Berat ringan, kos rendah, kekuatan impak tinggi, kebolehacuan dan penyesuaian dengan pantas mendorong permintaan untuk termoplastik, yang membantu memastikan elektronik, pencahayaan dan enjin kereta sejuk.#Polyolefin
Sebatian konduktif terma PolyOne digunakan dalam aplikasi automotif dan E/E, seperti lampu LED, sink haba dan penutup elektronik.
Produk PC terma Makrolon Covestro termasuk gred untuk lampu LED dan sink haba.
Sebatian konduktif terma RTP boleh digunakan dalam perumah seperti kotak bateri, serta radiator dan komponen pelesapan haba yang lebih bersepadu.
OEM dalam industri elektrik/elektronik, automotif, pencahayaan, peralatan perubatan dan jentera perindustrian telah meminati termoplastik konduktif terma selama bertahun-tahun kerana mereka sedang mencari penyelesaian baharu untuk aplikasi termasuk radiator dan peranti pelesapan haba yang lain, LED.Kes dan kes bateri.
Penyelidikan industri menunjukkan bahawa bahan ini berkembang pada kadar dua digit, didorong oleh aplikasi baharu seperti kenderaan semua elektrik, kereta kompleks dan komponen lampu LED komersial yang besar.Plastik konduktif terma mencabar bahan yang lebih tradisional, seperti logam (terutama aluminium) dan seramik, kerana ia mempunyai banyak kelebihan: sebatian plastik lebih ringan, kos lebih rendah, mudah dibentuk, disesuaikan dan boleh memberikan lebih banyak kelebihan dalam kestabilan terma , Kekuatan impak dan rintangan calar dan rintangan lelasan.
Aditif yang meningkatkan kekonduksian terma termasuk grafit, graphene, dan pengisi seramik seperti boron nitrida dan alumina.Teknologi untuk menggunakannya juga semakin maju dan menjadi lebih kos efektif.Trend lain ialah pengenalan resin kejuruteraan kos rendah (seperti nilon 6 dan 66 dan PC) ke dalam sebatian pengalir haba, yang meletakkan bahan berharga tinggi yang lebih biasa digunakan seperti PPS, PSU, dan PEI ke dalam persaingan.
Apa yang kecoh-kecoh?Sumber di RTP berkata: "Keupayaan untuk membentuk bahagian bersih, mengurangkan bilangan bahagian dan langkah pemasangan, dan mengurangkan berat dan kos adalah semua daya penggerak untuk penggunaan bahan ini.""Untuk aplikasi tertentu, seperti penutup elektrik dan overmolding komponen, Keupayaan untuk memindahkan haba apabila menjadi pengasing elektrik menjadi tumpuan perhatian."
Dalia Naamani-Goldman, Pengurus Pemasaran Pengangkutan Elektronik dan Elektrikal Perniagaan Bahan Fungsian BASF, menambah: “Kekonduksian terma dengan pantas menjadi isu yang semakin membimbangkan bagi pengeluar komponen elektronik dan OEM automotif.Disebabkan oleh kemajuan teknologi dan kekangan ruang, aplikasi dikecilkan dan oleh itu terma Pengumpulan dan penyebaran kuasa telah menjadi tumpuan perhatian.Jika jejak komponen adalah terhad, sukar untuk menambah sink haba logam atau memasukkan komponen logam.
Naamani-Goldman menjelaskan bahawa aplikasi voltan yang lebih tinggi menembusi kereta, dan permintaan untuk kuasa pemprosesan juga semakin meningkat.Dalam pek bateri kenderaan elektrik, penggunaan logam untuk menyebarkan dan menghilangkan haba meningkatkan berat, yang merupakan pilihan yang tidak popular.Selain itu, bahagian logam yang beroperasi pada kuasa tinggi boleh menyebabkan kejutan elektrik yang berbahaya.Resin plastik konduktif terma tetapi bukan konduktif membenarkan voltan yang lebih tinggi sambil mengekalkan keselamatan elektrik.
Jurutera pembangunan lapangan Celanese James Miller (pendahulu Cool Polymers yang diperoleh oleh Celanese pada 2014) berkata bahawa komponen elektrik dan elektronik, terutamanya komponen elektrik dan elektronik dalam kenderaan elektrik, telah berkembang dengan ruang komponen Ia menjadi semakin sesak dan terus mengecut.“Satu faktor yang mengehadkan pengurangan saiz komponen ini ialah keupayaan pengurusan haba mereka.Penambahbaikan dalam pilihan pembungkusan konduktif terma menjadikan peranti lebih kecil dan lebih cekap.”
Miller menegaskan bahawa dalam peralatan elektronik kuasa, plastik konduktif terma boleh diovermolded atau dibungkus, yang merupakan pilihan reka bentuk yang tidak terdapat dalam logam atau seramik.Untuk peranti perubatan yang menjana haba (seperti peranti perubatan dengan kamera atau komponen kauterisasi), fleksibiliti reka bentuk plastik konduktif haba membolehkan pembungkusan berfungsi dengan berat yang lebih ringan.
Jean-Paul Scheepens, pengurus besar perniagaan bahan kejuruteraan khusus PolyOne, menegaskan bahawa industri automotif dan E/E mempunyai permintaan terbesar bagi sebatian konduktif terma.Beliau berkata bahawa produk ini boleh memenuhi pelbagai keperluan pelanggan dan industri, termasuk kebebasan reka bentuk yang diperluaskan, membolehkan reka bentuk Kawasan permukaan yang meningkat boleh meningkatkan kestabilan terma.Polimer konduktif terma juga menyediakan pilihan yang lebih ringan dan penyatuan bahagian, seperti menyepadukan sink haba dan perumah ke dalam komponen yang sama, dan keupayaan untuk mencipta sistem pengurusan haba yang lebih bersatu.Kecekapan ekonomi yang baik bagi proses pengacuan suntikan adalah satu lagi faktor positif.”
Joel Matsco, pengurus pemasaran kanan untuk polikarbonat di Covestro, percaya bahawa plastik konduktif terma tertumpu terutamanya pada aplikasi automotif.“Dengan kelebihan ketumpatan kira-kira 50%, mereka boleh mengurangkan berat badan dengan ketara.Ini juga boleh diperluaskan kepada kenderaan elektrik.Banyak modul bateri masih menggunakan logam untuk pengurusan haba, dan kerana kebanyakan modul menggunakan banyak struktur berulang di dalamnya, ia menggunakan kekonduksian terma Berat yang dijimatkan dengan menggantikan logam dengan polimer meningkat dengan cepat."
Covestro juga melihat trend ke arah pemberat ringan komponen pencahayaan komersial yang besar.Matsco menegaskan: "Lampu teluk tinggi 35 paun dan bukannya 70 paun memerlukan struktur yang kurang dan lebih mudah untuk pemasang menjalankan perancah."Covestro juga mempunyai projek kepungan elektronik seperti penghala, di mana bahagian plastik bertindak sebagai Bekas dan menyediakan pengurusan haba.Matsco berkata: "Di semua pasaran, bergantung pada reka bentuk, kami juga boleh mengurangkan kos sehingga 20%."
PolyOne's Sheepens's menyatakan bahawa aplikasi utama teknologi kekonduksian termanya dalam automotif dan E/E termasuk lampu LED, sink haba dan casis elektronik, seperti papan induk, kotak penyongsang dan aplikasi pengurusan/keselamatan kuasa.Begitu juga, sumber RTP melihat sebatian konduktif habanya digunakan dalam perumah dan sink haba, serta komponen pelesapan haba yang lebih bersepadu dalam peralatan industri, perubatan atau elektronik.
Matsco dari Covestro berkata bahawa aplikasi utama lampu komersial adalah penggantian radiator logam.Begitu juga, pengurusan terma aplikasi rangkaian mewah juga berkembang dalam penghala dan stesen pangkalan.Naamani-Goldman BASF secara khusus menegaskan bahawa komponen elektronik termasuk bar bas, kotak dan penyambung simpang voltan tinggi, penebat motor, dan kamera pandangan hadapan dan belakang.
Miller dari Celanese berkata bahawa plastik konduktif haba telah mencapai kemajuan besar dalam menyediakan fleksibiliti reka bentuk 3D untuk memenuhi keperluan pengurusan haba yang lebih tinggi untuk pencahayaan LED.Beliau menambah: "Dalam pencahayaan automotif, CoolPoly Thermally Conductive Polymer (TCP) kami membolehkan penggunaan perumah lampu overhed berprofil nipis dan radiator pengganti aluminium untuk lampu hadapan luaran."
Miller dari Celanese berkata CoolPoly TCP menyediakan penyelesaian untuk paparan kepala automotif (HUD) yang semakin berkembang-disebabkan ruang papan pemuka, aliran udara dan haba yang terhad, aplikasi ini memerlukan pelesapan haba yang lebih tinggi daripada pencahayaan seragam.Cahaya matahari menyinari kedudukan kereta ini."Berat plastik pengalir haba adalah lebih ringan daripada aluminium, yang boleh mengurangkan kesan kejutan dan getaran pada bahagian kenderaan ini, yang boleh menyebabkan herotan imej."
Dalam kes bateri, Celanese telah menemui penyelesaian inovatif melalui siri CoolPoly TCP D, yang boleh memberikan kekonduksian terma tanpa kekonduksian elektrik, dengan itu memenuhi keperluan kualiti aplikasi yang agak ketat.Kadangkala, bahan penguat dalam plastik pengalir haba mengehadkan pemanjangannya, jadi pakar bahan Celanese telah membangunkan CoolPoly TCP gred berasaskan nilon, yang lebih sukar daripada gred biasa (kekuatan lentur 100 MPa, modulus lentur 14 GPa, 9 kJ / m2 Kesan takuk Charpy) tanpa mengorbankan kekonduksian terma atau ketumpatan.
CoolPoly TCP menyediakan fleksibiliti dalam reka bentuk perolakan dan boleh memenuhi keperluan pemindahan haba bagi banyak aplikasi yang telah menggunakan aluminium secara sejarah.Kelebihan pengacuan suntikannya ialah tuangan die aluminium menggunakan satu pertiga daripada tenaga aluminium, dan hayat perkhidmatan dilanjutkan sebanyak enam Kali.
Menurut Matsco dari Covestro, dalam sektor automotif, aplikasi utama adalah untuk menggantikan radiator dalam modul lampu depan, modul lampu kabus dan modul lampu belakang.Sinki haba untuk fungsi rasuk tinggi dan rasuk rendah LED, paip lampu LED dan panduan cahaya, lampu nyalaan siang (DRL) dan lampu isyarat membelok adalah semua aplikasi yang berpotensi.
Matsco menegaskan: "Salah satu daya penggerak utama PC terma Makrolon ialah keupayaan untuk mengintegrasikan secara langsung fungsi sink haba ke dalam komponen pencahayaan (seperti pemantul, bezel, dan perumah), yang dicapai dengan pengacuan suntikan berganda atau dua- kaedah komponen.“Melalui reflektor dan bingkai yang biasanya diperbuat daripada PC, lekatan yang dipertingkatkan dapat dilihat apabila PC pengalir haba dibentuk semula padanya untuk mengawal haba, sekali gus mengurangkan keperluan untuk memasang skru atau pelekat.Permintaan.Ini mengurangkan bilangan bahagian, operasi tambahan dan keseluruhan kos peringkat sistem.Selain itu, dalam bidang kenderaan elektrik, kami melihat peluang dalam pengurusan haba dan struktur sokongan modul bateri.”
Naamani-Goldman (Naamani-Goldman) BASF juga menyatakan dalam kenderaan elektrik bahawa komponen pek bateri seperti pemisah bateri sangat menjanjikan."Bateri litium-ion menjana banyak haba, tetapi ia perlu berada dalam persekitaran malar kira-kira 65°C, jika tidak ia akan merosot atau gagal."
Pada mulanya, sebatian plastik pengalir haba adalah berdasarkan resin kejuruteraan mewah.Tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini, resin kejuruteraan kelompok seperti nilon 6 dan 66, PC dan PBT telah memainkan peranan yang besar.Matsco dari Covestro berkata: “Semua ini telah ditemui di alam liar.Namun, atas sebab kos, pasaran nampaknya tertumpu terutamanya pada nilon dan polikarbonat.”
Scheepens berkata walaupun PPS masih sangat kerap digunakan, nilon 6 dan 66 dan PBT PolyOne telah meningkat.
RTP menyatakan bahawa nilon, PPS, PBT, PC dan PP adalah resin yang paling popular, tetapi bergantung kepada cabaran aplikasi, banyak termoplastik berprestasi tinggi seperti PEI, PEEK dan PPSU boleh digunakan.Sumber RTP berkata: “Sebagai contoh, sink haba lampu LED boleh dibuat daripada bahan komposit nilon 66 untuk memberikan kekonduksian terma sehingga 35 W/mK.Untuk bateri pembedahan yang mesti menahan pensterilan yang kerap, PPSU diperlukan.Sifat penebat elektrik dan mengurangkan pengumpulan lembapan.”
Naamani-Goldman berkata bahawa BASF mempunyai beberapa sebatian konduktif terma komersial, termasuk gred nilon 6 dan 66.“Penggunaan bahan kami telah dimasukkan ke dalam pengeluaran dalam pelbagai aplikasi seperti perumah motor dan infrastruktur elektrik.Semasa kami terus menentukan keperluan pelanggan untuk kekonduksian terma, ini adalah kawasan pembangunan yang aktif.Ramai pelanggan tidak tahu tahap yang mereka perlukan Kekonduksian, jadi bahan mesti disesuaikan untuk aplikasi tertentu menjadi berkesan."
DSM Engineering Plastics baru-baru ini melancarkan Xytron G4080HR, PPS bertetulang gentian kaca 40% yang mengoptimumkan prestasi sistem pengurusan terma kenderaan elektrik.Ia direka bentuk dengan sifat penuaan haba, rintangan hidrolisis, kestabilan dimensi, rintangan kimia pada suhu tinggi dan kalis api yang wujud.
Menurut laporan, bahan ini boleh mengekalkan kekuatan 6000 hingga 10,000 jam pada suhu kerja berterusan melebihi 130°C.Dalam ujian cecair air/glikol 3000 jam 135°C terkini, kekuatan tegangan Xytron G4080HR meningkat sebanyak 114% dan pemanjangan semasa putus meningkat sebanyak 63% berbanding dengan produk yang setara.
RTP menyatakan bahawa mengikut keperluan aplikasi, mana-mana daripada pelbagai aditif boleh digunakan untuk meningkatkan kekonduksian terma, dan menegaskan: "Aditif yang paling popular terus menjadi bahan tambahan seperti grafit, tetapi kami telah meneroka pilihan baru seperti graphene atau bahan tambahan seramik baru..sistem.”
Satu contoh yang terakhir telah dimulakan tahun lepas oleh Martinswerk Div ​​​​of Huber Engineered Polymers.Menurut laporan, berdasarkan alumina, dan untuk trend migrasi baharu (seperti elektrifikasi), prestasi aditif siri Martoxid adalah lebih baik daripada alumina lain dan pengisi konduktif lain.Martoxid dipertingkatkan dengan mengawal taburan saiz zarah dan morfologi untuk menyediakan pembungkusan dan ketumpatan yang lebih baik dan rawatan permukaan yang unik.Menurut laporan, ia boleh digunakan dengan jumlah pengisian melebihi 60% tanpa menjejaskan sifat mekanikal atau reologi.Ia menunjukkan potensi yang sangat baik dalam PP, TPO, nilon 6 dan 66, ABS, PC dan LSR.
Matsco Covestro berkata bahawa kedua-dua grafit dan graphene telah digunakan secara meluas, dan menunjukkan bahawa grafit mempunyai kos yang agak rendah dan kekonduksian haba yang sederhana, manakala graphene biasanya lebih mahal, tetapi mempunyai kelebihan kekonduksian haba yang jelas.Beliau menambah: “Selalunya terdapat keperluan untuk bahan pengalir haba, penebat elektrik (TC/EI), dan di sinilah bahan tambahan seperti boron nitrida adalah perkara biasa.Malangnya, anda tidak mendapat apa-apa.Dalam kes ini, boron nitrida menyediakan Penebat elektrik bertambah baik, tetapi kekonduksian terma berkurangan.Selain itu, kos boron nitrida mungkin sangat tinggi, jadi TC/EI mesti menjadi prestasi material yang perlu segera membuktikan peningkatan kos.
Naamani-Goldman dari BASF menyatakannya begini: “Cabarannya ialah untuk mencapai keseimbangan antara kekonduksian terma dan keperluan lain;untuk memastikan bahan boleh diproses dengan cekap dalam kuantiti yang banyak dan sifat mekanikal tidak jatuh terlalu banyak.Cabaran lain ialah untuk mencipta sistem yang boleh diterima pakai secara meluas.Penyelesaian yang kos efektif.”
PolyOne's Scheepens percaya bahawa kedua-dua pengisi berasaskan karbon (grafit) dan pengisi seramik menjanjikan bahan tambahan yang dijangka mencapai kekonduksian terma yang diperlukan dan mengimbangi sifat elektrik dan mekanikal yang lain.
Celanese's Miller berkata syarikat itu telah meneroka pelbagai bahan tambahan yang menggabungkan pilihan terluas industri bagi resin asas bersepadu menegak untuk menyediakan bahan proprietari yang menjadikan kekonduksian terma Julatnya ialah 0.4-40 W/mK.
Permintaan untuk sebatian konduktif pelbagai fungsi seperti kekonduksian terma dan elektrik atau terma dan kalis api juga nampaknya meningkat.
Matsco Covestro menegaskan bahawa apabila syarikat itu melancarkan PC Makrolon TC8030 dan TC8060 konduktif termanya, pelanggan segera mula bertanya sama ada ia boleh dijadikan bahan penebat elektrik.“Penyelesaian tidak begitu mudah.Semua yang kami lakukan untuk menambah baik EI akan memberi kesan negatif kepada TC.Kini, kami menawarkan polikarbonat Makrolon TC110 dan sedang membangunkan penyelesaian lain untuk memenuhi keperluan ini.”
Naamani-Goldman dari BASF berkata bahawa aplikasi berbeza memerlukan kekonduksian terma dan ciri lain, seperti pek bateri dan penyambung voltan tinggi, yang semuanya memerlukan pelesapan haba dan mesti memenuhi piawaian kalis api yang ketat apabila menggunakan bateri litium-ion.
PolyOne, RTP dan Celanese telah menyaksikan permintaan yang besar untuk sebatian pelbagai fungsi daripada semua segmen pasaran, dan menyediakan kekonduksian terma dan perisai EMI, impak yang lebih tinggi, kalis nyalaan, penebat elektrik dan Kompaun dengan fungsi seperti rintangan UV dan kestabilan terma.
Teknik pengacuan tradisional tidak berkesan untuk bahan bersuhu tinggi.Pengacu perlu memahami syarat dan parameter tertentu untuk menyelesaikan masalah yang kadangkala disebabkan oleh pengacuan suntikan suhu tinggi.
Satu kajian baharu menunjukkan cara jenis dan jumlah LDPE bercampur dengan LLDPE mempengaruhi kebolehprosesan dan kekuatan/kekekalan filem yang ditiup.Data ditunjukkan untuk campuran kaya LDPE dan kaya LLDPE.