテル結合と柔軟性があり、熱可塑性処理方法で成形できます。 Paekの主なサプライヤーは、Akro-Plastic、Celanese、Evonik、Solvay、Victrexです。たとえば、表3は、VicTrexのPeekの特性を示しています。 Peekは、Lehvoss、Indmatec、Solid Conceptsなどのサプライヤーから入手できる3Dプリントワイヤーとパウダーのために急速に発展していることに言及する価値があります。
ポリイミド（PI）は、脂肪族、半芳香族、芳香族PIを含む、メイン鎖にイミド（-CO-NH-CO-）を含むポリマーで、3種類、アモルファスベース、熱可塑性、熱硬化性が含まれます。 PIには、有意な融点、最大400 OCの高温抵抗、高絶縁特性はありません。航空、航空宇宙、マイクロエレクトロニクス、ナノ、液晶、分離膜、レーザーなどの分野で広く使用されています。 PIの主な製品フォームは、フィルム、繊維、泡、樹脂です。 3e etese、arakawa、dupont、kaneka、mitsui、taimideなど。Kapton®から作られたデュポンのタイプ100 HN PIフィルムの引張強度は、それぞれ231 MPaおよび23ocおよび200 ocで139 MPaです。それぞれ23oCおよび200 oCで231 MPaおよび139 MPa、および引張弾性率はそれぞれ2.5 gpaおよび2.9 GPaでした。例として、例として、Mitsui'sを使用して射出成形処理に使用できるPI樹脂の特性を示しています。例としてaurum®。
高温プラスチックの中で、温度抵抗の寸法の点でポリイミド（PI）がピラミッドの上部にあります。ポリイミドは、ジアンヒドリドとジアミンの重合により生成され、エーテルとアミドの結合をさらにメイン鎖に導入することで、それぞれポリエーテルイミド（PEI）とポリアミド - イミド（PAI）を得ることができます。市販の熱可塑性ポリイミドの場合、PI、PEI、およびPAIは、通常、MitsuiのAurum®、Sabic'sUltem®、Solvay'sTorlon®でそれぞれ表されます。表5は、これら3つのサプライヤーからの製品の基本的な特性を示しています。 SabicのUltem®PEIがStratasysの3D印刷フィラメント（Ultem®9085）で使用され始めたことは注目に値します。要約すると、ポリイミドは、フィルム、繊維、コーティング、フォーム、複合材料など、優れた全体的な性能を備えたさまざまな製品で利用でき、さまざまなアプリケーションの目的で選択できます。
高温プラスチックでは、透明なプラスチックである高透過率を持つアモルファス材料のクラス（ASTM D1003）があります（400-800NMの波長での可視光の透過率は80％を超えています）。一般的な透明なプラスチック、PS、PC、PMMAには、ガラスのプラスチックを置き換える場合、高温の材料のより厳しい要件を満たすことができます。
3.ガラスの代わりにプラスチックの例-PSU、PESU、PPSU、PAR
ポリスルホン（PSUまたはPSF）は、メインチェーン、アモルファスに-SO2-を含む熱可塑性樹脂のクラスです。ポリスルホンには、通常のビスフェノールA型PSU、ポリエタルスルホン（PESU）およびポリアリールスルホン（PPSU）の3つの主要なタイプがあり、3つの構造式を以下の図に示します。ポリスルホンの長期使用温度は180 ocに達する可能性があり、短期の耐熱性は最大220 ocであり、主に自動車、電子および電気、家庭で使用される良好な寸法安定性、電気断熱、化学、加水分解耐性（食品接触）がありますまた、他のフィールド、特に透明な部分は、金属、ガラス、セラミックに代わる優れた代替品です。
現在、ポリスルホンの主なサプライヤーは、BASF、Sabic、Solvay、Sumitomoなどです。表6は、例としてBASFのUltrason®を使用したPSU、PESU、およびPPSUの特性を示しています。 3つすべてをガラス繊維と炭素繊維でさらに強化し、射出成形と押し出しで処理できます。
ポリアリール酸塩（PAR）は、主鎖にベンゼンリングとエステル結合を備えた熱可塑性樹脂であるポリアリール化合物であり、アモルファスです。遅延特性は、主に精密装置、自動車、医療、食品、および毎日の必需品で使用されます。PARの典型的な代表は、ビスフェノール樹脂であるUnitikaのU-Polymer®です。 Bisphenol AおよびTerephthalicおよびIsophthal酸の共重合体であるPolymer®。表7は、Uポリマーの特性の一部を示しており、PARの靭性はポリスルホンプラスチックの靭性よりも大幅に優れていることに言及する価値があります。
4.特殊機能プラスチック（Fluoroplastics）-PVDF、PTFE、PCTFEなど。
蛍光loplasticsは、水素原子の一部またはすべてがフッ素原子に置き換えられているポリアルカンです。 6つの一般的なフルオロ形成剤には、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、テトラフルオロエチレン - ペルフルオロアルコキシビニルエーテルコポリマー（ポリフルオロアルコキシ、PFA）、フッ素化エチレンプロピレン（FEP）、エチレン - パーフルオエチレン - エチレン（PEP） （PFAVC）。 、FEP、エチレン - テトラ - フルオロエチレン共重合体（エチレン - テトラ - フルオロ - エチレン、ETFE）、フッ化ビニリデン（PVDF）およびポリクロロトリフルロエチレン（PCTEF）。 （PCTEF）。
全体として、フルオロ形成剤は優れた腐食抵抗、高温および低温抵抗、低摩擦係数、良好な自己潤滑および誘電特性を持ち、化学的、電子的、電気的、航空、航空宇宙、機械、建設、医学、自動車、および自動車で広く使用されています他の産業分野。 6つの蛍光loplasticsの主な特性を表9に示します。この特性では、PTFE溶融粘度が大きすぎて射出成形プロセスで使用できません。 PFA、FEP、ETFE、PVDF、およびPCTEFは、処理パフォーマンスが向上し、射出成形、押出、その他のプロセスによって成形できます。現在、蛍光loplasticsの主なサプライヤーは3M、Chemours（以前はDupont Fluoroplastics）、Dakin、Solvay、Arkemaなどです。製品フォームには押し出されたプロファイル、ペレット、フィルム、パウダーなどが含まれます。 PFA、FEP、ETFE、PVDF、PCTEFは、射出成形には適していません。 PVDFなどの一部のフルオロ形成者には、従来の高温プラスチックにはないバリアや圧電性などの特別な特性があり、リチウム電池、半導体、その他の産業のいくつかの挑戦的な新しいアプリケーションで急速に発展していることに言及する価値があります。
要するに、高温プラスチックには、主に芳香族ポリアミド（PPA、パラ）、ポリフェニレン硫化物（PPS）、ポリアリレンエーテルケトン（ピーク）、ポリイミド（PI）、ポリスルホン（PSU、PESU、PPSU）、ポリアリレート（PAR）、液体液体が含まれます。クリスタルポリマー（LCP）およびフッ素プラスチックなど、および150〜300 oCの温度の長期使用は、それぞれの主な特徴が、高耐熱性、高強度、高透明性、高い流動性、高されたものです。摩擦抵抗など、および修正によりパフォーマンスをさらに改善することができます。これらの高温プラスチックには、航空宇宙、自動車、エレクトロニクス、その他の産業、スチールの代わりにプラスチック、ガラス（またはセラミック）の代わりにプラスチック、さまざまな挑戦的なアプリケーションで、独自の利点と欠点があります。さまざまな要件を満たすため。
