رقابت سوپر ترموپلاستیک های مهندسی برای کسب مقام نخست در پایداری حرارتی

در بخش قبلی (پلاستیک هایی با دمای کاربری بالاتر از 200 °C ، سوپر ترمو پلاستیک های مهندسی) با مقدمه ای در خصوص پلاستیک هایی با مقاومت حرارتی بسیار بالاتر از پلاستیک های مهندسی عادی آشنا شدیم. در این قسمت نیز در خصوص مهمترین پارامتر عملکردی و انتخاب این سوپر ترموپلاستیک های مهندسی، یعنی دمای سرویس دهی، صحبت خواهیم کرد و در بخش های بعدی با معرفی اختصاصی هر خانواده مانند PPA، PA، PSU و … همراه خواهیم شد.

تا همین ده سال پیش وقتی صحبت از پایداری حرارتی در دمای بالا می شد و به پلاستیکی نیاز بود که در دماهای بالاتر از 160 °C سرویس دهی کند، تنها پلی فتال آمید (Polyphthalamide – PPA) و گونه های خاصی از پلی آمید، مانند PA12, PA46، در لیست گزینه های ما قرار داشتند. اما امروزه گزینه های بسیار بیشتری همچون پلی اتر اتر کتون (PEEK)، پلی سولفون (PSU)، پلی فنیلن سولفید (PPSU)، پلی آریلات کتون (Polyaryletherketone)، پلی استر و حتی سوپر پلاستیک های مهندسی اتصال عرضی شده نیز در دسترس هستند و توسط شرکت های معتبر تجاری سازی شده اند. مهمترین محل های کاربرد این سوپر پلاستیک های مهندسی شامل لیست زیر است:

• ترمینال ها، کانکتورها و سوکت های صنعت برق و الکترونیک که در دمای بالای 100 °C سرویس دهی می کنند.
• هوزینگ سنسورهای خودرو که در معرض دماهای بالا قرار دارند، مانند سنسورهای سیستم اگزوز
• هوزینگ و پیستون پمپ ها
• پولی های صنعتی و خودرو (Pulley)
• قطعات و کانکتورهای سیستم های سرمایشی – گرمایشی

بایستی اعتراف کرد همچنان PPA بالاترین دمای انتقال شیشه ای را در بین سوپر ترموپلاستیک های مهندسی و در حدود 165 °C دارد و دمای سرویس دهی آن 140 – 200 °C است. باید در نظر داشت که گریدهای تقویت شده با 30-50% الیاف شیشه/ کربن PPA نیز در دسترس هستند و استحکام مکانیکی قابل مقایسه با فولاد ( استحکام مکانیکی بالاتر از 200 MPa) را دارند. PPA با داشتن مقاومت الکتریکی و دی الکتریک بالا و قابلیت جوش پذیری با لیزر، در صنعت برق و الکترونیک نیز گزینه محبوب و پر کاربردی است. تمامی گریدهای PPA امکان عرضه به صورت مقاوم در برابر شعله و با رنگ های مختلف را دارند.

اما از PPA که بگذریم، چنانچه حداکثر دمای کاربری را در محدوده 180 °C قرار دهیم، خانواده سولفون ها شامل پلی سولفون و اتر سولفون ها بین گزینه های مهندسی قرار می گیرند. سولفون ها خواص سطحی فوق العاده در کنار مقاومت سایشی مثال زدنی را برای کاربری های قطعات متحرک جعبه دنده ها فراهم می کنند. سولفون هایی چون PSU و PPSU با مقاومت ذاتی بالا در برابر شعله و آتش، بهترین گزینه برای تولید ظروف غذایی هستند که در معرض دمای بالا قرار می گیرند. همچنین در صنایع هواپیماسازی PPSU یکی از بهترین گزینه ها برای ساخت قاب صندلی و اجزای سیستم تهویه است. چرا که به راحتی می تواند از پس استانداردهای آتش گیری صنایع هواپیماسازی برآید.

اما وضعیت PEEK در این لیست قدری متفاوت است. اگرچه دمای بیشنیه کاربری گریدهای مختلف PEEK از 150 °C تجاوز نمی کند، اما مهمترین مزیت این سوپر ترموپلاستیک در دماهای منفی است. PEEK ها می توانند تا -200 °C بدون افت خواص مکانیکی در تولید انواع شیر و اتصالات مورد استفاده قرار گیرند.

آخرین نوآوری های حوزه سوپر پلاستیک های مهندسی به انواع اتصال عرضی شده ختم می شود. امروزه PA هایی توسعه داده شده اند که به کمک تشعشع پرتو گاما امکان ایجاد پیوندهای اتصال عرضی در آن ها وجود دارد. این گریدهای در محدوده دمایی -40 – 130 °C قابلیت کارایی دارند و استحکامی بالغ بر 20 GPa دارند! این نوآوری در خدمت صنعت برق قرار گرفته است و در تولید قطعات انتقال برق با ولتاژهای بسیار بالا ( بالاتر از 10000 ولت) به کار می روند. در بخش های بعدی با ریزساختار و انواع مختلف هر یک از این سوپر پلاستیک های مقایسه شده در این مقاله آشنا خواهیم شد.

درباره نویسنده

کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

شرکت پلیمر پیشرفته دانا فعالیت خود را در سال ۱۳۸۵ و به عنوان یک شرکت دانش محور در حوزه تولید و تأمین مواد اولیه پلیمری با عملکرد بین‌المللی و به ویژه با تمرکز بر منطقه خاورمیانه آغاز نموده است.
با توجه به اقبال روز افزون علاقه مندان به صنعت پلیمر جهت کسب اطلاعات به روز در صنعت پلیمر این شرکت با راه اندازی واحد تولید محتوای خود اقدام به تولید محتوای فارسی در زمینه صنعت پلیمر نمود.

See author's posts