Легкий вес, низкая стоимость, высокая ударная вязкость, возможность формования и возможность индивидуальной настройки быстро стимулируют спрос на термопласты, которые помогают сохранять электронику, освещение и автомобильные двигатели прохладными.#Полиолефин
Теплопроводящие соединения PolyOne используются в автомобильной и электротехнической промышленности, например, в светодиодном освещении, радиаторах и электронных корпусах.
Продукция Covestro Makrolon для термических ПК включает в себя марки для светодиодных ламп и радиаторов.
Теплопроводящие соединения RTP можно использовать в таких корпусах, как аккумуляторные ящики, а также в радиаторах и более интегрированных компонентах рассеивания тепла.
OEM-производители в области электротехники, электроники, автомобилестроения, освещения, медицинского оборудования и промышленного оборудования уже много лет интересуются теплопроводящими термопластами, поскольку они ищут новые решения для таких применений, как радиаторы и другие устройства рассеивания тепла, светодиоды.Чехол и чехол для аккумулятора.
Отраслевые исследования показывают, что спрос на эти материалы растет двузначными темпами, что обусловлено появлением новых сфер их применения, таких как полностью электрические транспортные средства, сложные автомобили и крупные компоненты коммерческого светодиодного освещения.Теплопроводящие пластики бросают вызов более традиционным материалам, таким как металлы (особенно алюминий) и керамика, поскольку они имеют много преимуществ: пластиковые соединения легче по весу, дешевле, легко формуются, настраиваются и могут обеспечить больше преимуществ в термической стабильности. , Ударная вязкость, устойчивость к царапинам и истиранию.
Добавки, улучшающие теплопроводность, включают графит, графен и керамические наполнители, такие как нитрид бора и оксид алюминия.Технологии их использования также развиваются и становятся все более экономически эффективными.Другой тенденцией является внедрение недорогих конструкционных смол (таких как нейлон 6 и 66 и ПК) в теплопроводящие соединения, что ставит в конкуренцию более часто используемые дорогостоящие материалы, такие как PPS, PSU и PEI.
О чем весь этот шум?Источник в RTP сказал: «Способность формовать чистые детали, уменьшать количество деталей и этапов сборки, а также уменьшать вес и стоимость — все это является движущей силой внедрения этих материалов».«Для некоторых применений, таких как электрические корпуса и формование компонентов, в центре внимания находится способность передавать тепло при использовании в качестве электрического изолятора».
Далия Наамани-Голдман, менеджер по маркетингу электронного и электрического транспорта подразделения функциональных материалов BASF, добавила: «Теплопроводность быстро становится проблемой, вызывающей растущее беспокойство среди производителей электронных компонентов и OEM-производителей автомобилей.Из-за технологических достижений и нехватки места приложения стали миниатюрными и, следовательно, тепловыми. В центре внимания стало накопление и распространение энергии.Если площадь компонента ограничена, трудно добавить металлический радиатор или вставить металлический компонент».
Наамани-Голдман объяснила, что приложения с более высоким напряжением проникают в автомобили, и спрос на вычислительную мощность также растет.В аккумуляторных блоках электромобилей использование металла для рассеивания и рассеивания тепла увеличивает вес, что является непопулярным выбором.Кроме того, металлические детали, работающие на высокой мощности, могут стать причиной опасного поражения электрическим током.Теплопроводящая, но непроводящая пластиковая смола позволяет использовать более высокие напряжения, сохраняя при этом электробезопасность.
Инженер-разработчик Celanese Джеймс Миллер (предшественник Cool Polymers, приобретенной Celanese в 2014 году) сказал, что электрические и электронные компоненты, особенно электрические и электронные компоненты в электромобилях, растут вместе с пространством для компонентов. Оно становится все более и более переполненным и продолжает сжиматься.«Одним из факторов, ограничивающих уменьшение размеров этих компонентов, являются их возможности управления температурным режимом.Улучшения в вариантах теплопроводящей упаковки делают устройства меньше и эффективнее».
Миллер отметил, что в силовом электронном оборудовании теплопроводящие пластмассы можно формовать или упаковывать, что является конструктивным выбором, недоступным для металлов или керамики.Для медицинских устройств, выделяющих тепло (таких как медицинские устройства с камерами или компонентами для прижигания), гибкость конструкции теплопроводящих пластиков позволяет уменьшить вес функциональной упаковки.
Жан-Поль Шипенс, генеральный менеджер подразделения специальных инженерных материалов PolyOne, отметил, что автомобильная и электротехническая промышленность испытывают наибольший спрос на теплопроводящие соединения.Он сказал, что эти продукты могут удовлетворить различные потребности клиентов и отрасли, включая расширенную свободу проектирования, позволяющую проектировать. Увеличенная площадь поверхности может улучшить термическую стабильность.Теплопроводящие полимеры также обеспечивают более легкий вес и консолидацию деталей, например интеграцию радиаторов и корпусов в один и тот же компонент, а также возможность создания более унифицированной системы управления температурным режимом.Еще одним положительным фактором является хорошая экономическая эффективность процесса литья под давлением.»
Джоэл Матско, старший менеджер по маркетингу поликарбоната в Covestro, считает, что теплопроводящие пластики в основном ориентированы на автомобильную промышленность.«Благодаря преимуществу плотности около 50% они могут значительно снизить вес.Это также можно распространить и на электромобили.Во многих аккумуляторных модулях для управления температурой по-прежнему используется металл, а поскольку внутри большинства модулей используется множество повторяющихся структур, они используют теплопроводность. Вес, сэкономленный за счет замены металлов полимерами, быстро увеличился».
Covestro также видит тенденцию к уменьшению веса крупных компонентов коммерческого освещения.Матско отмечает: «Высокие пролетные светильники весом 35 фунтов вместо 70 фунтов требуют меньше конструкции, и монтажникам легче переносить их на строительные леса».У Covestro также есть проекты электронных корпусов, например маршрутизаторы, в которых пластиковые детали действуют как контейнеры и обеспечивают управление теплом.Матско сказал: «На всех рынках, в зависимости от конструкции, мы также можем снизить затраты до 20%».
Шипенсс из PolyOne заявил, что ключевые области применения ее технологии теплопроводности в автомобилестроении и электротехнике включают светодиодное освещение, радиаторы и электронные корпуса, такие как материнские платы, инверторные коробки, а также приложения для управления питанием и обеспечения безопасности.Аналогичным образом источники RTP видят, что его теплопроводящие соединения используются в корпусах и радиаторах, а также в более интегрированных компонентах рассеивания тепла в промышленном, медицинском или электронном оборудовании.
Мацко из Covestro рассказал, что основным применением коммерческого освещения является замена металлических радиаторов.Аналогичным образом, управление температурным режимом высокопроизводительных сетевых приложений также растет в маршрутизаторах и базовых станциях.Наамани-Голдман из BASF особо отметила, что электронные компоненты включают в себя шины, высоковольтные распределительные коробки и разъемы, изоляторы двигателя, а также камеры переднего и заднего вида.
Миллер из Celanese заявил, что теплопроводящие пластики добились больших успехов в обеспечении гибкости 3D-проектирования для удовлетворения более высоких требований к терморегулированию для светодиодного освещения.Он добавил: «В автомобильном освещении наш термопроводящий полимер (TCP) CoolPoly позволяет использовать тонкопрофильные корпуса верхнего освещения и алюминиевые радиаторы для замены внешних фар».
Миллер из Celanese заявил, что CoolPoly TCP представляет собой решение для растущего числа автомобильных проекционных дисплеев (HUD) — из-за ограниченного пространства на приборной панели, потока воздуха и тепла это приложение требует более высокого рассеивания тепла, чем равномерное освещение.В этом положении автомобиля светит солнечный свет.«Вес теплопроводного пластика легче алюминия, что позволяет снизить воздействие ударов и вибрации на эту часть автомобиля, что может привести к искажению изображения».
В случае с батареями компания Celanese нашла инновационное решение в серии CoolPoly TCP D, которая может обеспечить теплопроводность без электропроводности, тем самым отвечая относительно строгим требованиям к качеству применения.Иногда армирующий материал в теплопроводящем пластике ограничивает его удлинение, поэтому эксперты по материалам Celanese разработали класс CoolPoly TCP на основе нейлона, который более прочный, чем обычный сорт (прочность при изгибе 100 МПа, модуль упругости при изгибе 14 ГПа, 9 кДж/м2). удар по надрезу Шарпи) без ущерба для теплопроводности или плотности.
CoolPoly TCP обеспечивает гибкость конструкции конвекции и может удовлетворить требования к теплопередаче во многих приложениях, в которых исторически использовался алюминий.Преимущество литья под давлением заключается в том, что литье под давлением алюминия потребляет треть энергии алюминия, а срок службы увеличивается в шесть раз.
По словам Матско из Covestro, в автомобильном секторе основным применением является замена радиаторов в модулях фар, модулях противотуманных фар и модулях задних фонарей.Радиаторы для светодиодных функций дальнего и ближнего света, светодиодные световоды и световоды, дневные ходовые огни (ДХО) и указатели поворота — все это потенциальные области применения.
Матско отметил: «Одной из основных движущих сил термокомпьютера Makrolon является возможность напрямую интегрировать функцию радиатора в компоненты освещения (такие как отражатели, лицевые панели и корпуса), что достигается путем многократного литья под давлением или двух- компонентные методы.«Благодаря отражателю и рамке, обычно изготовленной из ПК, можно увидеть улучшенную адгезию, когда теплопроводящий ПК повторно приклеивается к нему для контроля тепла, тем самым уменьшая необходимость в крепежных винтах или клеях.Требовать.Это уменьшает количество деталей, вспомогательных операций и общие затраты на уровне системы.Кроме того, в области электромобилей мы видим возможности в управлении температурным режимом и опорной конструкции аккумуляторных модулей».
Наамани-Голдман (Naamani-Goldman) из BASF также заявила, что в области электромобилей очень перспективны такие компоненты аккумуляторных батарей, как сепараторы аккумуляторных батарей.«Литий-ионные аккумуляторы выделяют много тепла, но они должны находиться в постоянной температуре около 65°C, иначе они деградируют или выйдут из строя».
Первоначально теплопроводящие пластики изготавливались на основе высококачественных конструкционных смол.Но в последние годы большую роль сыграли смолы серийного производства, такие как нейлон 6 и 66, ПК и ПБТ.Мацко из Covestro сказал: «Все это было найдено в дикой природе.Однако из соображений стоимости рынок, похоже, в основном сконцентрирован на нейлоне и поликарбонате».
Шипенс сказал, что, хотя PPS по-прежнему очень часто используется, количество нейлонов PolyOne 6 и 66 и PBT увеличилось.
RTP заявила, что нейлон, PPS, PBT, PC и PP являются наиболее популярными смолами, но в зависимости от задачи применения можно использовать многие термопласты с более высокими характеристиками, такие как PEI, PEEK и PPSU.Источник RTP сообщил: «Например, радиатор светодиодной лампы может быть изготовлен из композитного материала нейлон 66, чтобы обеспечить теплопроводность до 35 Вт/мК.Для хирургических батарей, которые должны выдерживать частую стерилизацию, требуется PPSU.Электроизоляционные свойства и снижение накопления влаги».
Наамани-Голдман сообщила, что у BASF есть несколько коммерческих теплопроводящих соединений, в том числе нейлон марок 6 и 66.«Наши материалы используются в различных сферах применения, например, при изготовлении корпусов двигателей и электрической инфраструктуры.Поскольку мы продолжаем определять потребности клиентов в теплопроводности, это активная область развития.Многие клиенты не знают, какой уровень проводимости им нужен, поэтому, чтобы материалы были эффективными, их необходимо адаптировать для конкретных применений».
Компания DSM Engineering Plastics недавно выпустила Xytron G4080HR, PPS, армированный на 40% стекловолокном, который оптимизирует работу систем терморегулирования электромобилей.Он обладает свойствами термического старения, устойчивостью к гидролизу, стабильностью размеров, химической стойкостью при высоких температурах и собственной огнестойкостью.
По имеющимся данным, этот материал может сохранять прочность от 6000 до 10 000 часов при непрерывной рабочей температуре, превышающей 130°C.В последнем 3000-часовом тесте вода/гликоль при температуре 135°C предел прочности Xytron G4080HR увеличился на 114 %, а удлинение при разрыве — на 63 % по сравнению с эквивалентным продуктом.
В RTP заявили, что в соответствии с требованиями применения для улучшения теплопроводности можно использовать любую из множества добавок, и отметили: «Самыми популярными добавками по-прежнему остаются такие добавки, как графит, но мы изучаем новые варианты, такие как графен или новые керамические добавки..система."
Пример последнего был инициирован в прошлом году подразделением Martinswerk из Huber Engineered Polymers.Согласно отчетам, на основе оксида алюминия и новых тенденций миграции (таких как электрификация) эффективность присадок серии MartOX лучше, чем у других оксидов алюминия и других проводящих наполнителей.Мартоксид улучшен за счет контроля распределения частиц по размерам и морфологии, что обеспечивает улучшенную упаковку и плотность, а также уникальную обработку поверхности.По имеющимся данным, его можно использовать при степени наполнения, превышающей 60%, без ущерба для механических или реологических свойств.Он демонстрирует отличный потенциал при работе с ПП, ТПО, нейлоном 6 и 66, АБС, ПК и ЛСР.
Мацко из Covestro сказал, что и графит, и графен широко используются, и отметил, что графит имеет относительно низкую стоимость и умеренную теплопроводность, в то время как графен обычно стоит дороже, но имеет очевидные преимущества в теплопроводности.Он добавил: «Часто возникает потребность в теплопроводящих, электроизоляционных (TC/EI) материалах, и именно здесь распространены такие добавки, как нитрид бора.К сожалению, вы ничего не получите.В этом случае нитрид бора обеспечивает улучшение электроизоляции, но снижение теплопроводности.Более того, стоимость нитрида бора может быть очень высокой, поэтому TC/EI должен стать материалом с эксплуатационными характеристиками, стоимость которого срочно необходимо доказать.
Наамани-Гольдман из BASF формулирует это так: «Задача состоит в том, чтобы найти баланс между теплопроводностью и другими требованиями;чтобы гарантировать, что материалы могут быть эффективно обработаны в больших количествах и что механические свойства не падают слишком сильно.Еще одна задача – создать систему, которая могла бы получить широкое распространение.Экономичное решение».
Шипенс из PolyOne считает, что как наполнители на основе углерода (графит), так и керамические наполнители являются многообещающими добавками, которые, как ожидается, обеспечат требуемую теплопроводность и сбалансируют другие электрические и механические свойства.
Миллер из Celanese сообщил, что компания исследовала различные добавки, которые сочетают в себе самый широкий в отрасли выбор вертикально интегрированных базовых смол с получением запатентованных ингредиентов, повышающих теплопроводность. Диапазон составляет 0,4-40 Вт/мК.
Судя по всему, также возрастает спрос на многофункциональные проводящие соединения, такие как тепло- и электропроводящие или термо- и огнезащитные составы.
Матско из Covestro отметил, что, когда компания выпустила теплопроводящие компьютеры Makrolon TC8030 и TC8060, клиенты сразу же начали спрашивать, можно ли из них сделать электроизоляционные материалы.«Решение не такое простое.Все, что мы делаем для улучшения EI, будет иметь негативное влияние на TC.Сейчас мы предлагаем поликарбонат Makrolon TC110 и разрабатываем другие решения, отвечающие этим требованиям».
Наамани-Голдман из BASF заявила, что для различных применений требуется теплопроводность и другие характеристики, такие как аккумуляторные блоки и высоковольтные разъемы, которые требуют рассеивания тепла и должны соответствовать строгим стандартам огнестойкости при использовании литий-ионных батарей.
PolyOne, RTP и Celanese столкнулись с огромным спросом на многофункциональные соединения во всех сегментах рынка и обеспечивают теплопроводность и защиту от электромагнитных помех, повышенную ударопрочность, огнестойкость, электроизоляцию, а также соединения с такими функциями, как устойчивость к ультрафиолетовому излучению и термическая стабильность.
Традиционные методы формования неэффективны для высокотемпературных материалов.Формовщикам необходимо понимать определенные условия и параметры, чтобы решить проблемы, иногда возникающие при высокотемпературном литье под давлением.
Новое исследование показывает, как тип и количество ПЭНП, смешанного с ЛПЭНП, влияют на технологичность и прочность/прочность пленки, полученной экструзией экструзией.Данные приведены для смесей с высоким содержанием ПЭНП и ЛПЭНП.