Let vægt, lav pris, høj slagstyrke, formbarhed og tilpasning driver hurtigt efterspørgslen efter termoplast, som hjælper med at holde elektronik, belysning og bilmotorer kølige.#Polyolefin
PolyOnes termisk ledende forbindelser bruges i bilindustrien og E/E-applikationer, såsom LED-belysning, køleplader og elektroniske kabinetter.
Covestros Makrolon termiske pc-produkter inkluderer kvaliteter til LED-lamper og køleplader.
RTP's termisk ledende forbindelser kan bruges i huse som batteribokse, samt radiatorer og mere integrerede varmeafledningskomponenter.
OEM'er inden for el/elektronik, bilindustrien, belysning, medicinsk udstyr og industrimaskiner har været ivrige efter termisk ledende termoplast i mange år, fordi de søger nye løsninger til applikationer, herunder radiatorer og andre varmeafledningsenheder, LED'er.Etui og batterikasse.
Brancheforskning viser, at disse materialer vokser med en tocifret hastighed, drevet af nye applikationer såsom helt elektriske køretøjer, komplekse biler og store kommercielle LED-belysningskomponenter.Termisk ledende plast udfordrer mere traditionelle materialer, såsom metaller (især aluminium) og keramik, fordi de har mange fordele: plastforbindelser er lettere i vægt, lavere omkostninger, nemme at forme, tilpasses og kan give flere fordele i termisk stabilitet , Slagstyrke og ridsefasthed og slidstyrke.
Tilsætningsstoffer, der forbedrer termisk ledningsevne, omfatter grafit, grafen og keramiske fyldstoffer såsom bornitrid og aluminiumoxid.Teknologien til at bruge dem udvikler sig også og bliver mere omkostningseffektiv.En anden tendens er introduktionen af ​​billige ingeniørharpikser (såsom nylon 6 og 66 og PC) i termisk ledende forbindelser, hvilket sætter mere almindeligt anvendte højprismaterialer som PPS, PSU og PEI i konkurrence.
Hvad er al balladen om?En kilde hos RTP sagde: "Evnen til at danne netdele, reducere antallet af dele og monteringstrin og reducere vægt og omkostninger er alle drivkræfter for adoptionen af ​​disse materialer.""For visse applikationer, såsom elektriske kabinetter og komponentoverstøbning, er evnen til at overføre varme, når man bliver en elektrisk isolator, i fokus."
Dalia Naamani-Goldman, Manager for Electronic and Electrical Transportation Marketing i BASF's Functional Materials Business, tilføjede: "Varmeledningsevne er hurtigt ved at blive et spørgsmål, der giver stigende bekymring for producenter af elektroniske komponenter og OEM'er til bilindustrien.På grund af teknologiske fremskridt og pladsbegrænsninger er applikationer miniaturiseret og derfor termiske. Akkumulering og spredning af magt er blevet fokus for opmærksomhed.Hvis komponentens fodaftryk er begrænset, er det svært at tilføje en metalkøleplade eller indsætte en metalkomponent.”
Naamani-Goldman forklarede, at applikationer med højere spænding trænger ind i biler, og efterspørgslen efter processorkraft vokser også.I batteripakker til elektriske køretøjer øger brugen af ​​metal til at sprede og aflede varme vægten, hvilket er et upopulært valg.Derudover kan metaldele, der arbejder med høj effekt, forårsage farlige elektriske stød.Termisk ledende, men ikke-ledende plastharpiks tillader højere spændinger, samtidig med at den elektriske sikkerhed opretholdes.
Celaneses feltudviklingsingeniør James Miller (forgænger for Cool Polymers erhvervet af Celanese i 2014) sagde, at elektriske og elektroniske komponenter, især elektriske og elektroniske komponenter i elektriske køretøjer, er vokset med komponentpladsen. Den bliver mere og mere overfyldt og fortsætter med at skrumpe."En faktor, der begrænser størrelsesreduktionen af ​​disse komponenter, er deres termiske styringsevner.Forbedringer i termisk ledende emballeringsmuligheder gør enheder mindre og mere effektive."
Miller påpegede, at i kraftelektronisk udstyr kan termisk ledende plast overstøbes eller emballeres, hvilket er et designvalg, der ikke er tilgængeligt i metaller eller keramik.For varmegenererende medicinsk udstyr (såsom medicinsk udstyr med kameraer eller kauteriseringskomponenter) tillader designfleksibiliteten af ​​termisk ledende plastik funktionel indpakning med lettere vægt.
Jean-Paul Scheepens, general manager for PolyOnes specialiserede ingeniørmaterialeforretning, påpegede, at bilindustrien og E/E-industrien har den største efterspørgsel efter termisk ledende forbindelser.Han sagde, at disse produkter kan opfylde en række forskellige kunde- og industribehov, herunder udvidet designfrihed, hvilket muliggør design. Det øgede overfladeareal kan forbedre termisk stabilitet.Termisk ledende polymerer giver også mere letvægtsmuligheder og delkonsolidering, såsom at integrere køleplader og huse i den samme komponent og evnen til at skabe et mere samlet termisk styringssystem.Den gode økonomiske effektivitet af sprøjtestøbningsprocessen er en anden positiv faktor.”
Joel Matsco, senior marketing manager for polycarbonat hos Covestro, mener, at termisk ledende plast hovedsageligt er fokuseret på bilindustrien.“Med en tæthedsfordel på omkring 50 % kan de reducere vægten markant.Dette kan også udvides til at omfatte elbiler.Mange batterimoduler bruger stadig metal til termisk styring, og fordi de fleste moduler bruger mange gentagne strukturer indeni, bruger de termisk ledningsevne. Vægten, der blev sparet ved at erstatte metaller med polymerer, steg hurtigt."
Covestro ser også en tendens til letvægtning af store kommercielle belysningskomponenter.Matsco påpeger: "35-pund i stedet for 70-pund high bay lights kræver mindre struktur og er nemmere for installatører at fortsætte med stilladser."Covestro har også elektroniske kabinetprojekter såsom routere, hvor plastdele fungerer som beholder og sørger for varmestyring.Matsco sagde: "På alle markeder, afhængigt af designet, kan vi også reducere omkostningerne med op til 20 %."
PolyOne's Sheepens's udtalte, at nøgleanvendelser af dens termiske ledningsevneteknologi i bilindustrien og E/E omfatter LED-belysning, køleplader og elektroniske chassis, såsom bundkort, inverterbokse og strømstyrings-/sikkerhedsapplikationer.Tilsvarende ser RTP-kilder sine termisk ledende forbindelser brugt i huse og køleplader, såvel som mere integrerede varmeafledningskomponenter i industrielt, medicinsk eller elektronisk udstyr.
Matsco fra Covestro sagde, at den vigtigste anvendelse af kommerciel belysning er udskiftning af metalradiatorer.På samme måde vokser termisk styring af avancerede netværksapplikationer også i routere og basestationer.BASF's Naamani-Goldman påpegede specifikt, at de elektroniske komponenter omfatter samleskinner, højspændingsforbindelsesdåser og stik, motorisolatorer og front- og bakkameraer.
Celaneses Miller sagde, at termisk ledende plast har gjort store fremskridt med at give 3D-designfleksibilitet for at imødekomme højere termiske styringskrav til LED-belysning.Han tilføjede: "I bilbelysning muliggør vores CoolPoly termisk ledende polymer (TCP) brugen af ​​overheadbelysningshuse med tynde profiler og erstatningsradiatorer i aluminium til eksterne forlygter."
Celaneses Miller sagde, at CoolPoly TCP giver en løsning til det voksende automotive head-up display (HUD) - på grund af begrænset plads på instrumentbrættet, luftstrøm og varme, kræver denne applikation højere varmeafledning end ensartet belysning.Sollys skinner på denne position af bilen."Vægten af ​​termisk ledende plastik er lettere end aluminium, hvilket kan reducere virkningen af ​​stød og vibrationer på denne del af køretøjet, hvilket kan forårsage billedforvrængning."
I batterikassen har Celanese fundet en innovativ løsning gennem CoolPoly TCP D-serien, som kan give termisk ledningsevne uden elektrisk ledningsevne og derved opfylde relativt strenge krav til applikationskvalitet.Nogle gange begrænser det forstærkende materiale i den termisk ledende plast dets forlængelse, så Celanese materialeeksperter har udviklet en nylonbaseret CoolPoly TCP, som er hårdere end den typiske kvalitet (100 MPa bøjningsstyrke, 14 GPa bøjningsmodul, 9 kJ/m2 Charpy notch impact) uden at ofre termisk ledningsevne eller tæthed.
CoolPoly TCP giver fleksibilitet i konvektionsdesign og kan opfylde varmeoverførselskravene i mange applikationer, der historisk har brugt aluminium.Fordelen ved dens sprøjtestøbning er, at aluminiumsstøbegods bruger en tredjedel af aluminiums energi, og levetiden forlænges med seks gange.
Ifølge Matsco fra Covestro er hovedapplikationen i bilsektoren at udskifte radiatorer i forlygtemoduler, tågelygtemoduler og baglygtemoduler.Køleplader til LED fjernlys og nærlys funktioner, LED lysrør og lysledere, kørelys (DRL) og blinklys er alle potentielle anvendelsesmuligheder.
Matsco påpegede: "En af de vigtigste drivkræfter ved Makrolon termisk PC er evnen til direkte at integrere kølepladefunktionen i belysningskomponenterne (såsom reflektorer, rammer og huse), hvilket opnås ved multiple sprøjtestøbning eller to- komponent metoder."Gennem reflektoren og rammen, der normalt er lavet af PC, kan den forbedrede vedhæftning ses, når den termisk ledende PC genstøbes på den for at kontrollere varmen, og derved reducere behovet for fastgørelsesskruer eller klæbemidler.Efterspørgsel.Dette reducerer antallet af dele, hjælpeoperationer og overordnede omkostninger på systemniveau.Derudover ser vi inden for elbiler muligheder i den termiske styring og støttestruktur af batterimoduler."
BASFs Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) udtalte også i elektriske køretøjer, at batteripakkekomponenter såsom batteriseparatorer er meget lovende."Lithium-ion-batterier genererer meget varme, men de skal være i et konstant miljø på omkring 65°C, ellers vil de nedbrydes eller svigte."
Oprindeligt var termisk ledende plastforbindelser baseret på high-end ingeniørharpikser.Men i de seneste år har batch engineering harpikser som nylon 6 og 66, PC og PBT spillet en stor rolle.Covestros Matsco sagde: "Alt dette er blevet fundet i naturen.Men på grund af omkostningsmæssige årsager ser markedet ud til hovedsageligt at være koncentreret om nylon og polycarbonat."
Scheepens sagde, at selvom PPS stadig bruges meget, er PolyOnes nylon 6 og 66 og PBT steget.
RTP udtalte, at nylon, PPS, PBT, PC og PP er de mest populære harpikser, men afhængigt af applikationsudfordringen kan mange højere ydeevne termoplaster såsom PEI, PEEK og PPSU bruges.En RTP-kilde sagde: "For eksempel kan kølepladen på en LED-lampe være lavet af nylon 66-kompositmateriale for at give en termisk ledningsevne på op til 35 W/mK.For kirurgiske batterier, der skal modstå hyppig sterilisering, kræves PPSU.Elektriske isoleringsegenskaber og reducerer fugtophobning."
Naamani-Goldman sagde, at BASF har flere kommercielle termisk ledende forbindelser, herunder nylon 6 og 66 kvaliteter."Brugen af ​​vores materialer er blevet sat i produktion i en række forskellige applikationer såsom motorhuse og elektrisk infrastruktur.Da vi fortsætter med at bestemme kundernes behov for termisk ledningsevne, er dette et aktivt udviklingsområde.Mange kunder ved ikke, hvilket niveau de har brug for ledningsevne, så materialer skal skræddersyes til specifikke applikationer for at være effektive."
DSM Engineering Plastics lancerede for nylig Xytron G4080HR, en 40 % glasfiberforstærket PPS, der optimerer ydeevnen af ​​elektriske køretøjers termiske styringssystemer.Den er designet med termiske ældningsegenskaber, hydrolyseresistens, dimensionsstabilitet, kemisk modstandsdygtighed ved høje temperaturer og iboende flammehæmning.
Ifølge rapporter kan dette materiale opretholde en styrke på 6000 til 10.000 timer ved en kontinuerlig arbejdstemperatur på over 130°C.I den seneste 3000-timers 135°C vand/glykolvæske-test steg trækstyrken af ​​Xytron G4080HR med 114%, og brudforlængelsen steg med 63% sammenlignet med det tilsvarende produkt.
RTP udtalte, at i henhold til applikationskravene kan enhver af en række additiver bruges til at forbedre termisk ledningsevne, og påpegede: "De mest populære additiver er fortsat tilsætningsstoffer såsom grafit, men vi har undersøgt nye muligheder såsom grafen eller nye keramiske tilsætningsstoffer..system."
Et eksempel på sidstnævnte blev initieret sidste år af Martinswerk Div​ fra Huber Engineered Polymers.Ifølge rapporter, baseret på aluminiumoxid og for nye migrationstendenser (såsom elektrificering), er ydeevnen af ​​Martoxid-seriens additiver bedre end andre aluminiumoxider og andre ledende fyldstoffer.Martoxid forbedres ved at kontrollere partikelstørrelsesfordeling og morfologi for at give forbedret pakning og tæthed og unik overfladebehandling.Ifølge rapporter kan den bruges med en fyldemængde på over 60% uden at påvirke mekaniske eller rheologiske egenskaber.Det viser fremragende potentiale i PP, TPO, nylon 6 og 66, ABS, PC og LSR.
Covestros Matsco sagde, at både grafit og grafen har været meget brugt, og påpegede, at grafit har en relativt lav pris og moderat termisk ledningsevne, mens grafen normalt koster mere, men har åbenlyse varmeledningsfordele.Han tilføjede: "Der er ofte behov for termisk ledende, elektrisk isolerende (TC/EI) materialer, og det er her tilsætningsstoffer som bornitrid er almindelige.Desværre får du ingenting.I dette tilfælde giver bornitrid Den elektriske isolering er forbedret, men den termiske ledningsevne reduceres.Desuden kan omkostningerne ved bornitrid være meget høje, så TC/EI skal blive en materialeydelse, der omgående skal bevise en omkostningsstigning.
BASFs Naamani-Goldman udtrykker det sådan: "Udfordringen er at finde en balance mellem termisk ledningsevne og andre krav;at sikre, at materialer kan forarbejdes effektivt i store mængder, og at de mekaniske egenskaber ikke falder for meget.En anden udfordring er at skabe et system, der kan anvendes bredt.En omkostningseffektiv løsning."
PolyOne's Scheepens mener, at både kulstofbaserede fyldstoffer (grafit) og keramiske fyldstoffer er lovende additiver, der forventes at opnå den nødvendige varmeledningsevne og balancere andre elektriske og mekaniske egenskaber.
Celaneses Miller sagde, at virksomheden har udforsket en række additiver, der kombinerer industriens bredeste udvalg af vertikalt integrerede basisharpikser for at give proprietære ingredienser, der gør termisk ledningsevne. Området er 0,4-40 W/mK.
Efterspørgslen efter multifunktionelle ledende forbindelser såsom termisk og elektrisk ledningsevne eller termisk og flammehæmmer synes også at stige.
Covestros Matsco påpegede, at da virksomheden lancerede sin termisk ledende Makrolon TC8030 og TC8060 PC, begyndte kunderne straks at spørge, om de kunne laves om til elektriske isoleringsmaterialer.”Løsningen er ikke så enkel.Alt, hvad vi gør for at forbedre EI, vil have en negativ indvirkning på TC.Nu tilbyder vi Makrolon TC110 polycarbonat og udvikler andre løsninger til at opfylde disse krav."
BASFs Naamani-Goldman sagde, at forskellige applikationer kræver termisk ledningsevne og andre egenskaber, såsom batteripakker og højspændingsstik, som alle har brug for varmeafledning og skal opfylde strenge flammehæmmende standarder, når der bruges lithium-ion-batterier.
PolyOne, RTP og Celanese har alle set en stor efterspørgsel efter multifunktionelle forbindelser fra alle markedssegmenter og giver termisk ledningsevne og EMI-afskærmning, højere slagstyrke, flammehæmning, elektrisk isolering og forbindelser med funktioner som UV-modstand og termisk stabilitet.
Traditionelle støbeteknikker er ikke effektive til materialer med høj temperatur.Støberne skal forstå visse betingelser og parametre for at løse de problemer, der nogle gange forårsages af højtemperatursprøjtestøbning.
En ny undersøgelse viser, hvordan typen og mængden af ​​LDPE blandet med LLDPE påvirker forarbejdeligheden og styrken/sejheden af ​​blæst film.Data er vist for LDPE-rige og LLDPE-rige blandinger.