Легка вага, низька вартість, висока ударна міцність, здатність до формування та налаштування швидко стимулюють попит на термопластики, які допомагають охолоджувати електроніку, освітлення та двигуни автомобілів.#Поліолефін
Теплопровідні компаунди PolyOne використовуються в автомобільній промисловості та E/E, таких як світлодіодне освітлення, радіатори та електронні корпуси.
Продукція для термокомп’ютерів Makrolon від Covestro включає марки світлодіодних ламп і радіаторів.
Теплопровідні компаунди RTP можна використовувати в таких корпусах, як коробки для батарей, а також радіатори та більш інтегровані компоненти розсіювання тепла.
Виробники оригінального обладнання в галузі електротехніки/електроніки, автомобільної промисловості, освітлення, медичного обладнання та промислового обладнання протягом багатьох років зацікавлені в теплопровідних термопластах, оскільки вони шукають нові рішення для застосувань, включаючи радіатори та інші пристрої розсіювання тепла, світлодіоди.Корпус і корпус акумулятора.
Галузеві дослідження показують, що кількість цих матеріалів зростає двозначною швидкістю завдяки новим застосуванням, таким як повністю електричні транспортні засоби, складні автомобілі та великі комерційні компоненти світлодіодного освітлення.Теплопровідні пластики кидають виклик більш традиційним матеріалам, таким як метали (особливо алюміній) і кераміка, оскільки вони мають багато переваг: пластикові суміші легші за вагою, дешевші, їх легко формувати, можна налаштувати та можуть забезпечити більше переваг у термічній стабільності. , Ударна міцність, стійкість до подряпин і стирання.
Добавки, що покращують теплопровідність, включають графіт, графен і керамічні наповнювачі, такі як нітрид бору та глинозем.Технологія їх використання також прогресує та стає економічно ефективнішою.Іншою тенденцією є впровадження недорогих інженерних смол (таких як нейлон 6 і 66 і PC) у теплопровідні суміші, що ставить у конкуренцію більш широко використовувані дорогі матеріали, такі як PPS, PSU та PEI.
До чого весь цей галас?Джерело в RTP повідомило: «Можливість формувати чисті частини, зменшувати кількість деталей і етапів складання, а також зменшувати вагу та вартість — усе це рушійна сила для впровадження цих матеріалів».«Для певних застосувань, таких як електричні корпуси та переливання компонентів, здатність передавати тепло, коли стає електричним ізолятором, є центром уваги».
Далія Наамані-Голдман, менеджер з маркетингу електронного та електричного транспорту бізнесу функціональних матеріалів BASF, додала: «Теплопровідність швидко стає проблемою, що викликає дедалі більше занепокоєння у виробників електронних компонентів і виробників автомобільного обладнання.Через технологічний прогрес і обмеження простору програми є мініатюрними і, отже, тепловими. Накопичення та поширення енергії стало центром уваги.Якщо розмір компонента обмежений, важко додати металевий радіатор або вставити металевий компонент».
Наамані-Голдман пояснив, що застосування високої напруги проникає в автомобілі, а також зростає попит на обчислювальну потужність.В акумуляторних блоках електромобілів використання металу для розсіювання та розсіювання тепла збільшує вагу, що є непопулярним вибором.Крім того, металеві частини, що працюють на високій потужності, можуть спричинити небезпечне ураження електричним струмом.Теплопровідна, але непровідна пластикова смола допускає вищу напругу, зберігаючи електробезпеку.
Інженер із розробки родовищ Celanese Джеймс Міллер (попередник Cool Polymers, придбаний Celanese у 2014 році) сказав, що електричні та електронні компоненти, особливо електричні та електронні компоненти в електромобілях, зросли разом із простором для компонентів. Воно стає дедалі тіснішим і продовжує скорочуватися.«Одним із факторів, що обмежує зменшення розміру цих компонентів, є їхні можливості керування температурою.Покращення варіантів теплопровідної упаковки роблять пристрої меншими та ефективнішими».
Міллер зазначив, що в енергетичному електронному обладнанні теплопровідний пластик можна формувати або упаковувати, що є дизайнерським вибором, недоступним для металів або кераміки.Для медичних пристроїв, що виділяють тепло (таких як медичні пристрої з камерами або компонентами для припікання), гнучкість конструкції теплопровідних пластмас дозволяє створювати легшу функціональну упаковку.
Жан-Поль Шепенс, генеральний менеджер відділу спеціалізованих інженерних матеріалів PolyOne, зазначив, що найбільший попит на теплопровідні компаунди має автомобільна промисловість та промисловість електротехніки.Він сказав, що ці продукти можуть задовольнити різноманітні потреби клієнтів і промисловості, включаючи розширену свободу проектування, що дозволяє дизайн. Збільшена площа поверхні може покращити термічну стабільність.Теплопровідні полімери також забезпечують більш легкі варіанти та консолідацію частин, наприклад інтеграцію радіаторів і корпусів в один компонент, а також можливість створити більш уніфіковану систему керування температурою.Хороша економічна ефективність процесу лиття під тиском є ​​ще одним позитивним фактором.»
Джоел Мацко, старший менеджер з маркетингу полікарбонату в Covestro, вважає, що теплопровідний пластик в основному зосереджений на автомобільному застосуванні.«З перевагою щільності приблизно на 50% вони можуть значно зменшити вагу.Це також можна поширити на електромобілі.Багато батарейних модулів все ще використовують метал для управління температурою, і оскільки всередині більшості модулів використовується багато повторюваних структур, вони використовують теплопровідність. Вага, збережена завдяки заміні металів на полімери, швидко зросла».
Covestro також бачить тенденцію до зменшення ваги великих компонентів комерційного освітлення.Мацко зазначає: «35-фунтові замість 70-фунтових ліхтарів вимагають меншої конструкції, і монтажникам їх легше носити на риштуваннях».Covestro також має проекти електронних корпусів, таких як маршрутизатори, у яких пластикові частини діють як контейнери та забезпечують управління теплом.Мацко сказав: «На всіх ринках, залежно від дизайну, ми також можемо знизити витрати до 20%».
Компанія PolyOne's Sheepens заявила, що ключові застосування її технології теплопровідності в автомобільній та електротехнічній промисловості включають світлодіодне освітлення, радіатори та електронні шасі, такі як материнські плати, інверторні блоки та додатки для керування живленням/безпеки.Подібним чином джерела RTP бачать, що його теплопровідні сполуки використовуються в корпусах і радіаторах, а також у більш інтегрованих компонентах розсіювання тепла в промисловому, медичному чи електронному обладнанні.
Мацко з Covestro сказав, що основним застосуванням комерційного освітлення є заміна металевих радіаторів.Подібним чином, управління температурою висококласних мережевих додатків також зростає в маршрутизаторах і базових станціях.Наамані-Голдман з BASF особливо підкреслив, що електронні компоненти включають шини, високовольтні розподільні коробки та роз’єми, ізолятори двигунів, а також камери переднього та заднього огляду.
Міллер із Celanese сказав, що теплопровідний пластик досяг значних успіхів у забезпеченні гнучкості 3D-дизайну, щоб відповідати вищим вимогам до керування температурою для світлодіодного освітлення.Він додав: «В автомобільному освітленні наш теплопровідний полімер CoolPoly (TCP) дозволяє використовувати тонкопрофільні кожухи верхнього освітлення та заміну алюмінієвих радіаторів для зовнішніх фар».
Міллер із Celanese сказав, що CoolPoly TCP пропонує рішення для автомобільного проекційного дисплея (HUD), що розвивається. Через обмежений простір на приладовій панелі, потік повітря та тепло ця програма вимагає більшого розсіювання тепла, ніж рівномірне освітлення.На цю позицію автомобіля потрапляє сонячне світло.«Вага теплопровідного пластику легша за алюміній, що може зменшити вплив ударів і вібрації на цю частину автомобіля, що може спричинити спотворення зображення».
Що стосується корпусу батареї, Celanese знайшов інноваційне рішення через серію CoolPoly TCP D, яке може забезпечити теплопровідність без електропровідності, тим самим відповідаючи відносно суворим вимогам до якості застосування.Іноді армуючий матеріал у теплопровідному пластику обмежує його подовження, тому експерти з матеріалів Celanese розробили марку CoolPoly TCP на основі нейлону, яка є міцнішою за типову марку (міцність при вигині 100 МПа, модуль пружності при вигині 14 ГПа, 9 кДж/м2). удар шарпі) без шкоди для теплопровідності або щільності.
CoolPoly TCP забезпечує гнучкість конвекційного дизайну та може задовольнити вимоги до теплопередачі багатьох застосувань, які історично використовували алюміній.Перевага його лиття під тиском полягає в тому, що алюмінієве лиття під тиском споживає одну третину енергії алюмінію, а термін служби подовжується в шість разів.
За словами Мацко з Covestro, в автомобільному секторі основним застосуванням є заміна радіаторів у модулях фар, модулях протитуманних фар і модулях задніх ліхтарів.Радіатори для світлодіодних функцій дальнього та ближнього світла, світлодіодні світлопроводи та світловоди, денні ходові вогні (DRL) і вказівники повороту – все це потенційне застосування.
Мацко зазначив: «Однією з головних рушійних сил Makrolon Thermal PC є здатність безпосередньо інтегрувати функцію радіатора в компоненти освітлення (такі як відбивачі, рамки та корпуси), що досягається за допомогою багаторазового лиття під тиском або двох компонентні методи.«Через відбивач і раму, які зазвичай виготовляються з ПК, можна побачити покращену адгезію, коли теплопровідний ПК повторно формують на нього для контролю тепла, тим самим зменшуючи потребу у кріпильних гвинтах або клеях.Попит.Це зменшує кількість деталей, допоміжних операцій і загальні витрати на системному рівні.Крім того, у сфері електромобілів ми бачимо можливості в управлінні температурою та опорній структурі акумуляторних модулів».
Наамані-Голдман (Naamani-Goldman) з BASF також заявив, що компоненти акумуляторної батареї, такі як сепаратори акумуляторів, є дуже перспективними.«Літій-іонні батареї виробляють багато тепла, але їм потрібно постійно перебувати в середовищі близько 65°C, інакше вони погіршаться або вийдуть з ладу».
Спочатку теплопровідні пластики базувалися на високоякісних інженерних смолах.Але останніми роками важливу роль зіграли смоли періодичної обробки, такі як нейлон 6 і 66, PC і PBT.Мацко з Covestro сказав: «Усе це було знайдено в дикій природі.Однак через економічні причини ринок здебільшого зосереджений на нейлоні та полікарбонаті».
Шейпенс сказав, що хоча PPS все ще дуже часто використовується, PolyOne нейлон 6 і 66 і PBT зросли.
RTP стверджує, що нейлон, PPS, PBT, PC і PP є найпопулярнішими смолами, але в залежності від задачі застосування можна використовувати багато більш ефективних термопластів, таких як PEI, PEEK і PPSU.Джерело RTP повідомило: «Наприклад, радіатор світлодіодної лампи може бути виготовлений з композитного матеріалу нейлону 66, щоб забезпечити теплопровідність до 35 Вт/мК.Для хірургічних батарей, які повинні витримувати часту стерилізацію, необхідний PPSU.Електроізоляційні властивості та зменшують накопичення вологи».
Наамані-Голдман сказав, що BASF має кілька комерційних теплопровідних компаундів, включаючи нейлон класу 6 і 66.«Використання наших матеріалів було введено у виробництво в різних сферах застосування, таких як корпуси двигунів та електрична інфраструктура.Оскільки ми продовжуємо визначати потреби клієнтів щодо теплопровідності, це напрямок активного розвитку.Багато клієнтів не знають, який рівень провідності їм потрібен, тому матеріали повинні бути адаптовані для конкретних застосувань, щоб бути ефективними».
DSM Engineering Plastics нещодавно випустила Xytron G4080HR, 40% армований скловолокном PPS, який оптимізує продуктивність систем керування температурою електромобілів.Він розроблений із властивостями термічного старіння, стійкістю до гідролізу, стабільністю розмірів, хімічною стійкістю при високих температурах і властивою вогнестійкістю.
Згідно з повідомленнями, цей матеріал може зберігати міцність від 6000 до 10 000 годин при безперервній робочій температурі понад 130°C.Під час останнього 3000-годинного випробування рідини вода/гліколь при 135°C міцність на розрив Xytron G4080HR зросла на 114%, а подовження при розриві збільшилося на 63% порівняно з еквівалентним продуктом.
У RTP заявили, що відповідно до вимог до застосування будь-які добавки можна використовувати для покращення теплопровідності, і зазначили: «Найпопулярнішими добавками залишаються такі як графіт, але ми вивчаємо нові варіанти, такі як графен або нові керамічні добавки..система.»
Приклад останнього був ініційований минулого року Martinswerk Div ​​з Huber Engineered Polymers.Згідно з повідомленнями, на основі глинозему та нових тенденцій міграції (таких як електрифікація) продуктивність добавок серії Martoxid краща, ніж інші глинозем та інші електропровідні наповнювачі.Martoxid покращується шляхом контролю розподілу розмірів частинок і морфології для забезпечення покращеної упаковки та щільності та унікальної обробки поверхні.Згідно з повідомленнями, його можна використовувати з обсягом наповнення, що перевищує 60%, без впливу на механічні чи реологічні властивості.Він демонструє чудовий потенціал для PP, TPO, нейлону 6 і 66, ABS, PC і LSR.
Мацко з Covestro сказав, що як графіт, так і графен широко використовуються, і зазначив, що графіт має відносно низьку вартість і помірну теплопровідність, тоді як графен зазвичай коштує дорожче, але має очевидні переваги в теплопровідності.Він додав: «Часто існує потреба в теплопровідних, електроізоляційних (TC/EI) матеріалах, і саме тут поширені добавки, такі як нітрид бору.На жаль, ви нічого не отримуєте.У цьому випадку нітрид бору забезпечує поліпшення електроізоляції, але зниження теплопровідності.Крім того, вартість нітриду бору може бути дуже високою, тому TC/EI має стати характеристикою матеріалу, який терміново потребує підтвердження збільшення вартості.
Наамані-Голдман з BASF висловлює це так: «Завдання полягає в тому, щоб знайти баланс між теплопровідністю та іншими вимогами;щоб забезпечити ефективну обробку матеріалів у великих кількостях і щоб механічні властивості не падали занадто сильно.Інша проблема полягає у створенні системи, яка може бути широко прийнята.Економічне рішення».
Scheepens з PolyOne вважає, що як наповнювачі на основі вуглецю (графіт), так і керамічні наповнювачі є перспективними добавками, які, як очікується, досягнуть необхідної теплопровідності та збалансують інші електричні та механічні властивості.
Міллер із Celanese сказав, що компанія дослідила різноманітність добавок, які поєднують найширший у галузі вибір вертикально інтегрованих базових смол, щоб забезпечити власні інгредієнти, які підвищують теплопровідність. Діапазон становить 0,4-40 Вт/мК.
Здається, також зростає попит на багатофункціональні провідні сполуки, такі як тепло- та електропровідність або термо- та вогнезахисні речовини.
Matsco з Covestro зазначив, що коли компанія випустила свої теплопровідні комп’ютери Makrolon TC8030 і TC8060 PC, клієнти одразу почали запитувати, чи можна з них зробити електроізоляційні матеріали.«Рішення не таке просте.Усе, що ми робимо для покращення EI, матиме негативний вплив на TC.Зараз ми пропонуємо полікарбонат Makrolon TC110 і розробляємо інші рішення для задоволення цих вимог».
Наамані-Голдман з BASF сказав, що для різних застосувань потрібна теплопровідність та інші характеристики, наприклад акумуляторні батареї та високовольтні роз’єми, які потребують розсіювання тепла та повинні відповідати суворим стандартам вогнестійкості при використанні літій-іонних батарей.
PolyOne, RTP і Celanese користуються величезним попитом на багатофункціональні компаунди з усіх сегментів ринку, які забезпечують теплопровідність і екранування від електромагнітних перешкод, більш високий удар, вогнестійкість, електричну ізоляцію, а також компаунди з такими функціями, як стійкість до УФ-променів і термічна стабільність.
Традиційні методи формування неефективні для високотемпературних матеріалів.Формувальники повинні розуміти певні умови та параметри, щоб вирішити проблеми, які іноді викликані високотемпературним литтям під тиском.
Нове дослідження показує, як тип і кількість ПЕНЩ, змішаного з ЛПЕНЩ, впливають на технологічність і міцність/в'язкість плівки, отриманої роздуванням.Дані наведено для сумішей, багатих на LDPE та LLDPE.