A könnyű súly, az alacsony költség, a nagy ütőszilárdság, a formálhatóság és a testreszabhatóság gyorsan növeli a hőre lágyuló műanyagok iránti keresletet, amelyek segítenek hűvösen tartani az elektronikát, a világítást és az autómotorokat.#poliolefin
A PolyOne hővezető vegyületeit autóipari és elektromos/elektronikai alkalmazásokban használják, például LED-es világításban, hűtőbordákban és elektronikus házakban.
A Covestro Makrolon termikus PC-termékei között megtalálhatók a LED-lámpákhoz és hűtőbordákhoz való minőségek.
Az RTP hővezető vegyületei házakban, például akkumulátordobozokban, valamint radiátorokban és integráltabb hőleadó alkatrészekben használhatók.
Az elektromos/elektronika, az autóipar, a világítástechnika, az orvosi berendezések és az ipari gépipar eredeti gyártói már évek óta érdeklődnek a hővezető hőre lágyuló műanyagok iránt, mert új megoldásokat keresnek olyan alkalmazásokhoz, mint a radiátorok és egyéb hőelvezető eszközök, a LED-ek.Tok és akkumulátor tok.
Az iparági kutatások azt mutatják, hogy ezek az anyagok kétszámjegyű ütemben növekednek, olyan új alkalmazások miatt, mint például a teljesen elektromos járművek, az összetett autók és a nagy kereskedelmi LED-világítási alkatrészek.A hővezető műanyagok kihívást jelentenek a hagyományosabb anyagokkal, például a fémekkel (különösen az alumíniummal) és a kerámiával szemben, mivel számos előnnyel rendelkeznek: a műanyag keverékek könnyebbek, olcsóbbak, könnyen alakíthatók, testreszabhatók, és több előnyt biztosítanak a hőstabilitás terén. , Ütőszilárdság és karcállóság és kopásállóság.
A hővezető képességet javító adalékok közé tartozik a grafit, grafén és kerámia töltőanyagok, például bór-nitrid és alumínium-oxid.A használatukra szolgáló technológia is fejlődik, és egyre költséghatékonyabb.Egy másik trend az alacsony költségű műszaki gyanták (például nylon 6 és 66 és PC) bevezetése a hővezető keverékekbe, ami a gyakrabban használt, magas árú anyagokat, például a PPS-t, a PSU-t és a PEI-t versenybe sodorja.
Mi ez a felhajtás?Az RTP egyik forrása azt mondta: „A hálós alkatrészek kialakításának képessége, az alkatrészek és az összeszerelési lépések számának csökkentése, valamint a súly és a költségek csökkentése mind ezeknek az anyagoknak a hajtóereje.”„Bizonyos alkalmazásoknál, mint például az elektromos házak és az alkatrészek túlöntése, a figyelem középpontjában a hőátadás képessége áll, amikor elektromos szigetelővé válik.”
Dalia Naamani-Goldman, a BASF Funkcionális Anyagok Üzletágának Elektronikus és Elektromos Szállítási Marketing igazgatója hozzátette: „A hővezetőképesség gyorsan egyre nagyobb aggodalomra ad okot az elektronikai alkatrészgyártók és az autóipari OEM-ek számára.A technológiai fejlődés és a helyszűke miatt az alkalmazások miniatürizáltak, ezért termikusak. A figyelem középpontjába az energia felhalmozódása és terjesztése került.Ha az alkatrész helye korlátozott, akkor nehéz fém hűtőbordát hozzáadni vagy fém alkatrészt behelyezni.”
Naamani-Goldman kifejtette, hogy a nagyobb feszültségű alkalmazások behatolnak az autókba, és a feldolgozási teljesítmény iránti igény is növekszik.Az elektromos járművek akkumulátorcsomagjaiban a fém felhasználása a hő eloszlatására és elvezetésére növeli a súlyt, ami nem népszerű választás.Ezenkívül a nagy teljesítménnyel működő fém alkatrészek veszélyes áramütést okozhatnak.A hővezető, de nem vezető műanyag gyanta nagyobb feszültséget tesz lehetővé az elektromos biztonság megőrzése mellett.
A Celanese terepi fejlesztőmérnöke, James Miller (a Celanese által 2014-ben felvásárolt Cool Polymers elődje) elmondta, hogy az elektromos és elektronikus alkatrészek, különösen az elektromos és elektronikus alkatrészek az elektromos járművekben, nőttek az alkatrésztérrel. Egyre zsúfoltabbá válik és folyamatosan csökken.„Az egyik tényező, amely korlátozza ezen alkatrészek méretének csökkentését, a hőkezelési képességeik.A hővezető csomagolási lehetőségek fejlesztése révén az eszközök kisebbek és hatékonyabbak.
Miller rámutatott, hogy az erősáramú elektronikai berendezésekben a hővezető műanyagokat átönthetik vagy csomagolhatják, ami a fémek és a kerámiák esetében nem elérhető.A hőt generáló orvosi eszközök (például kamerával vagy kauterizáló alkatrészekkel ellátott orvosi eszközök) esetében a hővezető műanyagok tervezési rugalmassága lehetővé teszi a könnyebb súlyú funkcionális csomagolást.
Jean-Paul Scheepens, a PolyOne speciális mérnöki anyagok üzletágának vezérigazgatója rámutatott, hogy az autóiparban és az E/E-iparban van a legnagyobb kereslet a hővezető vegyületek iránt.Elmondta, hogy ezek a termékek számos vásárlói és iparági igényt kielégítenek, beleértve a megnövelt tervezési szabadságot, ami lehetővé teszi a tervezést. A megnövelt felület javíthatja a hőstabilitást.A hővezető polimerek emellett könnyebb választási lehetőségeket és alkatrész-konszolidációt is biztosítanak, mint például a hűtőbordák és a házak integrálása ugyanabba az alkatrészbe, valamint lehetőség nyílik egy egységesebb hőkezelési rendszer létrehozására.A fröccsöntési eljárás jó gazdasági hatékonysága egy másik pozitív tényező.”
Joel Matsco, a Covestro polikarbonátért felelős vezető marketingmenedzsere úgy véli, hogy a hővezető műanyagok főként az autóipari alkalmazásokra összpontosítanak.„Körülbelül 50%-os sűrűségelőnyükkel jelentősen csökkenthetik a súlyt.Ez az elektromos járművekre is kiterjeszthető.Sok akkumulátormodul még mindig fémet használ a hőkezelésre, és mivel a legtöbb modul belül számos ismétlődő szerkezetet használ, hővezető képességet használnak. A fémek polimerekkel való helyettesítésével megtakarított tömeg gyorsan nőtt.”
A Covestro azt is látja, hogy a nagy kereskedelmi világítási alkatrészek könnyedebbé válnak.Matsco rámutat: „A 70 font helyett a 35 font súlyú magas lámpatestek kevesebb szerkezetet igényelnek, és a szerelők könnyebben hordhatják fel az állványzatot.”A Covestronak vannak elektronikus burkolati projektjei is, például útválasztók, amelyekben a műanyag alkatrészek konténerként működnek, és hőkezelést biztosítanak.Matsco elmondta: "Minden piacon, a tervezéstől függően, akár 20%-kal is csökkenthetjük a költségeket."
A PolyOne's Sheepens kijelentette, hogy a hővezetési technológiájának kulcsfontosságú alkalmazásai az autóiparban és az elektromos/elektronikus berendezésekben a LED-világítás, a hűtőbordák és az elektronikus vázak, például az alaplapok, az inverterdobozok és az energiagazdálkodási/biztonsági alkalmazások.Hasonlóképpen, az RTP-források hővezető vegyületeit használják házakban és hűtőbordákban, valamint integráltabb hőelvezető alkatrészeket az ipari, orvosi vagy elektronikus berendezésekben.
Matsco of Covestro elmondta, hogy a kereskedelmi világítás fő alkalmazása a fém radiátorok cseréje.Hasonlóképpen, a csúcskategóriás hálózati alkalmazások hőkezelése is növekszik az útválasztókban és a bázisállomásokon.A BASF-től Naamani-Goldman külön kiemelte, hogy az elektronikai alkatrészek közé tartoznak a gyűjtősínek, a nagyfeszültségű csatlakozódobozok és csatlakozók, a motorszigetelők, valamint az elülső és hátsó kamerák.
A Celanese Miller munkatársa elmondta, hogy a hővezető műanyagok nagy előrelépést tettek a 3D tervezési rugalmasság biztosítása terén, hogy megfeleljenek a LED-es világítás magasabb hőkezelési követelményeinek.Hozzátette: „Az autók világításában a CoolPoly Therally Conductive Polymer (TCP) lehetővé teszi vékony profilú mennyezeti lámpaházak és alumínium csereradiátorok használatát a külső fényszórókhoz.”
A Celanese Miller szerint a CoolPoly TCP megoldást kínál a növekvő autóipari head-up display (HUD) számára – a korlátozott műszerfali hely, légáramlás és hő miatt ez az alkalmazás nagyobb hőelvezetést igényel, mint az egyenletes világítás.A napfény az autó ezen helyzetére világít."A hővezető műanyag súlya könnyebb, mint az alumínium, ami csökkentheti az ütés és a vibráció hatását a jármű ezen részére, ami képtorzulást okozhat."
Az akkumulátor házában a Celanese innovatív megoldást talált a CoolPoly TCP D sorozat révén, amely elektromos vezetőképesség nélkül képes hővezető képességet biztosítani, ezáltal megfelel a viszonylag szigorú alkalmazásminőségi követelményeknek.Néha a hővezető műanyagban lévő erősítőanyag korlátozza a nyúlását, ezért a Celanese anyagszakértői kifejlesztettek egy nejlon alapú CoolPoly TCP-t, amely szívósabb, mint a tipikus minőség (100 MPa hajlítószilárdság, 14 GPa hajlítási modulus, 9 kJ/m2). Charpy-bevágott ütés) a hővezető képesség vagy a sűrűség feláldozása nélkül.
A CoolPoly TCP rugalmasságot biztosít a konvekciós tervezésben, és képes megfelelni számos olyan alkalmazás hőátadási követelményeinek, amelyek korábban alumíniumot használtak.Fröccsöntésének előnye, hogy az alumínium présöntvények az alumínium energiájának egyharmadát fogyasztják, és az élettartam hatszorosára nő.
A Matsco of Covestro szerint az autóiparban a fő alkalmazási terület a fényszórómodulok, a ködlámpamodulok és a hátsó lámpamodulok radiátorainak cseréje.A LED-es távolsági és tompított fényszórók hűtőbordái, LED-es fénycsövek és fényvezetők, nappali menetlámpák (DRL) és irányjelző lámpák mind potenciálisan alkalmazhatók.
Matsco rámutatott: „A Makrolon thermo PC egyik fő mozgatórugója az a képessége, hogy a hűtőborda funkciót közvetlenül integrálja a világítási alkatrészekbe (például reflektorokba, keretekbe és házakba), amit többszörös fröccsöntéssel vagy két- komponens módszerek.„Az általában PC-ből készült reflektoron és kereten keresztül a jobb tapadás látható, amikor a hővezető PC-t újra ráöntik a hő szabályozására, ezáltal csökkentve a rögzítőcsavarok vagy ragasztók szükségességét.Igény.Ez csökkenti az alkatrészek számát, a kiegészítő műveleteket és az általános rendszerszintű költségeket.Emellett az elektromos járművek területén az akkumulátormodulok hőkezelésében és tartószerkezetében látunk lehetőségeket.”
A BASF Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) az elektromos járművekkel kapcsolatban is kijelentette, hogy az akkumulátorcsomag-komponensek, például az akkumulátorleválasztók nagyon ígéretesek."A lítium-ion akkumulátorok sok hőt termelnek, de állandó, körülbelül 65°C-os környezetben kell lenniük, különben leromlanak vagy meghibásodnak."
Kezdetben a hővezető műanyag keverékek csúcsminőségű műszaki gyantákon alapultak.Az utóbbi években azonban nagy szerepet játszottak a szakaszos műszaki gyanták, mint például a nylon 6 és 66, a PC és a PBT.Covestro Matscoja azt mondta: „Mindezt a vadonban találták meg.Költségok miatt azonban úgy tűnik, hogy a piac elsősorban a nejlonra és a polikarbonátra koncentrálódik.”
Scheepens elmondta, hogy bár a PPS-t még mindig nagyon gyakran használják, a PolyOne nylon 6 és 66, valamint a PBT mennyisége nőtt.
Az RTP kijelentette, hogy a nylon, a PPS, a PBT, a PC és a PP a legnépszerűbb gyanták, de az alkalmazási kihívástól függően sok nagyobb teljesítményű hőre lágyuló műanyag, például PEI, PEEK és PPSU használható.Egy RTP-forrás azt mondta: „Például egy LED-lámpa hűtőbordája készülhet nylon 66 kompozit anyagból, hogy akár 35 W/mK hővezető képességet biztosítson.Azon sebészeti akkumulátorok esetében, amelyeknek ki kell bírniuk a gyakori sterilizálást, PPSU-ra van szükség.Elektromos szigetelési tulajdonságok és csökkenti a nedvesség felhalmozódását.”
Naamani-Goldman elmondta, hogy a BASF számos kereskedelmi forgalomban lévő hővezető vegyülettel rendelkezik, beleértve a 6-os és 66-os nejlont.„Anyagjaink felhasználását számos alkalmazási területen, például motorházakban és elektromos infrastruktúrában alkalmazzuk.Miközben továbbra is meghatározzuk az ügyfelek hővezető képességgel kapcsolatos igényeit, ez egy aktív fejlesztési terület.Sok ügyfél nem tudja, milyen szintre van szüksége Vezetőképességre, ezért az anyagokat konkrét alkalmazásokhoz kell igazítani ahhoz, hogy hatékonyak legyenek.”
A DSM Engineering Plastics nemrégiben piacra dobta a Xytron G4080HR-t, egy 40%-ban üvegszál erősítésű PPS-t, amely optimalizálja az elektromos járművek hőkezelési rendszereinek teljesítményét.Termikus öregedési tulajdonságokkal, hidrolízissel szembeni ellenállással, méretstabilitással, magas hőmérsékleten való vegyszerállósággal és benne rejlő égésgátlással tervezték.
A jelentések szerint ez az anyag 6000 és 10 000 óra közötti szilárdságot képes fenntartani 130°C-ot meghaladó folyamatos üzemi hőmérséklet mellett.A legutóbbi, 3000 órás 135°C-os víz/glikol folyadék teszt során a Xytron G4080HR szakítószilárdsága 114%-kal, a szakadási nyúlása pedig 63%-kal nőtt az egyenértékű termékhez képest.
Az RTP kijelentette, hogy az alkalmazási követelményeknek megfelelően a különféle adalékanyagok bármelyike ​​felhasználható a hővezető képesség javítására, és rámutatott: „A legnépszerűbb adalékanyagok továbbra is az olyan adalékanyagok, mint a grafit, de folyamatosan vizsgáljuk az olyan új lehetőségeket, mint a grafén, ill. új kerámia adalékok..rendszer."
Utóbbira egy példát tavaly kezdeményezett a Huber Engineered Polymers Martinswerk Div‐osztálya.A jelentések szerint a timföldre alapozva és az új migrációs trendek (például villamosítás) tekintetében a Martoxid sorozatú adalékok teljesítménye jobb, mint a többi alumínium-oxid és más vezetőképes töltőanyag.A Martoxid hatását a részecskeméret-eloszlás és morfológia szabályozása javítja, javítva a tömítést és sűrűséget, valamint egyedi felületkezelést biztosít.A jelentések szerint 60%-ot meghaladó töltetmennyiséggel használható anélkül, hogy a mechanikai vagy reológiai tulajdonságokat befolyásolná.Kiváló lehetőségeket mutat a PP, TPO, nylon 6 és 66, ABS, PC és LSR területén.
A Covestro Matsco munkatársa elmondta, hogy mind a grafitot, mind a grafént széles körben használják, és rámutatott, hogy a grafit viszonylag alacsony költséggel és mérsékelt hővezető képességgel rendelkezik, míg a grafén általában többe kerül, de nyilvánvaló hővezetési előnyei vannak.Hozzátette: „Gyakran szükség van hővezető, elektromosan szigetelő (TC/EI) anyagokra, és itt gyakoriak az adalékanyagok, például a bór-nitrid.Sajnos nem kapsz semmit.Ebben az esetben a bór-nitrid biztosítja Az elektromos szigetelés javul, de a hővezető képesség csökken.Ezenkívül a bór-nitrid költsége nagyon magas lehet, ezért a TC/EI-nek olyan anyagteljesítményré kell válnia, amelynek sürgősen bizonyítania kell a költségnövekedést.
A BASF Naamani-Goldman munkatársa így fogalmaz: „A kihívás a hővezető képesség és az egyéb követelmények közötti egyensúly megtalálása;hogy az anyagokat nagy mennyiségben hatékonyan lehessen feldolgozni, és a mechanikai tulajdonságok ne csökkenjenek túlságosan.További kihívás egy olyan rendszer létrehozása, amely széles körben alkalmazható.Költséghatékony megoldás.”
A PolyOne's Scheepens úgy véli, hogy mind a szénalapú töltőanyagok (grafit), mind a kerámia töltőanyagok ígéretes adalékanyagok, amelyek várhatóan elérik a szükséges hővezető képességet, és kiegyensúlyozzák az egyéb elektromos és mechanikai tulajdonságokat.
A Celanese's Miller elmondta, hogy a vállalat számos olyan adalékanyagot vizsgált meg, amelyek az iparág legszélesebb, függőlegesen integrált alapgyantáinak választékát egyesítik, hogy olyan szabadalmaztatott összetevőket biztosítsanak, amelyek hővezető képességet biztosítanak. A tartomány 0,4-40 W/mK.
A többfunkciós vezetőképes vegyületek, például a hő- és elektromos vezetőképesség vagy a hő- és égésgátló anyagok iránti kereslet szintén nőni látszik.
A Covestro Matsco-ja felhívta a figyelmet arra, hogy amikor a vállalat piacra dobta hővezető Makrolon TC8030 és TC8060 PC-jét, az ügyfelek azonnal megkérdezték, hogy lehet-e belőlük elektromos szigetelőanyagot készíteni.„A megoldás nem ilyen egyszerű.Minden, amit az EI javítása érdekében teszünk, negatív hatással lesz a TC-re.Most Makrolon TC110 polikarbonátot kínálunk, és más megoldásokat is fejlesztünk, hogy megfeleljünk ezeknek a követelményeknek.”
A BASF Naamani-Goldman munkatársa elmondta, hogy a különböző alkalmazások hővezető képességet és egyéb jellemzőket igényelnek, például akkumulátorcsomagokat és nagyfeszültségű csatlakozókat, amelyek mindegyike hőelvezetést igényel, és meg kell felelniük a szigorú égésgátló szabványoknak a lítium-ion akkumulátorok használatakor.
A PolyOne, az RTP és a Celanese hatalmas keresletet tapasztalt a többfunkciós vegyületek iránt minden piaci szegmensben, és hővezető képességet és EMI-árnyékolást, nagyobb ütést, lángállóságot, elektromos szigetelést, valamint UV-állóság és hőstabilitási funkciókkal rendelkező vegyületeket biztosítanak.
A hagyományos öntési technikák nem hatékonyak a magas hőmérsékletű anyagoknál.A fröccsöntés által néha okozott problémák megoldásához a fröccsöntőknek meg kell érteniük bizonyos feltételeket és paramétereket.
Egy új tanulmány azt mutatja, hogy az LLDPE-vel kevert LDPE típusa és mennyisége hogyan befolyásolja a fújt fólia feldolgozhatóságát és szilárdságát/szívósságát.Az adatok az LDPE-ben gazdag és LLDPE-ben gazdag keverékekre vonatkoznak.