Greutatea ușoară, costurile reduse, rezistența ridicată la impact, modelabilitatea și personalizarea stimulează rapid cererea de termoplastice, care ajută la menținerea rece a electronicelor, a iluminatului și a motoarelor auto.#Poliolefină
Compușii termoconductivi ai PolyOne sunt utilizați în aplicații auto și E/E, cum ar fi iluminatul cu LED-uri, radiatoarele și carcasele electronice.
Produsele pentru PC termice Makrolon de la Covestro includ clase pentru lămpi cu LED-uri și radiatoare.
Compușii conductivi termic ai RTP pot fi utilizați în carcase, cum ar fi cutiile de baterii, precum și radiatoare și componente de disipare a căldurii mai integrate.
OEM din industriile electrice/electronice, auto, iluminat, echipamente medicale și mașini industriale au fost pasionați de termoplastice conductoare termic de mulți ani, deoarece caută noi soluții pentru aplicații, inclusiv radiatoare și alte dispozitive de disipare a căldurii, LED-uri.Carcasa si carcasa bateriei.
Cercetările din industrie arată că aceste materiale cresc cu o rată de două cifre, determinate de noi aplicații, cum ar fi vehiculele complet electrice, mașinile complexe și componentele comerciale mari de iluminat cu LED.Materialele plastice conductoare termic provoacă materiale mai tradiționale, cum ar fi metalele (în special aluminiul) și ceramica, deoarece au multe avantaje: compușii din plastic sunt mai ușori ca greutate, mai mici ca costuri, ușor de format, personalizabili și pot oferi mai multe avantaje în ceea ce privește stabilitatea termică. , Rezistenta la impact si rezistenta la zgarieturi si rezistenta la abraziune.
Aditivii care îmbunătățesc conductivitatea termică includ grafitul, grafenul și materialele de umplutură ceramice, cum ar fi nitrura de bor și alumina.De asemenea, tehnologia de utilizare a acestora avansează și devine mai rentabilă.O altă tendință este introducerea rășinilor de inginerie cu costuri reduse (cum ar fi nailonul 6 și 66 și PC) în compușii termoconductivi, ceea ce pune în competiție materialele cu preț ridicat mai frecvent utilizate, cum ar fi PPS, PSU și PEI.
Despre ce e toată agitația?O sursă de la RTP a spus: „Abilitatea de a forma piese nete, de a reduce numărul de piese și de pași de asamblare și de a reduce greutatea și costurile sunt toate forțele motrice pentru adoptarea acestor materiale”.„Pentru anumite aplicații, cum ar fi carcasele electrice și supramularea componentelor, capacitatea de a transfera căldură atunci când deveniți un izolator electric este în centrul atenției.”
Dalia Naamani-Goldman, managerul de marketing al transporturilor electronice și electrice al afacerii de materiale funcționale a BASF, a adăugat: „Conductivitatea termică devine rapid o problemă de îngrijorare din ce în ce mai mare pentru producătorii de componente electronice și producătorii de autovehicule.Datorită progreselor tehnologice și constrângerilor de spațiu, aplicațiile sunt miniaturizate și, prin urmare, termice Acumularea și diseminarea puterii au devenit în centrul atenției.Dacă amprenta la sol a componentei este limitată, este dificil să adăugați un radiator metalic sau să introduceți o componentă metalică.”
Naamani-Goldman a explicat că aplicațiile de tensiune mai mare pătrund în automobile, iar cererea de putere de procesare este, de asemenea, în creștere.În bateriile pentru vehicule electrice, utilizarea metalului pentru a dispersa și disipa căldura crește greutatea, ceea ce este o alegere nepopulară.În plus, piesele metalice care funcționează la putere mare pot provoca șocuri electrice periculoase.Rășina plastică conductivă termic, dar neconductivă permite tensiuni mai mari, menținând în același timp siguranța electrică.
Inginerul de dezvoltare pe teren al lui Celanese, James Miller (predecesorul Cool Polymers achiziționat de Celanese în 2014) a spus că componentele electrice și electronice, în special componentele electrice și electronice ale vehiculelor electrice, au crescut odată cu spațiul componentelor Devine din ce în ce mai aglomerat și continuă să se micșoreze.„Un factor care limitează reducerea dimensiunii acestor componente este capacitățile lor de management termic.Îmbunătățirile opțiunilor de ambalare conducătoare termic fac dispozitivele mai mici și mai eficiente.”
Miller a subliniat că în echipamentele electronice de putere, materialele plastice conductoare termic pot fi supraformate sau ambalate, ceea ce este o alegere de design care nu este disponibilă în metale sau ceramică.Pentru dispozitivele medicale generatoare de căldură (cum ar fi dispozitivele medicale cu camere sau componente de cauterizare), flexibilitatea de proiectare a materialelor plastice conductoare termic permite ambalaj funcțional mai ușor.
Jean-Paul Scheepens, directorul general al afacerii de materiale de inginerie de specialitate a PolyOne, a subliniat că industria auto și E/E au cea mai mare cerere de compuși conductivi termic.El a spus că aceste produse pot satisface o varietate de nevoi ale clienților și ale industriei, inclusiv libertatea de proiectare extinsă, permițând proiectarea Suprafața crescută poate îmbunătăți stabilitatea termică.Polimerii conductivi termic oferă, de asemenea, opțiuni mai ușoare și consolidarea pieselor, cum ar fi integrarea radiatoarelor și carcaselor în aceeași componentă și capacitatea de a crea un sistem de management termic mai unificat.Eficiența economică bună a procesului de turnare prin injecție este un alt factor pozitiv.”
Joel Matsco, manager senior de marketing pentru policarbonat la Covestro, consideră că materialele plastice conductoare termic se concentrează în principal pe aplicațiile auto.„Cu un avantaj de densitate de aproximativ 50%, pot reduce semnificativ greutatea.Acest lucru poate fi extins și la vehiculele electrice.Multe module de baterii încă folosesc metal pentru managementul termic și, deoarece majoritatea modulelor folosesc multe structuri repetitive în interior, ele folosesc conductivitatea termică. Greutatea economisită prin înlocuirea metalelor cu polimeri a crescut rapid.”
Covestro vede, de asemenea, o tendință către ușurarea componentelor mari de iluminat comercial.Matsco subliniază: „Lămpile înalte de 35 de lire în loc de 70 de lire necesită o structură mai mică și sunt mai ușor pentru instalatori să desfășoare schele”.Covestro are, de asemenea, proiecte de carcase electronice, cum ar fi routere, în care piesele din plastic acționează ca Container și asigură gestionarea căldurii.Matsco a spus: „Pe toate piețele, în funcție de design, putem reduce costurile cu până la 20%.
Sheepens's de la PolyOne a declarat că aplicațiile cheie ale tehnologiei sale de conductivitate termică în automobile și E/E includ iluminarea cu LED-uri, radiatoarele și șasiul electronic, cum ar fi plăcile de bază, cutiile de invertor și aplicațiile de gestionare a energiei/securitate.În mod similar, sursele RTP văd compușii săi conductivi termic fiind utilizați în carcase și radiatoare, precum și componente de disipare a căldurii mai integrate în echipamente industriale, medicale sau electronice.
Matsco din Covestro a spus că principala aplicație a iluminatului comercial este înlocuirea caloriferelor metalice.În mod similar, managementul termic al aplicațiilor de rețea de ultimă generație crește și în routere și stații de bază.Naamani-Goldman de la BASF a subliniat în mod special că componentele electronice includ bare de distribuție, cutii de joncțiune și conectori de înaltă tensiune, izolatori de motor și camere de vedere față și spate.
Miller de la Celanese a spus că materialele plastice conductoare termic au făcut pași mari în oferirea flexibilității designului 3D pentru a îndeplini cerințele mai mari de management termic pentru iluminatul cu LED-uri.El a adăugat: „În iluminatul auto, polimerul nostru termoconductiv (TCP) CoolPoly permite utilizarea carcaselor de iluminat deasupra capului cu profil subțire și a radiatoarelor de schimb din aluminiu pentru farurile externe.”
Miller de la Celanese a spus că CoolPoly TCP oferă o soluție pentru afișajul head-up (HUD) pentru automobile în creștere - datorită spațiului limitat de bord, fluxului de aer și căldurii, această aplicație necesită o disipare a căldurii mai mare decât iluminarea uniformă.Lumina soarelui strălucește în această poziție a mașinii.„Greutatea plasticului termoconductor este mai ușoară decât aluminiul, ceea ce poate reduce impactul șocurilor și vibrațiilor asupra acestei părți a vehiculului, ceea ce poate provoca distorsiuni ale imaginii.”
În cazul bateriei, Celanese a găsit o soluție inovatoare prin seria CoolPoly TCP D, care poate oferi conductivitate termică fără conductivitate electrică, îndeplinind astfel cerințele de calitate a aplicației relativ stricte.Uneori, materialul de armare din plasticul termoconductiv limitează alungirea acestuia, astfel încât experții în materiale Celanese au dezvoltat o calitate CoolPoly TCP pe bază de nailon, care este mai dur decât gradul obișnuit (rezistență la încovoiere 100 MPa, modul de încovoiere 14 GPa, 9 kJ / m2 impact Charpy crestătură) fără a sacrifica conductivitatea termică sau densitatea.
CoolPoly TCP oferă flexibilitate în proiectarea prin convecție și poate îndeplini cerințele de transfer de căldură ale multor aplicații care au folosit în trecut aluminiul.Avantajul turnării prin injecție este că turnarea sub presiune din aluminiu consumă o treime din energia aluminiului, iar durata de viață este prelungită de șase ori.
Potrivit lui Matsco de la Covestro, în sectorul auto, principala aplicație este înlocuirea radiatoarelor în modulele farurilor, modulelor lămpilor de ceață și modulelor stopurilor.Radiatoarele de căldură pentru funcțiile LED faza lungă și faza scurtă, țevile și ghidajele de lumină cu LED-uri, luminile de zi (DRL) și luminile de semnalizare sunt toate aplicații potențiale.
Matsco a subliniat: „Una dintre principalele forțe motrice ale PC-ului termic Makrolon este capacitatea de a integra direct funcția de radiator în componentele de iluminat (cum ar fi reflectoarele, ramele și carcasele), care se realizează prin turnare prin injecție multiplă sau două metode componente.„Prin reflectorul și cadrul realizate de obicei din PC, aderența îmbunătățită poate fi văzută atunci când PC-ul termoconductiv este remulat pe acesta pentru a controla căldura, reducând astfel nevoia de fixare a șuruburilor sau adezivilor.Cerere.Acest lucru reduce numărul de piese, operațiunile auxiliare și costurile generale la nivel de sistem.În plus, în domeniul vehiculelor electrice, vedem oportunități în managementul termic și structura suport a modulelor bateriei.”
Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) de la BASF a declarat, de asemenea, în vehiculele electrice că componentele pachetului de baterii, cum ar fi separatoarele de baterii, sunt foarte promițătoare.„Bateriile cu litiu-ion generează multă căldură, dar trebuie să fie într-un mediu constant de aproximativ 65°C, altfel se vor degrada sau eșua.”
Inițial, compușii plastici conductivi termic s-au bazat pe rășini de inginerie de ultimă generație.Dar în ultimii ani, rășinile de inginerie în loturi, cum ar fi nylon 6 și 66, PC și PBT au jucat un rol important.Matsco de la Covestro a spus: „Toate acestea au fost găsite în sălbăticie.Cu toate acestea, din motive de cost, piața pare să fie concentrată în principal pe nailon și policarbonat.”
Scheepens a spus că, deși PPS este încă foarte des folosit, nailonul 6 și 66 de la PolyOne și PBT au crescut.
RTP a declarat că nailonul, PPS, PBT, PC și PP sunt cele mai populare rășini, dar, în funcție de provocarea aplicației, pot fi utilizate multe termoplastice de performanță superioară, cum ar fi PEI, PEEK și PPSU.O sursă RTP a spus: „De exemplu, radiatorul unei lămpi LED poate fi realizat din material compozit nylon 66 pentru a oferi o conductivitate termică de până la 35 W/mK.Pentru bateriile chirurgicale care trebuie să reziste la sterilizări frecvente, este necesar PPSU.Proprietățile de izolare electrică și reduc acumularea de umiditate.”
Naamani-Goldman a spus că BASF are mai mulți compuși conductivi termic din comerț, inclusiv nailonul 6 și 66.„Folosirea materialelor noastre a fost pusă în producție într-o varietate de aplicații, cum ar fi carcasele motoarelor și infrastructura electrică.Pe măsură ce continuăm să determinăm nevoile clienților pentru conductivitate termică, aceasta este o zonă activă de dezvoltare.Mulți clienți nu știu de ce nivel au nevoie de conductivitate, așa că materialele trebuie adaptate pentru aplicații specifice pentru a fi eficiente.”
DSM Engineering Plastics a lansat recent Xytron G4080HR, un PPS armat cu 40% fibră de sticlă care optimizează performanța sistemelor de management termic al vehiculelor electrice.Este proiectat cu proprietăți de îmbătrânire termică, rezistență la hidroliză, stabilitate dimensională, rezistență chimică la temperaturi ridicate și rezistență la flacără inerentă.
Conform rapoartelor, acest material poate menține o rezistență de la 6000 la 10.000 de ore la o temperatură de lucru continuă care depășește 130°C.În cel mai recent test de 3000 de ore la 135°C apă/glicol lichid, rezistența la tracțiune a Xytron G4080HR a crescut cu 114%, iar alungirea la rupere a crescut cu 63% în comparație cu produsul echivalent.
RTP a declarat că, în conformitate cu cerințele aplicației, oricare dintr-o varietate de aditivi poate fi utilizat pentru a îmbunătăți conductivitatea termică și a subliniat: „Cei mai populari aditivi continuă să fie aditivi precum grafitul, dar am explorat noi opțiuni, cum ar fi grafenul sau aditivi ceramici noi..sistem."
Un exemplu al acestuia din urmă a fost inițiat anul trecut de Martinswerk Div ​​de la Huber Engineered Polymers.Potrivit rapoartelor, bazate pe alumină și pentru noile tendințe de migrare (cum ar fi electrificarea), performanța aditivilor din seria Martoxid este mai bună decât alte alumină și alte materiale de umplutură conductoare.Martoxid este îmbunătățit prin controlul distribuției dimensiunii particulelor și morfologiei pentru a oferi o ambalare și densitate îmbunătățite și un tratament unic de suprafață.Potrivit rapoartelor, poate fi folosit cu o cantitate de umplere care depășește 60% fără a afecta proprietățile mecanice sau reologice.Prezintă un potențial excelent în PP, TPO, nailon 6 și 66, ABS, PC și LSR.
Matsco de la Covestro a spus că atât grafitul, cât și grafenul au fost utilizate pe scară largă și a subliniat că grafitul are un cost relativ scăzut și o conductivitate termică moderată, în timp ce grafenul costă de obicei mai mult, dar are avantaje evidente de conductivitate termică.El a adăugat: „De multe ori este nevoie de materiale conductoare termic, izolatoare electric (TC/EI) și aici sunt obișnuiți aditivi precum nitrura de bor.Din păcate, nu primești nimic.În acest caz, nitrura de bor asigură Izolarea electrică este îmbunătățită, dar conductibilitatea termică este redusă.Mai mult, costul nitrurii de bor poate fi foarte mare, astfel încât TC/EI trebuie să devină o performanță materială care trebuie să dovedească urgent creșterea costurilor.
Naamani-Goldman de la BASF spune astfel: „Provocarea este de a găsi un echilibru între conductibilitatea termică și alte cerințe;pentru a se asigura că materialele pot fi prelucrate eficient în cantități mari și că proprietățile mecanice nu scad prea mult.O altă provocare este crearea unui sistem care să poată fi adoptat pe scară largă.Soluție rentabilă.”
Scheepens de la PolyOne consideră că atât materialele de umplutură pe bază de carbon (grafit), cât și materialele de umplutură ceramice sunt aditivi promițători despre care se așteaptă să atingă conductivitatea termică necesară și să echilibreze alte proprietăți electrice și mecanice.
Miller de la Celanese a spus că compania a explorat o varietate de aditivi care combină cea mai largă selecție din industrie de rășini de bază integrate vertical pentru a oferi ingrediente brevetate care fac conductivitatea termică. Gama este de 0,4-40 W/mK.
Cererea de compuși conductivi multifuncționali, cum ar fi conductivitatea termică și electrică sau ignifuge termice și ignifuge, pare să crească.
Matsco de la Covestro a subliniat că atunci când compania și-a lansat PC-urile termoconductoare Makrolon TC8030 și TC8060, clienții au început imediat să întrebe dacă ar putea fi transformate în materiale electrice izolante.„Soluția nu este atât de simplă.Tot ceea ce facem pentru a îmbunătăți EI va avea un impact negativ asupra TC.Acum oferim policarbonat Makrolon TC110 și dezvoltăm alte soluții pentru a îndeplini aceste cerințe.”
Naamani-Goldman de la BASF a spus că diferitele aplicații necesită conductivitate termică și alte caracteristici, cum ar fi pachetele de baterii și conectorii de înaltă tensiune, care toți au nevoie de disipare a căldurii și trebuie să îndeplinească standarde stricte de ignifugare atunci când se folosesc baterii litiu-ion.
PolyOne, RTP și Celanese au înregistrat o cerere uriașă pentru compuși multifuncționali din toate segmentele de piață și oferă conductivitate termică și ecranare EMI, impact mai mare, ignifugare, izolație electrică și compuși cu funcții precum rezistența UV și stabilitatea termică.
Tehnicile tradiționale de turnare nu sunt eficiente pentru materialele la temperatură înaltă.Moldorii trebuie să înțeleagă anumite condiții și parametri pentru a rezolva problemele cauzate uneori de turnarea prin injecție la temperaturi ridicate.
Un nou studiu arată cum tipul și cantitatea de LDPE amestecată cu LLDPE afectează procesabilitatea și rezistența/rezistența filmului suflat.Datele sunt prezentate pentru amestecurile bogate în LDPE și LLDPE.