Mala težina, niska cijena, visoka otpornost na udar, sposobnost oblikovanja i prilagođavanje brzo pokreću potražnju za termoplastikom, koja pomaže da se elektronika, rasvjeta i automobilski motori hlade.#Polyolefin
PolyOne termički provodljiva jedinjenja koriste se u automobilskim i E/E aplikacijama, kao što su LED rasvjeta, hladnjaci i elektronska kućišta.
Covestro-ovi Makrolon termalni PC proizvodi uključuju razrede za LED lampe i hladnjake.
RTP-ova toplotno provodljiva jedinjenja mogu se koristiti u kućištima kao što su kutije za baterije, kao i radijatori i integrisanije komponente za rasipanje toplote.
Proizvođači originalne opreme u industriji električne/elektronike, automobilske industrije, rasvjete, medicinske opreme i industrijskih strojeva su već dugi niz godina zainteresovani za termo provodljivu termoplastiku jer traže nova rješenja za primjenu uključujući radijatore i druge uređaje za rasipanje topline, LED diode.Kućište i kućište za bateriju.
Industrijska istraživanja pokazuju da ovi materijali rastu dvocifrenom stopom, potaknuti novim aplikacijama kao što su potpuno električna vozila, složeni automobili i velike komercijalne komponente LED rasvjete.Toplotno vodljiva plastika predstavlja izazov za tradicionalnije materijale, kao što su metali (posebno aluminij) i keramika, jer imaju mnoge prednosti: plastične smjese su lakše po težini, niže cijene, lako se formiraju, prilagodljive i mogu pružiti više prednosti u termičkoj stabilnosti , Čvrstoća na udar i otpornost na ogrebotine i habanje.
Aditivi koji poboljšavaju toplotnu provodljivost uključuju grafit, grafen i keramička punila poput borovog nitrida i glinice.Tehnologija za njihovu upotrebu također napreduje i postaje isplativija.Drugi trend je uvođenje jeftinih inženjerskih smola (kao što su najlon 6 i 66 i PC) u termički provodljive smjese, što stavlja u konkurenciju najčešće korištene materijale visoke cijene kao što su PPS, PSU i PEI.
Zbog čega je sva frka?Izvor u RTP-u je rekao: “Mogućnost formiranja mrežastih dijelova, smanjenje broja dijelova i koraka montaže, te smanjenje težine i troškova su sve pokretačke snage za usvajanje ovih materijala.”“Za određene primjene, kao što su električna kućišta i prelijevanje komponenti, sposobnost prijenosa topline kada se postane električni izolator je u fokusu pažnje.”
Dalia Naamani-Goldman, menadžer marketinga elektronskog i električnog transporta u BASF-ovom poslovanju sa funkcionalnim materijalima, dodala je: „Toplotna provodljivost ubrzano postaje pitanje sve veće brige za proizvođače elektronskih komponenti i OEM proizvođače automobila.Zbog tehnološkog napretka i prostornih ograničenja, aplikacije su minijaturizirane i stoga termičke. Akumulacija i širenje energije su postali fokus pažnje.Ako je otisak komponente ograničen, teško je dodati metalni hladnjak ili umetnuti metalnu komponentu.”
Naamani-Goldman je objasnio da aplikacije višeg napona prodiru u automobile, a potražnja za procesorskom snagom također raste.U baterijama električnih vozila, upotreba metala za raspršivanje i odvođenje topline povećava težinu, što je nepopularan izbor.Osim toga, metalni dijelovi koji rade velikom snagom mogu uzrokovati opasne električne udare.Toplotno vodljiva, ali neprovodna plastična smola omogućava veće napone uz održavanje električne sigurnosti.
Celaneseov inženjer razvoja terena James Miller (prethodnik Cool Polymers-a kojeg je Celanese kupio 2014.) rekao je da su električne i elektronske komponente, posebno električne i elektroničke komponente u električnim vozilima, rasle s prostorom komponenti. Postaje sve gušći i nastavlja se smanjivati.„Jedan faktor koji ograničava smanjenje veličine ovih komponenti je njihova sposobnost upravljanja toplotom.Poboljšanja u termo provodljivim opcijama pakovanja čine uređaje manjim i efikasnijim.”
Miller je istakao da se u energetskoj elektronskoj opremi termo provodljiva plastika može preliti ili pakovati, što je izbor dizajna koji nije dostupan u metalima ili keramici.Za medicinske uređaje koji stvaraju toplinu (kao što su medicinski uređaji s kamerama ili komponentama za kauterizaciju), fleksibilnost dizajna toplinski provodljive plastike omogućava funkcionalno pakovanje manje težine.
Jean-Paul Scheepens, generalni direktor PolyOne-ovog poslovanja sa specijalnim inženjerskim materijalima, istakao je da automobilska i E/E industrija imaju najveću potražnju za termički provodljivim spojevima.Rekao je da ovi proizvodi mogu zadovoljiti različite potrebe kupaca i industrije, uključujući proširenu slobodu dizajna, omogućavajući dizajn. Povećana površina može poboljšati termičku stabilnost.Toplotno provodljivi polimeri takođe pružaju lakše opcije i konsolidaciju delova, kao što je integracija hladnjaka i kućišta u istu komponentu, kao i mogućnost stvaranja jedinstvenijeg sistema upravljanja toplotom.Dobra ekonomska efikasnost procesa brizganja je još jedan pozitivan faktor.”
Joel Matsco, viši marketing menadžer za polikarbonat u Covestru, vjeruje da je termo provodljiva plastika uglavnom fokusirana na primjenu u automobilskoj industriji.„Sa prednošću gustine od oko 50%, mogu značajno smanjiti težinu.Ovo se može proširiti i na električna vozila.Mnogi moduli baterija još uvijek koriste metal za upravljanje toplinom, a budući da većina modula koristi mnoge strukture koje se ponavljaju unutra, koriste toplinsku provodljivost. Težina ušteđena zamjenom metala polimerima brzo se povećala.”
Covestro takođe vidi trend smanjenja težine velikih komponenti komercijalne rasvjete.Matsco ističe: „Visoka svjetla od 35 funti umjesto 70 funti zahtijevaju manje strukture i instalaterima ih je lakše nositi na skelama.“Covestro takođe ima projekte elektronskih kućišta kao što su ruteri, u kojima plastični delovi deluju kao kontejner i obezbeđuju upravljanje toplotom.Matsco je rekao: „Na svim tržištima, ovisno o dizajnu, možemo smanjiti troškove i do 20%.“
PolyOne's Sheepens's je naveo da ključne primjene njegove tehnologije toplotne provodljivosti u automobilskoj industriji i E/E uključuju LED rasvjetu, hladnjake i elektronska kućišta, kao što su matične ploče, inverterske kutije i aplikacije za upravljanje napajanjem/sigurnost.Slično, RTP izvori vide da se njegova toplotno provodljiva jedinjenja koriste u kućištima i hladnjacima, kao i integrisanije komponente za rasipanje toplote u industrijskoj, medicinskoj ili elektronskoj opremi.
Matsco iz Covestra je rekao da je glavna primjena komercijalne rasvjete zamjena metalnih radijatora.Slično, termalno upravljanje vrhunskim mrežnim aplikacijama također raste u ruterima i baznim stanicama.BASF-ov Naamani-Goldman je posebno istakao da elektronske komponente uključuju sabirnice, visokonaponske razvodne kutije i konektore, izolatore motora, te prednje i stražnje kamere.
Celanese-ov Miller je rekao da je termo provodljiva plastika napravila veliki napredak u pružanju fleksibilnosti 3D dizajna kako bi zadovoljila veće zahtjeve upravljanja toplinom za LED rasvjetu.Dodao je: „U automobilskoj rasvjeti, naš CoolPoly termički provodljivi polimer (TCP) omogućava korištenje tankoprofilnih kućišta gornje rasvjete i zamjenskih aluminijskih radijatora za vanjske farove.“
Celanese-ov Miller je rekao da CoolPoly TCP pruža rješenje za rastući automobilski head-up displej (HUD) - zbog ograničenog prostora na instrument tabli, protoka zraka i topline, ova aplikacija zahtijeva veće rasipanje topline od uniformnog osvjetljenja.Sunčeva svjetlost obasjava ovu poziciju automobila.“Težina termo provodljive plastike je manja od aluminija, što može smanjiti utjecaj udara i vibracija na ovaj dio vozila, što može uzrokovati izobličenje slike.”
U kućištu baterije, Celanese je pronašao inovativno rješenje kroz CoolPoly TCP D seriju, koje može pružiti toplinsku provodljivost bez električne provodljivosti, čime ispunjava relativno stroge zahtjeve za kvalitetom primjene.Ponekad armaturni materijal u termo vodljivoj plastici ograničava njeno istezanje, pa su stručnjaci za materijale Celanese razvili CoolPoly TCP na bazi najlona, ​​koji je čvršći od tipičnog kvaliteta (čvrstoća na savijanje 100 MPa, modul savijanja 14 GPa, 9 kJ/m2 Charpyjev zarez) bez žrtvovanja toplinske provodljivosti ili gustine.
CoolPoly TCP pruža fleksibilnost u dizajnu konvekcije i može ispuniti zahtjeve za prijenos topline mnogih aplikacija koje su u prošlosti koristile aluminij.Prednost njegovog brizganja je što aluminijski odljevci troše jednu trećinu energije aluminija, a vijek trajanja se produžava šest puta.
Prema Matscou iz Covestra, u automobilskom sektoru, glavna primjena je zamjena radijatora u modulima prednjih svjetala, modulima svjetala za maglu i modulima stražnjih svjetala.Hladnjaci za funkcije LED dugih i kratkih svjetala, LED svjetlosne cijevi i svjetlosni vodiči, dnevna svjetla (DRL) i pokazivači smjera su sve potencijalne primjene.
Matsco je istakao: „Jedna od glavnih pokretačkih snaga Makrolon termalnog PC-a je sposobnost da se direktno integriše funkcija hladnjaka u komponente rasvjete (kao što su reflektori, okviri i kućišta), što se postiže višestrukim brizganjem ili dva- komponentne metode.“Kroz reflektor i okvir koji su obično napravljeni od PC-a, poboljšana adhezija se može vidjeti kada se termo provodljivi PC ponovo ulije na njega kako bi se kontrolirala toplina, čime se smanjuje potreba za pričvrsnim vijcima ili ljepilima.Potražnja.Ovo smanjuje broj dijelova, pomoćnih operacija i ukupne troškove na nivou sistema.Osim toga, u području električnih vozila, vidimo mogućnosti u upravljanju toplinom i strukturi podrške baterijskih modula.”
BASF-ov Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) je također izjavio za električna vozila da komponente baterijskog paketa kao što su separatori baterija vrlo obećavaju.“Litijum-jonske baterije stvaraju mnogo topline, ali moraju biti u stalnom okruženju od oko 65°C, inače će se degradirati ili otkazati.”
U početku su termički provodljive plastične smjese bile bazirane na vrhunskim inženjerskim smolama.Ali posljednjih godina, smole za serijsko inženjerstvo kao što su najlon 6 i 66, PC i PBT su odigrale veliku ulogu.Matsco iz Covestra je rekao: „Sve je ovo pronađeno u divljini.Međutim, zbog razloga troškova, čini se da je tržište uglavnom koncentrisano na najlon i polikarbonat.”
Scheepens je rekao da iako se PPS i dalje vrlo često koristi, PolyOne-ov najlon 6 i 66 i PBT su porasli.
RTP je naveo da su najlon, PPS, PBT, PC i PP najpopularnije smole, ali u zavisnosti od izazova primene, mogu se koristiti mnogi termoplasti visokih performansi kao što su PEI, PEEK i PPSU.Izvor RTP-a je rekao: „Na primjer, hladnjak LED lampe može biti napravljen od kompozitnog materijala najlon 66 kako bi se osigurala toplinska provodljivost do 35 W/mK.Za hirurške baterije koje moraju izdržati čestu sterilizaciju, potreban je PPSU.Električna izolacijska svojstva i smanjuju nakupljanje vlage.”
Naamani-Goldman je rekao da BASF ima nekoliko komercijalnih toplotno provodljivih spojeva, uključujući najlon 6 i 66 razreda.“Upotreba naših materijala stavljena je u proizvodnju u raznim primjenama kao što su kućišta motora i električna infrastruktura.Kako nastavljamo da utvrđujemo potrebe kupaca za toplotnom provodljivošću, ovo je aktivno područje razvoja.Mnogi kupci ne znaju koji nivo im je potreban za provodljivost, tako da materijali moraju biti prilagođeni specifičnim aplikacijama da bi bili efikasni.”
DSM Engineering Plastics je nedavno lansirao Xytron G4080HR, 40% PPS ojačan staklenim vlaknima koji optimizira performanse sistema upravljanja toplinom električnih vozila.Dizajniran je sa svojstvima termičkog starenja, otpornošću na hidrolizu, stabilnošću dimenzija, hemijskom otpornošću na visokim temperaturama i inherentnom otpornošću na plamen.
Prema izvještajima, ovaj materijal može održati čvrstoću od 6000 do 10 000 sati na kontinuiranoj radnoj temperaturi većoj od 130°C.U najnovijem testu vode/glikol tečnosti od 3000 sati na 135°C, vlačna čvrstoća Xytron G4080HR porasla je za 114%, a istezanje pri kidanju za 63% u poređenju sa ekvivalentnim proizvodom.
RTP je naveo da se, prema zahtjevima primjene, bilo koji od raznih aditiva može koristiti za poboljšanje toplinske provodljivosti, te istaknuo: „Najpopularniji aditivi su i dalje aditivi poput grafita, ali istražujemo nove opcije kao što su grafen ili novi keramički aditivi..sistem."
Primjer potonjeg pokrenuo je prošle godine Martinswerk Div ​​iz Huber Engineered Polymers.Prema izvještajima, baziranim na glinici, i za nove trendove migracije (kao što je elektrifikacija), performanse aditiva iz serije Martoxid su bolje od drugih aluminijskih i drugih provodljivih punila.Martoxid je poboljšan kontrolom raspodjele veličine čestica i morfologije kako bi se osiguralo poboljšano pakovanje i gustoća te jedinstveni površinski tretman.Prema izvještajima, može se koristiti s količinom punjenja većom od 60% bez utjecaja na mehanička ili reološka svojstva.Pokazuje odličan potencijal u PP, TPO, najlonu 6 i 66, ABS-u, PC-u i LSR-u.
Covestroov Matsco je rekao da su i grafit i grafen naširoko korišteni, te je istakao da grafit ima relativno nisku cijenu i umjerenu toplinsku provodljivost, dok grafen obično košta više, ali ima očigledne prednosti u pogledu toplinske provodljivosti.Dodao je: „Često postoji potreba za toplotno provodljivim, električno izolacionim (TC/EI) materijalima, a tu su uobičajeni aditivi kao što je bor nitrid.Nažalost, ne dobijate ništa.U ovom slučaju, bor nitrid obezbeđuje poboljšana električna izolacija, ali je smanjena toplotna provodljivost.Štaviše, cijena bor nitrida može biti vrlo visoka, tako da TC/EI mora postati materijalna performansa koja hitno treba dokazati povećanje troškova.
BASF-ov Naamani-Goldman to kaže ovako: „Izazov je postići ravnotežu između toplotne provodljivosti i drugih zahtjeva;kako bi se osiguralo da se materijali mogu efikasno obraditi u velikim količinama i da mehanička svojstva ne padaju previše.Drugi izazov je stvoriti sistem koji može biti široko prihvaćen.Isplativo rješenje.”
PolyOne's Scheepens vjeruje da su punila na bazi ugljika (grafit) i keramička punila obećavajući aditivi od kojih se očekuje da postignu potrebnu toplinsku provodljivost i uravnoteže druga električna i mehanička svojstva.
Celanese-ov Miller je rekao da je kompanija istražila niz aditiva koji kombinuju najširi izbor vertikalno integrisanih baznih smola u industriji kako bi se obezbedili vlasnički sastojci koji čine toplotnu provodljivost. Raspon je 0,4-40 W/mK.
Čini se da raste i potražnja za multifunkcionalnim provodljivim spojevima kao što su toplinska i električna provodljivost ili usporivači topline i plamena.
Matsco iz Covestra je istakao da kada je kompanija lansirala svoj termički provodljivi Makrolon TC8030 i TC8060 PC, kupci su odmah počeli da se pitaju da li se od njih mogu napraviti električni izolacioni materijali.“Rješenje nije tako jednostavno.Sve što radimo da poboljšamo EI će imati negativan uticaj na TC.Sada nudimo Makrolon TC110 polikarbonat i razvijamo druga rješenja za ispunjavanje ovih zahtjeva.”
BASF-ov Naamani-Goldman rekao je da različite primjene zahtijevaju toplinsku provodljivost i druge karakteristike, kao što su paketi baterija i visokonaponski konektori, koji svi trebaju disipaciju topline i moraju zadovoljiti stroge standarde za usporavanje plamena kada se koriste litijum-jonske baterije.
PolyOne, RTP i Celanese su vidjeli ogromnu potražnju za multifunkcionalnim spojevima iz svih tržišnih segmenata, i pružaju toplinsku provodljivost i EMI zaštitu, veći udar, otpornost na plamen, električnu izolaciju i spojeve sa funkcijama kao što su UV otpornost i termička stabilnost.
Tradicionalne tehnike oblikovanja nisu efikasne za materijale na visokim temperaturama.Mašini za kalupljenje moraju razumjeti određene uvjete i parametre kako bi riješili probleme koji ponekad izazivaju visokotemperaturno brizganje.
Nova studija pokazuje kako vrsta i količina LDPE-a pomiješanog s LLDPE-om utječu na obradivost i čvrstoću/žilavost puhanog filma.Podaci su prikazani za mješavine bogate LDPE i LLDPE.