Лекото тегло, ниската цена, високата якост на удар, възможността за формоване и персонализирането бързо стимулират търсенето на термопластмаси, които помагат за поддържане на охлаждане на електрониката, осветлението и автомобилните двигатели.#Полиолефин
Термопроводимите съединения на PolyOne се използват в автомобилни и E/E приложения, като LED осветление, радиатори и електронни кутии.
Термалните компютърни продукти Makrolon на Covestro включват класове за LED лампи и радиатори.
Термопроводимите смеси на RTP могат да се използват в корпуси като кутии за батерии, както и радиатори и по-интегрирани компоненти за разсейване на топлината.
Производителите на оригинално оборудване в областта на електричеството/електрониката, автомобилостроенето, осветлението, медицинското оборудване и промишлените машини са запалени по топлопроводимите термопласти от много години, защото търсят нови решения за приложения, включително радиатори и други устройства за разсейване на топлината, светодиоди.Кутия и кутия за батерии.
Индустриалните изследвания показват, че тези материали нарастват с двуцифрен темп, движен от нови приложения като изцяло електрически превозни средства, сложни автомобили и големи компоненти за търговско LED осветление.Топлопроводимите пластмаси са предизвикателство за по-традиционните материали, като метали (особено алуминий) и керамика, тъй като имат много предимства: пластмасовите съединения са с по-леко тегло, с по-ниска цена, лесни за формоване, персонализирани и могат да осигурят повече предимства в термичната стабилност , Устойчивост на удар и устойчивост на надраскване и устойчивост на абразия.
Добавките, които подобряват топлопроводимостта, включват графит, графен и керамични пълнители като борен нитрид и алуминиев оксид.Технологията за използването им също напредва и става все по-рентабилна.Друга тенденция е въвеждането на евтини инженерни смоли (като найлон 6 и 66 и PC) в топлопроводими съединения, което поставя по-често използваните материали с висока цена като PPS, PSU и PEI в конкуренция.
За какво е цялата врява?Източник от RTP каза: „Способността за формиране на мрежови части, намаляване на броя на частите и стъпките на сглобяване и намаляване на теглото и разходите са всички движещи сили за приемането на тези материали.“„За определени приложения, като например електрически кутии и формоване на компоненти, способността за пренос на топлина, когато се превръща в електрически изолатор, е в центъра на вниманието.“
Далия Наамани-Голдман, мениджър маркетинг на електронния и електрическия транспорт на бизнеса с функционални материали на BASF, добави: „Топлопроводимостта бързо се превръща във все по-голяма загриженост за производителите на електронни компоненти и OEM производителите на автомобили.Поради технологичния напредък и ограниченията на пространството, приложенията са миниатюризирани и следователно термични. Натрупването и разпространението на енергия се превърна в центъра на вниманието.Ако отпечатъкът на компонента е ограничен, е трудно да се добави метален радиатор или да се постави метален компонент.“
Наамани-Голдман обясни, че приложенията с по-високо напрежение навлизат в автомобилите и търсенето на процесорна мощност също нараства.В акумулаторните пакети за електрически превозни средства използването на метал за разпръскване и разсейване на топлината увеличава теглото, което е непопулярен избор.В допълнение, метални части, работещи на висока мощност, могат да причинят опасни токови удари.Топлопроводимата, но непроводима пластмасова смола позволява по-високи напрежения, като същевременно поддържа електрическа безопасност.
Инженерът по разработване на полето на Celanese Джеймс Милър (предшественик на Cool Polymers, придобит от Celanese през 2014 г.) каза, че електрическите и електронните компоненти, особено електрическите и електронните компоненти в електрическите превозни средства, са нараснали заедно с пространството за компоненти. То става все по-пренаселено и продължава да се свива.„Един фактор, ограничаващ намаляването на размера на тези компоненти, са техните възможности за термично управление.Подобренията в опциите за термопроводими опаковки правят устройствата по-малки и по-ефективни.“
Милър посочи, че в силовото електронно оборудване топлопроводимите пластмаси могат да бъдат формовани или опаковани, което е дизайнерски избор, който не се предлага в метали или керамика.За медицински устройства, генериращи топлина (като медицински устройства с камери или компоненти за каутеризация), гъвкавостта на дизайна на топлопроводимите пластмаси позволява по-лека функционална опаковка.
Jean-Paul Scheepens, генерален мениджър на бизнеса със специални инженерни материали на PolyOne, посочи, че автомобилната и E/E индустрията имат най-голямо търсене на топлопроводими съединения.Той каза, че тези продукти могат да отговорят на различни нужди на клиентите и индустрията, включително разширена свобода на проектиране, което позволява дизайн. Увеличената повърхност може да подобри термичната стабилност.Термопроводимите полимери също така осигуряват по-леки опции и консолидация на части, като интегриране на радиатори и корпуси в един и същ компонент и възможност за създаване на по-унифицирана система за управление на топлината.Добрата икономическа ефективност на процеса на леене под налягане е друг положителен фактор.”
Джоел Мацко, старши маркетинг мениджър за поликарбонат в Covestro, вярва, че топлопроводимите пластмаси са фокусирани главно върху автомобилни приложения.„С предимство на плътността от около 50%, те могат значително да намалят теглото.Това може да се разшири и за електрически превозни средства.Много батерийни модули все още използват метал за термично управление и тъй като повечето модули използват много повтарящи се структури вътре, те използват топлопроводимост Теглото, спестено от замяната на метали с полимери, бързо се увеличи.“
Covestro също вижда тенденция към олекотяване на големите компоненти за търговско осветление.Matsco посочва: „35-фунтовите вместо 70-фунтовите високи светлини изискват по-малко структура и са по-лесни за монтажниците при носене на скеле.“Covestro също има проекти за електронни кутии като рутери, в които пластмасовите части действат като контейнер и осигуряват управление на топлината.Matsco каза: „На всички пазари, в зависимост от дизайна, можем също така да намалим разходите с до 20%.“
Sheepens's на PolyOne заяви, че ключови приложения на неговата технология за топлопроводимост в автомобилостроенето и E/E включват LED осветление, радиатори и електронни шасита, като дънни платки, инверторни кутии и приложения за управление/сигурност на захранването.По подобен начин източниците на RTP виждат неговите топлопроводими съединения, използвани в корпуси и радиатори, както и по-интегрирани компоненти за разсейване на топлината в индустриално, медицинско или електронно оборудване.
Matsco от Covestro каза, че основното приложение на търговското осветление е замяната на метални радиатори.По същия начин термичното управление на мрежови приложения от висок клас също се разраства в рутери и базови станции.Наамани-Голдман от BASF специално посочи, че електронните компоненти включват шини, съединителни кутии за високо напрежение и съединители, изолатори на мотори и камери за предно и задно виждане.
Милър от Celanese каза, че топлопроводимите пластмаси са направили големи крачки в осигуряването на гъвкавост на 3D дизайна, за да отговорят на по-високите изисквания за управление на топлината за LED осветление.Той добави: „В автомобилното осветление нашият CoolPoly Thermally Conductive Polymer (TCP) позволява използването на тънкопрофилни корпуси за горно осветление и алуминиеви радиатори за смяна на външни фарове.“
Милър от Celanese каза, че CoolPoly TCP предоставя решение за разрастващия се автомобилен хед-ъп дисплей (HUD) - поради ограниченото пространство на таблото, въздушния поток и топлината, това приложение изисква по-високо разсейване на топлината от равномерното осветление.Слънчевата светлина огрява тази позиция на автомобила.„Теглото на термопроводимата пластмаса е по-леко от алуминия, което може да намали въздействието на удара и вибрациите върху тази част от превозното средство, което може да причини изкривяване на изображението.“
В корпуса на батерията Celanese намери иновативно решение чрез серията CoolPoly TCP D, което може да осигури топлопроводимост без електрическа проводимост, като по този начин отговаря на относително строги изисквания за качество на приложението.Понякога усилващият материал в топлопроводимата пластмаса ограничава нейното удължение, така че експертите по материали на Celanese са разработили клас CoolPoly TCP на основата на найлон, който е по-здрав от типичния клас (100 MPa якост на огъване, 14 GPa модул на огъване, 9 kJ / m2 Удар с прорез по Шарпи), без да се жертва топлопроводимостта или плътността.
CoolPoly TCP осигурява гъвкавост в дизайна на конвекцията и може да отговори на изискванията за пренос на топлина на много приложения, които в миналото са използвали алуминий.Предимството на неговото леене под налягане е, че алуминиевите отливки консумират една трета от енергията на алуминия, а експлоатационният живот се удължава шест пъти.
Според Matsco от Covestro, в автомобилния сектор основното приложение е замяна на радиатори в модулите на фаровете, модулите на фаровете за мъгла и модулите на задните светлини.Радиатори за функциите на LED дълги и къси светлини, LED светлинни тръби и светлинни водачи, дневни светлини (DRL) и мигачи са всички потенциални приложения.
Matsco посочи: „Една от основните движещи сили на Makrolon termal PC е способността за директно интегриране на функцията за радиатор в осветителните компоненти (като рефлектори, рамки и корпуси), което се постига чрез многократно шприцване или дву- компонентни методи.„Чрез рефлектора и рамката, обикновено направени от PC, подобрената адхезия може да се види, когато топлопроводимият PC се формова отново върху него, за да контролира топлината, като по този начин се намалява необходимостта от фиксиращи винтове или лепила.Търсене.Това намалява броя на частите, спомагателните операции и общите разходи на системно ниво.Освен това в областта на електрическите превозни средства виждаме възможности в термичното управление и поддържащата структура на батерийните модули.“
Наамани-Голдман (Naamani-Goldman) от BASF също заяви в областта на електрическите превозни средства, че компонентите на батерийния пакет като сепараторите на батериите са много обещаващи.„Литиево-йонните батерии генерират много топлина, но те трябва да бъдат в постоянна среда от около 65°C, в противен случай ще се разградят или ще се повредят.“
Първоначално топлопроводимите пластмасови съединения са базирани на инженерни смоли от висок клас.Но през последните години смоли за партидно инженерство като найлон 6 и 66, PC и PBT изиграха голяма роля.Matsco от Covestro каза: „Всичко това е открито в дивата природа.Въпреки това, поради ценовите причини, пазарът изглежда е съсредоточен главно върху найлон и поликарбонат.“
Scheepens каза, че въпреки че PPS все още се използва много често, найлонът 6 и 66 на PolyOne и PBT са се увеличили.
RTP заяви, че найлонът, PPS, PBT, PC и PP са най-популярните смоли, но в зависимост от предизвикателството на приложението могат да се използват много термопласти с по-висока производителност като PEI, PEEK и PPSU.Източник на RTP каза: „Например радиаторът на LED лампа може да бъде направен от композитен материал найлон 66, за да осигури топлопроводимост до 35 W/mK.За хирургически батерии, които трябва да издържат на честа стерилизация, се изисква PPSU.Електроизолационни свойства и намаляване на натрупването на влага.”
Наамани-Голдман каза, че BASF има няколко търговски топлопроводими съединения, включително клас найлон 6 и 66.„Използването на нашите материали е пуснато в производство в различни приложения като корпуси на двигатели и електрическа инфраструктура.Тъй като продължаваме да определяме нуждите на клиентите за топлопроводимост, това е активна област на развитие.Много клиенти не знаят от какво ниво на проводимост се нуждаят, така че материалите трябва да бъдат пригодени за конкретни приложения, за да бъдат ефективни.“
DSM Engineering Plastics наскоро пусна Xytron G4080HR, 40% подсилен със стъклени влакна PPS, който оптимизира работата на системите за управление на топлината на електрическите превозни средства.Той е проектиран със свойства на термично стареене, устойчивост на хидролиза, стабилност на размерите, химическа устойчивост при високи температури и присъщо забавяне на горенето.
Според докладите този материал може да поддържа здравина от 6000 до 10 000 часа при непрекъсната работна температура над 130°C.При последния 3000-часов тест с вода/гликолова течност при 135°C якостта на опън на Xytron G4080HR се увеличи със 114%, а удължението при скъсване се увеличи с 63% в сравнение с еквивалентния продукт.
RTP заяви, че според изискванията на приложението всяка една от разнообразните добавки може да се използва за подобряване на топлопроводимостта и посочи: „Най-популярните добавки продължават да бъдат добавки като графит, но ние проучваме нови опции като графен или нови керамични добавки..система."
Пример за последното беше иницииран миналата година от Martinswerk Div ​​​​на Huber Engineered Polymers.Според докладите, базирани на алуминиев оксид и за нови тенденции на миграция (като електрификация), ефективността на добавките от серията Martoxid е по-добра от други алуминиев оксид и други проводими пълнители.Martoxid е подобрен чрез контролиране на разпределението на размера на частиците и морфологията, за да осигури подобрено опаковане и плътност и уникална повърхностна обработка.Според докладите може да се използва с количество за пълнене над 60%, без да се засягат механичните или реологичните свойства.Той показва отличен потенциал в PP, TPO, найлон 6 и 66, ABS, PC и LSR.
Matsco от Covestro каза, че и графитът, и графенът са били широко използвани и посочи, че графитът има относително ниска цена и умерена топлопроводимост, докато графенът обикновено струва повече, но има очевидни предимства на топлопроводимостта.Той добави: „Често има нужда от топлопроводими, електроизолационни (TC/EI) материали и това е мястото, където добавките като борен нитрид са често срещани.За съжаление не получавате нищо.В този случай борният нитрид осигурява електрическата изолация се подобрява, но топлопроводимостта се намалява.Освен това, цената на борния нитрид може да бъде много висока, така че TC/EI трябва да се превърне в материал, който спешно трябва да докаже увеличение на разходите.
Наамани-Голдман от BASF го формулира по следния начин: „Предизвикателството е да се постигне баланс между топлопроводимостта и другите изисквания;за да се гарантира, че материалите могат да се обработват ефективно в големи количества и че механичните свойства не падат твърде много.Друго предизвикателство е да се създаде система, която да бъде широко възприета.Рентабилно решение.“
Scheepens от PolyOne вярва, че както въглеродните пълнители (графит), така и керамичните пълнители са обещаващи добавки, които се очаква да постигнат необходимата топлопроводимост и да балансират други електрически и механични свойства.
Милър от Celanese каза, че компанията е проучила разнообразие от добавки, които съчетават най-широкия избор в индустрията на вертикално интегрирани базови смоли, за да осигурят патентовани съставки, които правят топлопроводимост Диапазонът е 0,4-40 W/mK.
Търсенето на многофункционални проводящи съединения като термична и електрическа проводимост или термични и забавители на горенето също изглежда нараства.
Matsco от Covestro посочи, че когато компанията пусна своя топлопроводим Makrolon TC8030 и TC8060 PC, клиентите веднага започнаха да питат дали те могат да бъдат направени като електроизолационни материали.„Решението не е толкова просто.Всичко, което правим за подобряване на EI, ще има отрицателно въздействие върху TC.Сега предлагаме Makrolon TC110 поликарбонат и разработваме други решения, за да отговорим на тези изисквания.“
Наамани-Голдман от BASF каза, че различните приложения изискват топлопроводимост и други характеристики, като батерии и конектори за високо напрежение, които всички се нуждаят от разсейване на топлината и трябва да отговарят на строги стандарти за забавяне на горенето при използване на литиево-йонни батерии.
PolyOne, RTP и Celanese са видели огромно търсене на многофункционални съединения от всички пазарни сегменти и осигуряват топлопроводимост и EMI екраниране, по-голямо въздействие, забавяне на горенето, електрическа изолация и съединения с функции като UV устойчивост и термична стабилност.
Традиционните техники за формоване не са ефективни за високотемпературни материали.Формовчиците трябва да разбират определени условия и параметри, за да решат проблемите, понякога причинени от високотемпературното леене под налягане.
Ново проучване показва как видът и количеството LDPE, смесени с LLDPE, влияят на обработваемостта и здравината/твърдостта на раздухото фолио.Показани са данни за богати на LDPE и богати на LLDPE смеси.