Nhựa chịu nhiệt là gì?

Nhựa được sử dụng trên hầu hết mọi thị trường vì tính tiện lợi khi sản xuất, giá thành rẻ và phạm vi ứng dụng rộng rãi. Ngoài các loại nhựa thông thường, còn có một loại nhựa tinh vi có khả năng chịu nhiệtnhựacó thể chịu được mức nhiệt độ mà không thể. Những loại nhựa này được sử dụng trong các ứng dụng phức tạp, nơi cần có sự kết hợp giữa khả năng chịu nhiệt, độ bền cơ học và khả năng chịu khắc nghiệt. Bài viết này sẽ làm rõ nhựa chịu nhiệt là gì và tại sao chúng lại có nhiều lợi thế như vậy.

Nhựa chịu nhiệt là gì?

Nhựa chịu nhiệt thường là bất kỳ loại nhựa nào có mức nhiệt độ sử dụng liên tục trên 150 ° C (302 ° F) hoặc khả năng chịu tiếp xúc trực tiếp tạm thời là 250 ° C (482 ° F) trở lên. Nói cách khác, sản phẩm có thể duy trì các quy trình ở nhiệt độ trên 150 ° C và có thể chịu được thời gian ngắn ở nhiệt độ trên 250 ° C. Cùng với khả năng chịu nhiệt, những loại nhựa này thường có các đặc tính cơ học phi thường, thường cũng có thể sánh ngang với kim loại. Nhựa chịu nhiệt có thể ở dạng nhiệt dẻo, nhiệt rắn hoặc quang trùng hợp.

Nhựa bao gồm các chuỗi phân tử dài. Khi được đun nóng, các liên kết giữa các chuỗi này bị phá vỡ, khiến sản phẩm bị rã đông. Nhựa có nhiệt độ nóng chảy thấp thường bao gồm các vòng aliphatic trong khi nhựa chịu nhiệt độ cao được tạo thành từ các vòng thơm. Trong trường hợp của các vòng thơm, hai liên kết hóa học cần phải bị phá vỡ (so với liên kết đơn lẻ của các vòng aliphatic) trước khi khung bị phá vỡ. Do đó, việc làm tan chảy các sản phẩm này khó khăn hơn.

Ngoài thành phần hóa học cơ bản, khả năng chịu nhiệt của nhựa có thể được tăng cường bằng cách sử dụng các thành phần. Trong số các chất phụ gia thông dụng nhất để tăng khả năng chịu nhiệt là sợi thủy tinh. Các sợi này cũng có lợi ích bổ sung là tăng độ kín và độ bền vật liệu.

Có nhiều kỹ thuật khác nhau để xác định khả năng chịu nhiệt của nhựa. Những kỹ thuật quan trọng nhất được liệt kê ở đây:

• Mức nhiệt độ biến dạng nhiệt (HDT) – Đây là nhiệt độ mà nhựa sẽ bị lỗi theo lô được xác định trước. Biện pháp này không tính đến các tác động dài hạn tiềm ẩn đối với sản phẩm nếu nhiệt độ đó được giữ trong thời gian dài.
• Nhiệt độ thay đổi của thủy tinh (Tg) – Trong trường hợp nhựa vô định hình, Tg mô tả nhiệt độ mà vật liệu chuyển sang dạng cao su hoặc nhớt.
• Nhiệt độ sử dụng liên tục (CUT) – Chỉ định nhiệt độ tối ưu mà nhựa có thể được sử dụng liên tục mà không gây ra sự phá hủy đáng kể đến các đặc tính cơ học của nó trong suốt thời gian thiết kế của bộ phận.

Tại sao nên sử dụng nhựa chịu nhiệt?

Nhựa được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, tại sao một người lại sử dụng nhựa cho các ứng dụng nhiệt độ cao khi thép thường có thể thực hiện các tính năng tương tự trên nhiều loại nhiệt độ rộng hơn? Sau đây là một số lý do:

1. Trọng lượng nhẹ hơn – Nhựa nhẹ hơn kim loại. Do đó, chúng rất phù hợp cho các ứng dụng trong thị trường xe cộ và hàng không vũ trụ dựa vào các thành phần nhẹ để tăng cường hiệu quả chung.
2. Chống gỉ – Một số loại nhựa có khả năng chống gỉ tốt hơn nhiều so với thép khi tiếp xúc với nhiều loại hóa chất. Điều này có thể cần thiết cho các ứng dụng liên quan đến cả nhiệt độ và môi trường khắc nghiệt như trong ngành công nghiệp hóa chất.
3. Tính linh hoạt trong sản xuất – Các thành phần nhựa có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các công nghệ sản xuất khối lượng lớn như đúc phun. Điều này dẫn đến các bộ phận có chi phí thấp hơn trên mỗi đơn vị so với các bộ phận kim loại được phay CNC. Các bộ phận nhựa cũng có thể được tạo ra bằng cách sử dụng in 3D cho phép bố trí phức tạp và tính linh hoạt trong thiết kế tốt hơn so với khi sử dụng gia công CNC.
4. Chất cách điện – Nhựa có thể hoạt động như chất cách điện và nhiệt. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng ở những nơi mà độ dẫn điện có thể làm hỏng các thiết bị điện tử nhạy cảm hoặc nơi mà nhiệt có thể ảnh hưởng tiêu cực đến quy trình của các thành phần.

Các loại nhựa chịu nhiệt độ cao

Có 2 nhóm nhựa nhiệt dẻo chính – cụ thể là nhựa vô định hình và nhựa bán tinh thể. Nhựa chịu nhiệt có thể được tìm thấy trong mỗi nhóm này như được thể hiện trong Số 1 được liệt kê bên dưới. Sự khác biệt chính giữa 2 nhóm này là hành động nóng chảy của chúng. Một sản phẩm vô định hình không có điểm nóng chảy chính xác nhưng lại mềm ra khá chậm khi nhiệt độ tăng. Ngược lại, một vật liệu bán tinh thể có điểm nóng chảy cực kỳ sắc nét.

Dưới đây là một số sản phẩm được cung cấp từDTG. Hãy gọi cho nhân viên DTG nếu bạn cần thông tin chi tiết về sản phẩm mà không được ghi chú ở đây.

Polyetherimide (PEI).

Vật liệu này thường được hiểu theo tên thương mại là Ultem và là một loại nhựa vô định hình có khả năng chịu nhiệt và cơ học đặc biệt. Nó cũng chống cháy ngay cả khi không có bất kỳ thành phần nào. Tuy nhiên, khả năng chống cháy cụ thể cần được kiểm tra trên bảng dữ liệu của sản phẩm. DTG cung cấp hai loại nhựa Ultem để in 3D.

Polyamit (PA).

Polyamide, còn được gọi là Nylon, có khả năng chịu nhiệt tuyệt vời, đặc biệt là khi kết hợp với các thành phần và vật liệu độn. Ngoài ra, Nylon còn có khả năng chống mài mòn cực tốt. DTG cung cấp nhiều loại nylon chịu nhiệt với nhiều vật liệu độn khác nhau như được liệt kê bên dưới.

Quang trùng hợp.

Photopolymer là loại nhựa riêng biệt chỉ được trùng hợp dưới tác động của nguồn năng lượng bên ngoài như tia UV hoặc cơ chế quang học cụ thể. Những vật liệu này có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận được in chất lượng cao với hình dạng phức tạp mà các cải tiến sản xuất khác không thể thực hiện được. Trong danh mục photopolymer, DTG cung cấp 2 loại nhựa chịu nhiệt.