Ang magaan na timbang, mura, mataas na lakas ng impact, moldability, at customization ay mabilis na nagtutulak sa pangangailangan para sa thermoplastics, na tumutulong na panatilihing cool ang electronics, ilaw, at makina ng sasakyan.#Polyolefin
Ang mga thermally conductive compound ng PolyOne ay ginagamit sa mga automotive at E/E application, tulad ng LED lighting, heat sinks at electronic enclosures.
Kasama sa mga produkto ng Makrolon thermal PC ng Covestro ang mga marka para sa mga LED lamp at heat sink.
Maaaring gamitin ang mga thermally conductive compound ng RTP sa mga housing gaya ng mga kahon ng baterya, pati na rin sa mga radiator at higit pang pinagsamang mga bahagi ng pag-alis ng init.
Ang mga OEM sa electrical/electronics, automotive, lighting, medical equipment, at industrial machinery na industriya ay masigasig sa thermally conductive thermoplastics sa loob ng maraming taon dahil naghahanap sila ng mga bagong solusyon para sa mga application kabilang ang mga radiator at iba pang heat dissipation device, LEDs.Kaso at kaso ng baterya.
Ipinapakita ng pananaliksik sa industriya na ang mga materyales na ito ay lumalaki sa double-digit na rate, na hinimok ng mga bagong aplikasyon tulad ng mga all-electric na sasakyan, kumplikadong mga kotse at malalaking komersyal na LED lighting na bahagi.Hinahamon ng mga thermally conductive na plastik ang mas tradisyonal na mga materyales, tulad ng mga metal (lalo na ang aluminyo) at mga ceramics, dahil marami silang mga pakinabang: ang mga plastic compound ay mas magaan ang timbang, mas mababa ang gastos, madaling mabuo, napapasadya, at maaaring magbigay ng higit pang mga pakinabang sa thermal stability. , Lakas ng epekto at paglaban sa scratch at paglaban sa abrasion.
Ang mga additives na nagpapahusay sa thermal conductivity ay kinabibilangan ng graphite, graphene, at ceramic fillers gaya ng boron nitride at alumina.Ang teknolohiya sa paggamit ng mga ito ay sumusulong din at nagiging mas cost-effective.Ang isa pang trend ay ang pagpapakilala ng mga murang engineering resins (gaya ng nylon 6 at 66 at PC) sa mga thermally conductive compound, na naglalagay ng mas karaniwang ginagamit na mga materyales na may mataas na presyo gaya ng PPS, PSU, at PEI sa kompetisyon.
Ano ang lahat ng kaguluhan?Sinabi ng isang source sa RTP: "Ang kakayahang bumuo ng mga net parts, bawasan ang bilang ng mga piyesa at mga hakbang sa pagpupulong, at bawasan ang timbang at gastos ay ang lahat ng mga puwersang nagtutulak para sa paggamit ng mga materyales na ito.""Para sa ilang partikular na aplikasyon, gaya ng mga electrical enclosure at overmolding ng component , Ang kakayahang maglipat ng init kapag nagiging electrical isolator ang pinagtutuunan ng pansin."
Idinagdag ni Dalia Naamani-Goldman, Manager ng Electronic at Electrical Transportation Marketing ng BASF's Functional Materials Business: “Ang thermal conductivity ay mabilis na nagiging isyu ng pagtaas ng pag-aalala para sa mga tagagawa ng electronic component at automotive OEM.Dahil sa mga pagsulong sa teknolohiya at mga hadlang sa espasyo, ang mga aplikasyon ay pinaliit at samakatuwid ay thermal Ang akumulasyon at pagpapakalat ng kapangyarihan ay naging pokus ng pansin.Kung limitado ang footprint ng component, mahirap magdagdag ng metal heat sink o magpasok ng metal component."
Ipinaliwanag ni Naamani-Goldman na ang mga aplikasyon ng mas mataas na boltahe ay tumatagos sa mga sasakyan, at ang pangangailangan para sa kapangyarihan sa pagproseso ay lumalaki din.Sa mga pack ng baterya ng de-koryenteng sasakyan, ang paggamit ng metal upang ikalat at mawala ang init ay nagpapataas ng timbang, na isang hindi sikat na pagpipilian.Bilang karagdagan, ang mga bahagi ng metal na gumagana sa mataas na kapangyarihan ay maaaring magdulot ng mga mapanganib na electric shock.Ang thermally conductive ngunit non-conductive na plastic resin ay nagbibigay-daan sa mas mataas na boltahe habang pinapanatili ang kaligtasan ng kuryente.
Ang field development engineer ng Celanese na si James Miller (predecessor ng Cool Polymers na nakuha ng Celanese noong 2014) ay nagsabi na ang mga de-koryente at elektronikong bahagi, lalo na ang mga de-koryenteng at elektronikong bahagi sa mga de-koryenteng sasakyan, ay lumaki kasama ang espasyo ng bahagi. Ito ay nagiging mas masikip at patuloy na lumiliit."Ang isang kadahilanan na naglilimita sa pagbawas ng laki ng mga sangkap na ito ay ang kanilang mga kakayahan sa pamamahala ng thermal.Ang mga pagpapahusay sa mga opsyon sa thermally conductive packaging ay ginagawang mas maliit at mas mahusay ang mga device."
Itinuro ni Miller na sa power electronic na kagamitan, ang mga thermally conductive na plastik ay maaaring i-overmolded o i-package, na isang pagpipiliang disenyo na hindi magagamit sa mga metal o keramika.Para sa mga medikal na device na gumagawa ng init (gaya ng mga medikal na device na may mga camera o bahagi ng cauterization), ang flexibility ng disenyo ng mga thermally conductive na plastic ay nagbibigay-daan para sa mas magaan na timbang na functional packaging.
Itinuro ni Jean-Paul Scheepens, pangkalahatang tagapamahala ng negosyo ng polyOne na may espesyalidad na mga materyales sa engineering, na ang mga industriya ng automotive at E/E ay may pinakamalaking pangangailangan para sa mga thermally conductive compound.Sinabi niya na ang mga produktong ito ay maaaring matugunan ang iba't ibang mga pangangailangan ng customer at industriya, kabilang ang pinalawak na kalayaan sa disenyo, pagpapagana ng disenyo Ang tumaas na lugar sa ibabaw ay maaaring mapabuti ang thermal stability.Ang mga thermally conductive polymer ay nagbibigay din ng mas magaan na mga opsyon at part consolidation, tulad ng pagsasama ng mga heat sink at housing sa parehong bahagi, at ang kakayahang lumikha ng mas pinag-isang thermal management system.Ang mahusay na kahusayan sa ekonomiya ng proseso ng paghubog ng iniksyon ay isa pang positibong kadahilanan.”
Si Joel Matsco, senior marketing manager para sa polycarbonate sa Covestro, ay naniniwala na ang thermally conductive plastic ay pangunahing nakatuon sa mga automotive application."Sa isang bentahe ng density na humigit-kumulang 50%, maaari nilang makabuluhang bawasan ang timbang.Maaari din itong palawigin sa mga de-kuryenteng sasakyan.Maraming mga module ng baterya ang gumagamit pa rin ng metal para sa pamamahala ng thermal, at dahil ang karamihan sa mga module ay gumagamit ng maraming paulit-ulit na istruktura sa loob, gumagamit sila ng thermal conductivity. Mabilis na tumaas ang timbang sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga metal ng mga polymer."
Nakikita rin ni Covestro ang isang trend patungo sa lightweighting ng malalaking commercial lighting component.Tinukoy ni Matsco: "35-pound sa halip na 70-pound high bay lights ay nangangailangan ng mas kaunting istraktura at mas madali para sa mga installer na magsagawa ng scaffolding."Ang Covestro ay mayroon ding mga electronic enclosure project tulad ng mga router, kung saan ang mga plastic na bahagi ay nagsisilbing Container at nagbibigay ng heat management.Sinabi ni Matsco: "Sa lahat ng mga merkado, depende sa disenyo, maaari din nating bawasan ang mga gastos nang hanggang 20%."
Ipinahayag ng PolyOne's Sheepens's na ang mga pangunahing aplikasyon ng teknolohiyang thermal conductivity nito sa automotive at E/E ay kinabibilangan ng LED lighting, heat sinks at electronic chassis, tulad ng mga motherboard, inverter box, at power management/security application.Katulad nito, nakikita ng mga source ng RTP ang mga thermally conductive compound nito na ginagamit sa mga housing at heat sink, pati na rin ang mas pinagsama-samang mga bahagi ng heat dissipation sa pang-industriya, medikal o elektronikong kagamitan.
Sinabi ni Matsco ng Covestro na ang pangunahing aplikasyon ng komersyal na pag-iilaw ay ang pagpapalit ng mga radiator ng metal.Katulad nito, lumalaki din ang thermal management ng mga high-end network application sa mga router at base station.Partikular na itinuro ng Naamani-Goldman ng BASF na ang mga elektronikong sangkap ay kinabibilangan ng mga bus bar, high-voltage junction box at connectors, motor insulators, at front at rear view camera.
Sinabi ni Miller ng Celanese na ang mga thermally conductive na plastik ay gumawa ng mahusay na mga hakbang sa pagbibigay ng flexibility ng disenyo ng 3D upang matugunan ang mas mataas na mga kinakailangan sa pamamahala ng thermal para sa LED lighting.Idinagdag niya: "Sa automotive lighting, ang aming CoolPoly Thermally Conductive Polymer (TCP) ay nagbibigay-daan sa paggamit ng thin-profile overhead lighting housings at aluminum replacement radiators para sa mga panlabas na headlight."
Ang Celanese's Miller ay nagsabi na ang CoolPoly TCP ay nagbibigay ng solusyon para sa lumalaking automotive head-up display (HUD) -dahil sa limitadong espasyo sa dashboard, airflow at init, ang application na ito ay nangangailangan ng mas mataas na pag-aalis ng init kaysa sa pare-parehong pag-iilaw .Ang sikat ng araw ay sumisikat sa posisyong ito ng sasakyan."Ang bigat ng thermally conductive plastic ay mas magaan kaysa sa aluminum, na maaaring mabawasan ang epekto ng shock at vibration sa bahaging ito ng sasakyan, na maaaring magdulot ng pagbaluktot ng imahe."
Sa kaso ng baterya, nakahanap si Celanese ng isang makabagong solusyon sa pamamagitan ng serye ng CoolPoly TCP D, na maaaring magbigay ng thermal conductivity nang walang electrical conductivity, at sa gayon ay nakakatugon sa medyo mahigpit na mga kinakailangan sa kalidad ng aplikasyon.Minsan, nililimitahan ng reinforcing material sa thermally conductive plastic ang pagpahaba nito, kaya ang mga dalubhasa sa Celanese na materyales ay nakabuo ng isang naylon-based na grade na CoolPoly TCP, na mas matigas kaysa sa karaniwang grado (100 MPa flexural strength, 14 GPa flexural modulus, 9 kJ / m2 Charpy notch impact) nang hindi sinasakripisyo ang thermal conductivity o density.
Nagbibigay ang CoolPoly TCP ng flexibility sa disenyo ng convection at maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa paglipat ng init ng maraming mga application na dati nang gumamit ng aluminum.Ang bentahe ng injection molding nito ay ang aluminum die castings ay kumokonsumo ng isang-katlo ng enerhiya ng aluminum, at ang buhay ng serbisyo ay pinahaba ng anim na Beses.
Ayon kay Matsco ng Covestro, sa sektor ng automotive, ang pangunahing aplikasyon ay upang palitan ang mga radiator sa mga module ng headlamp, mga module ng fog lamp at mga module ng taillight.Ang mga heat sink para sa LED high beam at low beam functions, LED light pipes at light guides, daytime running lights (DRL) at turn signal lights ay lahat ng potensyal na aplikasyon.
Itinuro ni Matsco: "Ang isa sa mga pangunahing puwersa sa pagmamaneho ng Makrolon thermal PC ay ang kakayahang direktang isama ang heat sink function sa mga bahagi ng pag-iilaw (tulad ng mga reflector, bezel, at housings), na nakakamit sa pamamagitan ng multiple injection molding o dalawang- mga pamamaraan ng sangkap.“Sa pamamagitan ng reflector at frame na kadalasang gawa sa PC, makikita ang pinabuting adhesion kapag ang thermally conductive na PC ay muling hinulma dito upang makontrol ang init, sa gayon ay nababawasan ang pangangailangan para sa pag-aayos ng mga turnilyo o adhesives.Demand.Binabawasan nito ang bilang ng mga bahagi, mga pantulong na operasyon at pangkalahatang mga gastos sa antas ng system.Bilang karagdagan, sa larangan ng mga de-koryenteng sasakyan, nakikita namin ang mga pagkakataon sa pamamahala ng thermal at istruktura ng suporta ng mga module ng baterya.
Ang Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) ng BASF ay nagpahayag din sa mga de-kuryenteng sasakyan na ang mga bahagi ng pack ng baterya tulad ng mga separator ng baterya ay napaka-promising."Ang mga baterya ng Lithium-ion ay gumagawa ng maraming init, ngunit kailangan nilang nasa isang pare-parehong kapaligiran na humigit-kumulang 65°C, kung hindi ay mababawasan o mabibigo ang mga ito."
Sa una, ang mga thermally conductive plastic compound ay batay sa mga high-end na resin ng engineering.Ngunit sa mga nakaraang taon, ang mga batch engineering resins tulad ng nylon 6 at 66, PC at PBT ay may malaking papel.Ang Matsco ni Covestro ay nagsabi: "Ang lahat ng ito ay natagpuan sa ligaw.Gayunpaman, dahil sa mga dahilan ng gastos, ang merkado ay tila pangunahing nakatuon sa nylon at polycarbonate."
Sinabi ni Scheepens na kahit na ang PPS ay madalas pa ring ginagamit, ang polyOne's nylon 6 at 66 at PBT ay tumaas.
Sinabi ng RTP na ang nylon, PPS, PBT, PC at PP ay ang pinakasikat na resin, ngunit depende sa hamon ng aplikasyon, maraming mas mataas na pagganap na thermoplastics tulad ng PEI, PEEK at PPSU ang maaaring gamitin.Sinabi ng isang mapagkukunan ng RTP: "Halimbawa, ang heat sink ng isang LED lamp ay maaaring gawin ng nylon 66 composite material upang magbigay ng thermal conductivity na hanggang 35 W/mK.Para sa mga surgical na baterya na dapat makatiis sa madalas na isterilisasyon, kinakailangan ang PPSU.Mga katangian ng elektrikal na pagkakabukod at bawasan ang akumulasyon ng kahalumigmigan."
Sinabi ni Naamani-Goldman na ang BASF ay may ilang komersyal na thermally conductive compound, kabilang ang nylon 6 at 66 grades."Ang paggamit ng aming mga materyales ay inilagay sa produksyon sa iba't ibang mga aplikasyon tulad ng mga pabahay ng motor at imprastraktura ng kuryente.Habang patuloy naming tinutukoy ang mga pangangailangan ng customer para sa thermal conductivity, ito ay isang aktibong lugar ng pag-unlad.Maraming mga customer ang hindi alam kung anong antas ang kailangan nila ng Conductivity, kaya ang mga materyales ay dapat na iayon para sa mga partikular na aplikasyon upang maging epektibo."
Inilunsad kamakailan ng DSM Engineering Plastics ang Xytron G4080HR, isang 40% glass fiber reinforced PPS na nag-o-optimize sa performance ng mga thermal management system ng electric vehicle.Ito ay dinisenyo na may thermal aging properties, hydrolysis resistance, dimensional stability, chemical resistance sa mataas na temperatura at likas na flame retardancy.
Ayon sa mga ulat, ang materyal na ito ay maaaring mapanatili ang lakas ng 6000 hanggang 10,000 na oras sa tuluy-tuloy na temperatura ng pagtatrabaho na higit sa 130°C.Sa pinakahuling 3000-hour 135°C water/glycol liquid test, ang tensile strength ng Xytron G4080HR ay tumaas ng 114% at ang elongation sa break ay tumaas ng 63% kumpara sa katumbas na produkto.
Sinabi ng RTP na ayon sa mga kinakailangan sa aplikasyon, alinman sa iba't ibang mga additives ay maaaring gamitin upang mapabuti ang thermal conductivity, at itinuro: "Ang pinakasikat na additives ay patuloy na mga additives tulad ng graphite, ngunit kami ay nag-explore ng mga bagong opsyon tulad ng graphene o bagong ceramic additives..system.”
Ang isang halimbawa ng huli ay pinasimulan noong nakaraang taon ng Martinswerk Div ​​​​ng Huber Engineered Polymers.Ayon sa mga ulat, batay sa alumina, at para sa mga bagong uso sa paglipat (tulad ng electrification), ang pagganap ng mga additives ng serye ng Martoxid ay mas mahusay kaysa sa iba pang alumina at iba pang mga conductive filler.Ang Martoxid ay pinahusay sa pamamagitan ng pagkontrol sa pamamahagi ng laki ng butil at morpolohiya upang magbigay ng pinahusay na pag-iimpake at densidad at natatanging paggamot sa ibabaw.Ayon sa mga ulat, maaari itong gamitin sa isang halaga ng pagpuno na higit sa 60% nang hindi naaapektuhan ang mga mekanikal o rheological na katangian.Nagpapakita ito ng mahusay na potensyal sa PP, TPO, nylon 6 at 66, ABS, PC at LSR.
Sinabi ni Covestro's Matsco na ang parehong graphite at graphene ay malawakang ginagamit, at itinuro na ang graphite ay may relatibong mababang gastos at katamtamang thermal conductivity, habang ang graphene ay karaniwang mas mahal, ngunit may malinaw na thermal conductivity advantage.Idinagdag niya: "Kadalasan ay nangangailangan ng thermally conductive, electrically insulating (TC/EI) na materyales, at dito karaniwan ang mga additives gaya ng boron nitride.Sa kasamaang palad, wala kang makukuha.Sa kasong ito, nagbibigay ng boron nitride Ang pagkakabukod ng kuryente ay napabuti, ngunit ang thermal conductivity ay nabawasan.Bukod dito, ang halaga ng boron nitride ay maaaring napakataas, kaya ang TC/EI ay dapat maging isang materyal na pagganap na agarang kailangan upang patunayan ang pagtaas ng gastos.
Ganito ang sabi ng Naamani-Goldman ng BASF: “Ang hamon ay ang magkaroon ng balanse sa pagitan ng thermal conductivity at iba pang mga kinakailangan;upang matiyak na ang mga materyales ay maaaring maproseso nang mahusay sa maraming dami at ang mga mekanikal na katangian ay hindi bumaba nang labis.Ang isa pang hamon ay ang lumikha ng isang sistema na maaaring malawakang gamitin.Cost-effective na solusyon."
Naniniwala ang PolyOne's Scheepens na ang parehong carbon-based na mga filler (graphite) at ceramic filler ay nangangako ng mga additives na inaasahang makakamit ang kinakailangang thermal conductivity at balansehin ang iba pang electrical at mechanical properties.
Ang Celanese's Miller ay nagsabi na ang kumpanya ay nag-explore ng iba't ibang mga additives na pinagsasama ang pinakamalawak na seleksyon ng industriya ng vertically integrated base resins upang magbigay ng proprietary ingredients na gumagawa ng thermal conductivity Ang range ay 0.4-40 W/mK.
Ang pangangailangan para sa multifunctional conductive compound tulad ng thermal at electrical conductivity o thermal at flame retardant ay tila tumataas din.
Itinuro ng Matsco ng Covestro na noong inilunsad ng kumpanya ang kanilang thermally conductive na Makrolon TC8030 at TC8060 PC, agad na nagsimulang magtanong ang mga customer kung maaari silang gawing electrical insulating materials."Ang solusyon ay hindi gaanong simple.Lahat ng gagawin namin para mapahusay ang EI ay magkakaroon ng negatibong epekto sa TC.Ngayon, nag-aalok kami ng Makrolon TC110 polycarbonate at bumubuo ng iba pang mga solusyon upang matugunan ang mga kinakailangang ito.
Sinabi ng Naamani-Goldman ng BASF na ang iba't ibang mga application ay nangangailangan ng thermal conductivity at iba pang mga katangian, tulad ng mga pack ng baterya at mga high-voltage connector, na lahat ay nangangailangan ng pag-aalis ng init at dapat matugunan ang mahigpit na mga pamantayan ng flame retardant kapag gumagamit ng mga lithium-ion na baterya.
Ang PolyOne, RTP at Celanese ay nakakita ng malaking demand para sa mga multifunctional compound mula sa lahat ng mga segment ng merkado, at nagbibigay ng thermal conductivity at EMI shielding, mas mataas na epekto, flame retardancy, electrical insulation, at Compounds na may mga function tulad ng UV resistance at thermal stability.
Ang mga tradisyonal na pamamaraan ng paghubog ay hindi epektibo para sa mga materyal na may mataas na temperatura.Kailangang maunawaan ng mga molder ang ilang kundisyon at parameter upang malutas ang mga problema kung minsan ay sanhi ng mataas na temperatura na paghuhulma ng iniksyon.
Ipinapakita ng isang bagong pag-aaral kung paano nakakaapekto ang uri at dami ng LDPE na hinaluan ng LLDPE sa kakayahang maproseso at lakas/tigas ng blown film.Ang data ay ipinapakita para sa LDPE-rich at LLDPE-rich mixtures.