Mala težina, niska cijena, velika udarna čvrstoća, mogućnost oblikovanja i prilagođavanje ubrzano pokreću potražnju za termoplastikom koja pomaže u održavanju elektronike, rasvjete i motora automobila hladnima.#Poliolefin
PolyOneovi toplinski vodljivi spojevi koriste se u automobilskim i E/E aplikacijama, kao što su LED rasvjeta, hladnjaci i elektronička kućišta.
Covestrovi Makrolon termalni PC proizvodi uključuju stupnjeve za LED svjetiljke i hladnjake.
RTP-ovi toplinski vodljivi spojevi mogu se koristiti u kućištima kao što su kutije za baterije, kao i radijatori i integriranije komponente za raspršivanje topline.
Proizvođači originalne opreme u industriji električne/elektronike, automobilske industrije, rasvjete, medicinske opreme i industrijskih strojeva već su godinama zainteresirani za toplinski vodljivu termoplastiku jer traže nova rješenja za primjene uključujući radijatore i druge uređaje za raspršivanje topline, LED diode.Kutija i kutija za baterije.
Industrijska istraživanja pokazuju da ti materijali rastu dvoznamenkastom stopom, potaknuti novim primjenama kao što su potpuno električna vozila, složeni automobili i velike komercijalne komponente LED rasvjete.Toplinski vodljiva plastika izazov je tradicionalnijim materijalima, kao što su metali (osobito aluminij) i keramika, jer imaju mnoge prednosti: plastični spojevi su lakši u težini, jeftiniji, jednostavni za oblikovanje, prilagodljivi i mogu pružiti više prednosti u toplinskoj stabilnosti , Otpornost na udarce i otpornost na ogrebotine i abraziju.
Aditivi koji poboljšavaju toplinsku vodljivost uključuju grafit, grafen i keramička punila kao što su borov nitrid i glinica.Tehnologija za njihovu upotrebu također napreduje i postaje sve isplativija.Drugi trend je uvođenje jeftinih inženjerskih smola (kao što su najlon 6 i 66 i PC) u toplinski vodljive spojeve, što stavlja češće korištene skupe materijale kao što su PPS, PSU i PEI u konkurenciju.
Što je tolika frka?Izvor u RTP-u rekao je: "Mogućnost oblikovanja mrežastih dijelova, smanjenje broja dijelova i koraka montaže te smanjenje težine i troškova sve su to pokretačke snage za usvajanje ovih materijala.""Za određene primjene, kao što su električna kućišta i prelijevanje komponenti, sposobnost prijenosa topline kada se postane električni izolator je u središtu pozornosti."
Dalia Naamani-Goldman, voditeljica marketinga elektroničkog i električnog transporta BASF-ovog odjela za funkcionalne materijale, dodala je: “Toplinska vodljivost brzo postaje problem koji sve više brine proizvođače elektroničkih komponenti i proizvođače originalne opreme za automobile.Zbog tehnološkog napretka i ograničenja prostora, aplikacije su minijaturizirane i stoga toplinske. Akumulacija i diseminacija energije postala je središte pažnje.Ako je otisak komponente ograničen, teško je dodati metalni hladnjak ili umetnuti metalnu komponentu.”
Naamani-Goldman je objasnio da aplikacije višeg napona prodiru u automobile, a potražnja za procesorskom snagom također raste.U baterijama za električna vozila upotreba metala za raspršivanje i raspršivanje topline povećava težinu, što je nepopularan izbor.Osim toga, metalni dijelovi koji rade velikom snagom mogu uzrokovati opasne strujne udare.Toplinski vodljiva, ali nevodljiva plastična smola omogućuje više napone uz održavanje električne sigurnosti.
Celaneseov inženjer za terenski razvoj James Miller (prethodnik tvrtke Cool Polymers koju je Celanese kupio 2014.) rekao je da su električne i elektroničke komponente, posebno električne i elektroničke komponente u električnim vozilima, rasle s prostorom za komponente. Postaje sve gušće i nastavlja se smanjivati.“Jedan čimbenik koji ograničava smanjenje veličine ovih komponenti je njihova sposobnost upravljanja toplinom.Poboljšanja u mogućnostima toplinski vodljivog pakiranja čine uređaje manjim i učinkovitijim.”
Miller je istaknuo da se u energetskoj elektroničkoj opremi toplinski vodljiva plastika može preliti ili pakirati, što je izbor dizajna koji nije dostupan za metale ili keramiku.Za medicinske uređaje koji stvaraju toplinu (kao što su medicinski uređaji s kamerama ili komponentama za kauterizaciju), fleksibilnost dizajna toplinski vodljive plastike omogućuje lakše funkcionalno pakiranje.
Jean-Paul Scheepens, generalni direktor tvrtke PolyOne za specijalizirane inženjerske materijale, istaknuo je da automobilska i E/E industrija imaju najveću potražnju za toplinski vodljivim spojevima.Rekao je da ovi proizvodi mogu zadovoljiti različite potrebe kupaca i industrije, uključujući proširenu slobodu dizajna, omogućavajući dizajn Povećana površina može poboljšati toplinsku stabilnost.Toplinski provodljivi polimeri također pružaju lakše mogućnosti i konsolidaciju dijelova, kao što je integracija hladnjaka i kućišta u istu komponentu i mogućnost stvaranja jedinstvenijeg sustava upravljanja toplinom.Dobra ekonomska učinkovitost procesa injekcijskog prešanja još je jedan pozitivan čimbenik.”
Joel Matsco, viši marketinški menadžer za polikarbonat u Covestru, vjeruje da je toplinski vodljiva plastika uglavnom usmjerena na automobilsku primjenu.“S prednošću gustoće od oko 50%, mogu značajno smanjiti težinu.To se također može proširiti na električna vozila.Mnogi baterijski moduli još uvijek koriste metal za upravljanje toplinom, a budući da većina modula koristi mnoge strukture koje se ponavljaju unutra, koriste toplinsku vodljivost. Težina ušteđena zamjenom metala polimerima brzo se povećala.”
Covestro također vidi trend ka smanjenju težine velikih komponenti komercijalne rasvjete.Matsco ističe: "Visoka svjetla od 35 funti umjesto od 70 funti zahtijevaju manje strukture i instalaterima ih je lakše nositi na skelama."Covestro također ima projekte elektroničkih kućišta kao što su usmjerivači, u kojima plastični dijelovi djeluju kao spremnici i osiguravaju upravljanje toplinom.Matsco je rekao: "Na svim tržištima, ovisno o dizajnu, također možemo smanjiti troškove do 20%."
PolyOne's Sheepens's je izjavio da ključne primjene njegove tehnologije toplinske vodljivosti u automobilskoj industriji i E/E uključuju LED rasvjetu, hladnjake i elektronička kućišta, kao što su matične ploče, inverterske kutije i aplikacije za upravljanje napajanjem/sigurnost.Slično tome, izvori RTP-a vide njegove toplinski vodljive spojeve koji se koriste u kućištima i hladnjakima, kao i integriranije komponente za raspršivanje topline u industrijskoj, medicinskoj ili elektroničkoj opremi.
Matsco iz Covestra rekao je da je glavna primjena komercijalne rasvjete zamjena metalnih radijatora.Slično tome, toplinsko upravljanje vrhunskih mrežnih aplikacija također raste u usmjerivačima i baznim stanicama.Naamani-Goldman iz BASF-a posebno je istaknuo da elektroničke komponente uključuju sabirnice, visokonaponske razvodne kutije i konektore, izolatore motora te prednje i stražnje kamere.
Miller iz tvrtke Celanese rekao je da je toplinski vodljiva plastika napravila velike korake u pružanju fleksibilnosti 3D dizajna kako bi zadovoljila veće zahtjeve upravljanja toplinom za LED rasvjetu.Dodao je: "U automobilskoj rasvjeti, naš CoolPoly Thermally Conductive Polymer (TCP) omogućuje upotrebu kućišta gornje rasvjete tankog profila i aluminijskih zamjenskih radijatora za vanjska prednja svjetla."
Miller iz Celanesea rekao je da CoolPoly TCP pruža rješenje za rastući automobilski head-up zaslon (HUD) - zbog ograničenog prostora na kontrolnoj ploči, protoka zraka i topline, ova aplikacija zahtijeva veću disipaciju topline od uniformne rasvjete.Sunčeva svjetlost obasjava ovaj položaj automobila.“Težina toplinski vodljive plastike je lakša od aluminija, što može smanjiti utjecaj udara i vibracija na ovaj dio vozila, što može uzrokovati izobličenje slike.”
U kućištu baterija, Celanese je pronašao inovativno rješenje kroz CoolPoly TCP D seriju, koja može osigurati toplinsku vodljivost bez električne vodljivosti, čime se ispunjavaju relativno strogi zahtjevi kvalitete primjene.Ponekad materijal za ojačanje u toplinski vodljivoj plastici ograničava njezino produljenje, pa su Celaneseovi stručnjaci za materijale razvili kvalitet CoolPoly TCP na bazi najlona, ​​koji je čvršći od tipičnog razreda (čvrstoća na savijanje 100 MPa, modul savijanja 14 GPa, 9 kJ / m2 Charpyjev udar) bez žrtvovanja toplinske vodljivosti ili gustoće.
CoolPoly TCP pruža fleksibilnost u konvekcijskom dizajnu i može zadovoljiti zahtjeve prijenosa topline mnogih aplikacija koje su povijesno koristile aluminij.Prednost njegovog brizganja je u tome što aluminijski odljevci troše jednu trećinu energije aluminija, a životni vijek se produljuje šest puta.
Prema Matscu iz Covestra, u automobilskom sektoru, glavna primjena je zamjena hladnjaka u modulima prednjih svjetala, modulima svjetala za maglu i modulima stražnjih svjetala.Hladnjaci za funkcije LED dugih i kratkih svjetala, LED svjetlosne cijevi i svjetlosni vodiči, svjetla za dnevnu vožnju (DRL) i pokazivači smjera sve su to potencijalne primjene.
Matsco je istaknuo: „Jedna od glavnih pokretačkih snaga Makrolon termalnog PC-a je mogućnost izravne integracije funkcije hladnjaka u rasvjetne komponente (kao što su reflektori, okviri i kućišta), što se postiže višestrukim injekcijskim prešanjem ili dvo- komponente metode.„Kroz reflektor i okvir koji su obično izrađeni od PC-a, poboljšano prianjanje može se vidjeti kada se toplinski vodljivi PC ponovno oblikuje na njega kako bi se kontrolirala toplina, čime se smanjuje potreba za pričvrsnim vijcima ili ljepilima.Zahtijevajte.Time se smanjuje broj dijelova, pomoćnih operacija i ukupnih troškova na razini sustava.Osim toga, u području električnih vozila vidimo mogućnosti u upravljanju toplinom i potpornoj strukturi baterijskih modula.”
Naamani-Goldman iz BASF-a (Naamani-Goldman) također je izjavio da komponente baterijskog paketa kao što su separatori baterija za električna vozila obećavaju."Litij-ionske baterije stvaraju puno topline, ali moraju biti u stalnom okruženju od oko 65°C, inače će se degradirati ili otkazati."
U početku su se toplinski vodljivi plastični spojevi temeljili na vrhunskim inženjerskim smolama.No posljednjih godina smole šaržnog inženjerstva kao što su najlon 6 i 66, PC i PBT odigrale su veliku ulogu.Matsco iz Covestra je rekao: “Sve je ovo pronađeno u divljini.Međutim, zbog troškova, čini se da je tržište uglavnom koncentrirano na najlon i polikarbonat.”
Scheepens je rekao da, iako se PPS još uvijek vrlo često koristi, PolyOneov najlon 6 i 66 i PBT su se povećali.
RTP je naveo da su najlon, PPS, PBT, PC i PP najpopularnije smole, ali ovisno o izazovu primjene, mogu se koristiti mnogi termoplasti s boljim učinkom kao što su PEI, PEEK i PPSU.Izvor RTP-a je rekao: “Na primjer, hladnjak LED svjetiljke može biti izrađen od najlona 66 kompozitnog materijala kako bi se osigurala toplinska vodljivost do 35 W/mK.Za kirurške baterije koje moraju izdržati čestu sterilizaciju potreban je PPSU.Električna izolacijska svojstva i smanjenje nakupljanja vlage.”
Naamani-Goldman je rekla da BASF ima nekoliko komercijalnih toplinski vodljivih spojeva, uključujući najlon 6 i 66 razreda.“Naši materijali stavljeni su u proizvodnju u različitim primjenama kao što su kućišta motora i električna infrastruktura.Kako nastavljamo utvrđivati ​​potrebe kupaca za toplinskom vodljivošću, ovo je aktivno područje razvoja.Mnogi kupci ne znaju koja im je razina vodljivosti potrebna, stoga materijali moraju biti prilagođeni specifičnim primjenama kako bi bili učinkoviti.”
DSM Engineering Plastics nedavno je lansirao Xytron G4080HR, PPS ojačan 40% staklenim vlaknima koji optimizira performanse sustava upravljanja toplinom električnih vozila.Dizajniran je sa svojstvima toplinskog starenja, otpornošću na hidrolizu, dimenzijskom stabilnošću, kemijskom otpornošću na visokim temperaturama i svojstvenom otpornošću na plamen.
Prema izvješćima, ovaj materijal može održati čvrstoću od 6000 do 10 000 sati pri kontinuiranoj radnoj temperaturi većoj od 130°C.U najnovijem 3000-satnom ispitivanju vode/glikola na 135°C, vlačna čvrstoća Xytrona G4080HR porasla je za 114%, a istezanje pri prekidu poraslo je za 63% u usporedbi s ekvivalentnim proizvodom.
RTP je naveo da se prema zahtjevima primjene bilo koji od raznih aditiva može koristiti za poboljšanje toplinske vodljivosti i istaknuo: „Najpopularniji aditivi i dalje su aditivi poput grafita, ali istražujemo nove mogućnosti kao što su grafen ili novi keramički dodaci..sustav."
Primjer potonjeg pokrenuo je prošle godine Martinswerk Div ​​iz Huber Engineered Polymers.Prema izvješćima, na temelju aluminijevog oksida i za nove migracijske trendove (kao što je elektrifikacija), učinak aditiva serije Martoxid bolji je od ostalih aluminijevih oksida i drugih vodljivih punila.Martoxid je poboljšan kontrolom raspodjele veličine čestica i morfologije kako bi se osiguralo poboljšano pakiranje i gustoća te jedinstvena obrada površine.Prema izvješćima, može se koristiti s količinom punjenja većom od 60% bez utjecaja na mehanička ili reološka svojstva.Pokazuje izvrstan potencijal za PP, TPO, najlon 6 i 66, ABS, PC i LSR.
Matsco iz Covestra rekao je da su i grafit i grafen naširoko korišteni i istaknuo da grafit ima relativno nisku cijenu i umjerenu toplinsku vodljivost, dok grafen obično košta više, ali ima očite prednosti toplinske vodljivosti.Dodao je: “Često postoji potreba za toplinski vodljivim, električno izolacijskim (TC/EI) materijalima, a tu su aditivi kao što je borov nitrid uobičajeni.Nažalost, ne dobivate ništa.U ovom slučaju, bor nitrid osigurava električnu izolaciju poboljšanu, ali toplinsku vodljivost smanjuje.Štoviše, cijena borovog nitrida može biti vrlo visoka, tako da TC/EI mora postati izvedba materijala koja hitno mora dokazati povećanje troškova.
Naamani-Goldman iz BASF-a to ovako formulira: „Izazov je pronaći ravnotežu između toplinske vodljivosti i drugih zahtjeva;kako bi se osiguralo da se materijali mogu učinkovito obraditi u velikim količinama i da mehanička svojstva ne padnu previše.Još jedan izazov je stvoriti sustav koji se može široko usvojiti.Isplativo rješenje.”
Scheepens iz PolyOnea vjeruje da su punila na bazi ugljika (grafit) i keramička punila obećavajući aditivi od kojih se očekuje da će postići potrebnu toplinsku vodljivost i uravnotežiti druga električna i mehanička svojstva.
Miller iz Celanesea rekao je da je tvrtka istražila niz aditiva koji kombiniraju najširi izbor vertikalno integriranih osnovnih smola u industriji kako bi osigurali vlasničke sastojke koji povećavaju toplinsku vodljivost Raspon je 0,4-40 W/mK.
Čini se da raste i potražnja za višenamjenskim vodljivim spojevima kao što su toplinska i električna vodljivost ili usporivači topline i plamena.
Matsco iz Covestra istaknuo je da su kupci, kada je tvrtka lansirala svoj toplinski vodljivi Makrolon TC8030 i TC8060 PC, odmah počeli pitati mogu li se od njih napraviti električni izolacijski materijali.“Rješenje nije tako jednostavno.Sve što učinimo za poboljšanje EI imat će negativan utjecaj na TC.Sada nudimo Makrolon TC110 polikarbonat i razvijamo druga rješenja kako bismo ispunili ove zahtjeve.”
Naamani-Goldman iz BASF-a rekao je da različite primjene zahtijevaju toplinsku vodljivost i druge karakteristike, kao što su paketi baterija i visokonaponski konektori, koji svi trebaju raspršivanje topline i moraju zadovoljiti stroge standarde usporavanja plamena kada se koriste litij-ionske baterije.
PolyOne, RTP i Celanese su vidjeli veliku potražnju za višenamjenskim spojevima iz svih tržišnih segmenata, te pružaju toplinsku vodljivost i EMI zaštitu, veći utjecaj, otpornost na plamen, električnu izolaciju i spojeve sa funkcijama kao što su UV otpornost i toplinska stabilnost.
Tradicionalne tehnike kalupljenja nisu učinkovite za materijale visoke temperature.Modelari moraju razumjeti određene uvjete i parametre kako bi riješili probleme koje ponekad uzrokuje visokotemperaturno injekcijsko prešanje.
Nova studija pokazuje kako vrsta i količina LDPE-a pomiješanog s LLDPE-om utječu na mogućnost obrade i snagu/žilavost puhanog filma.Podaci su prikazani za smjese bogate LDPE-om i LLDPE-om.