Einführung mehrerer hochtemperaturbeständiger Harze
2021-05-21
In der Luft- und Raumfahrtindustrie ist die Gewichtskontrolle jeder Komponente sehr streng, um die begrenzte Tragfähigkeit zu maximieren. Aufgrund ihrer hervorragenden Gesamteigenschaften werden in diesem Bereich zunehmend Verbundwerkstoffe auf Harzbasis eingesetzt. Neben den sehr hohen Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften des Materials werden auch hohe Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit gestellt. Heute führt Changganger mehrere gängige hochtemperaturbeständige Harze ein.
Polyimid, englischer Name Polyimid (bezeichnet als PI), ein Polymertyp, der einen Imidring (-CO-NH-CO-) in der Hauptkette enthält. Es ist eines der besten organischen Polymermaterialien mit hoher umfassender Leistung. Es hat eine hohe Temperaturbeständigkeit von über 400 °C, einen Langzeitgebrauchstemperaturbereich von -200 bis 300 °C, keinen offensichtlichen Schmelzpunkt, eine hohe Isolationsleistung, eine Dielektrizitätskonstante von 3,0 bei 103 Hz und nur dielektrische Verluste. 0,004 bis 0,007, zu F bis H gehörend.
Entsprechend der chemischen Struktur der sich wiederholenden Einheit kann das Polyimid in drei Typen eingeteilt werden: aliphatisches, halbaromatisches und aromatisches Polyimid. Nach den thermischen Eigenschaften kann es in thermoplastische und duroplastische Polyimide unterteilt werden.
Polytetrafluorethylen, die englische Bezeichnung ist Polytetrafluorethylen, abgekürzt PTFE. Wenn Sie nicht viel über dieses Harz wissen, können Sie mit dem Alias Teflon und Teflon sehr vertraut sein. Das ist richtig, es ist die Beschichtung, die häufig auf antihaftbeschichteten Pfannen verwendet wird.
Dieses Material ist beständig gegen Säuren und Basen sowie gegen verschiedene organische Lösungsmittel und in allen Lösungsmitteln nahezu unlöslich. Gleichzeitig zeichnet sich PTFE durch eine hohe Temperaturbeständigkeit und einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten aus, so dass es als Schmiermittel verwendet werden kann und auch eine ideale Beschichtung zur einfachen Reinigung der Innenschicht von Wasserleitungen ist.
Sein Schmelzpunkt beträgt bis zu 327 ° C, seine Langzeitstabilität kann -180 ~ 250 ° C betragen.
Polyphenylenether ist ein hochfester technischer Kunststoff, der in den 1960er Jahren entwickelt wurde. Sein chemischer Name ist Poly 2,6 – Dimethyl – 1,4 – Phenylether, PPO (Polyphenylenoxid) oder PPE (Polypheylenether). Bekannt als Polyphenylenoxid oder Polyphenylenether.
Es hat eine hohe Hitzebeständigkeit, Glasübergangstemperatur von 211 ° C, Schmelzpunkt von 268 ° C, Erhitzen auf 330 ° C neigt zur Zersetzung, je höher der PPO-Gehalt, desto besser die Hitzebeständigkeit, die Wärmeformbeständigkeitstemperatur kann 190 °C erreichen.
PPO ist ungiftig, transparent und hat eine relativ geringe Dichte und weist eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Spannungsrelaxationsbeständigkeit, Kriechbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Wasserdampfbeständigkeit und Dimensionsstabilität auf. Es hat gute elektrische Eigenschaften in einem weiten Temperatur- und Frequenzbereich. Die Hauptnachteile sind ein schlechter Schmelzfluss und eine schwierige Verarbeitung. Die meisten praktischen Anwendungen sind MPPO (PPO-Blends oder -Legierungen). PS-modifiziertes PPO kann beispielsweise die Verarbeitungsleistung stark verbessern. Verbessert die Spannungsrissbeständigkeit und Schlagzähigkeit, reduziert die Kosten und verringert nur geringfügig die Hitzebeständigkeit und den Glanz
Polyphenylensulfid ist ein Polyphenylensulfid, ein thermoplastisches Harz mit einer Phenylthiogruppe in der Hauptkette des Moleküls, im Englischen als PPS abgekürzt. Polyphenylensulfid ist ein kristallines Polymer.
Die unverstreckte Faser hat einen großen amorphen Bereich (Kristallinität von etwa 5 %), und eine exotherme Kristallisation tritt bei 125°C auf, die Glasübergangstemperatur beträgt 150°C; und der Schmelzpunkt beträgt 281 ° C. Die gezogene Faser erzeugt während des Streckprozesses eine teilweise Kristallisation (erhöht auf 30%), und eine Wärmebehandlung der gezogenen Faser bei einer Temperatur von 130-230 ° C kann die Kristallinität auf 60-80 ° C erhöhen %. Daher weist die gezogene Faser keine signifikante Glasübergangs- oder Kristallisationsexotherme auf und hat einen Schmelzpunkt von 284 °C.
Mit der Zunahme der Kristallinität nach dem Strecken der Thermofixierung nimmt die Dichte der Faser entsprechend zu, von 1,33 g/cm³ vor dem Strecken auf 1,34 g/cm³ nach dem Strecken; nach der Wärmebehandlung kann es 1,38 g/cm³ erreichen. Formschrumpfung: 0,7% Formtemperatur: 300-330 °C.
Die Wärmeformbeständigkeit beträgt im Allgemeinen mehr als 260 Grad und kann im Temperaturbereich von 180 bis 220 ° C verwendet werden. PPS ist eine der besten hitzebeständigen Sorten in technischen Kunststoffen.
Polyetheretherketon (engl. Poly-ether-ether-keton, kurz PEEK) ist ein Hochpolymer bestehend aus einer sich wiederholenden Einheit mit einer Ketonbindung und zwei Etherbindungen in der Hauptkettenstruktur und ist ein spezielles Polymermaterial. Es hat eine physikalisch-chemische Eigenschaft wie hohe Temperaturbeständigkeit und chemische Korrosionsbeständigkeit. Es ist eine Art teilkristallines Polymermaterial mit einem Schmelzpunkt von 334°C, einem Erweichungspunkt von 168°C und einer Zugfestigkeit von 132-148 MPa. Es kann als hochtemperaturbeständiges Konstruktionsmaterial und elektrisches Isoliermaterial verwendet werden. Das Verstärkungsmaterial kann durch Compoundieren mit Glasfaser oder Kohlefaser hergestellt werden. Im Allgemeinen wird ein Typ von Polyarylenetherpolymer verwendet, der durch Kondensation mit einem aromatischen zweiwertigen Phenol erhalten wird.
PEEK hat eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit. Es kann bei 250 °C über einen langen Zeitraum verwendet werden. Die momentane Temperatur kann 300 °C erreichen. Es hat eine hohe Steifigkeit, Dimensionsstabilität und einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten. Es ist nah an Metall-Aluminium. PEEK hat eine gute chemische Stabilität. Es hat eine starke Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und fast allen organischen Lösungsmitteln und hat die Eigenschaften des Flammschutzes und der Strahlungsbeständigkeit. PEEK hat eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Gleitverschleiß und Reibverschleiß, insbesondere bei 250°C. Hohe Verschleißfestigkeit und niedriger Reibungsfaktor; Darüber hinaus lässt sich PEEK leicht extrudieren und spritzgießen.
Bismaleinimid (BMI) ist eine andere Art von Harzsystem, die von einem Polyimidharzsystem abgeleitet ist. Es ist eine bifunktionelle Verbindung mit Maleimid (MI) als aktiver Endgruppe. Eine ähnliche Fließfähigkeit und Formbarkeit kann nach dem gleichen allgemeinen Verfahren wie Epoxidharz verarbeitet werden, wodurch die Nachteile der relativ geringen Wärmebeständigkeit von Epoxidharz überwunden werden. Daher wurde es in den letzten zwei Jahrzehnten schnell entwickelt und weit verbreitet. .
BMI enthält einen Benzolring, einen heterocyclischen Imidring und eine hohe Vernetzungsdichte, so dass das gehärtete Produkt eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist und seine Tg im Allgemeinen mehr als 250 ° C beträgt und der Anwendungstemperaturbereich etwa 177 ° C bis 232 ° C beträgt ° C. Ethylendiamin im aliphatischen BMI ist am stabilsten, und die Temperatur der thermischen Zersetzung (Td) nimmt mit zunehmender Anzahl von Methylengruppen ab. Der Td des aromatischen BMI ist im Allgemeinen höher als der des aliphatischen BMI, davon 2,4. Die Td von Diaminobenzolen ist höher als bei anderen Typen. Außerdem hat Td eine enge Beziehung zur Vernetzungsdichte, und Td nimmt mit der Zunahme der Vernetzungsdichte innerhalb eines bestimmten Bereichs zu.
Furanharz ist ein Sammelbegriff für Harze, die aus Sterolen und Furfuralen mit Furanringen als Rohstoff hergestellt werden. Es härtet unter Einwirkung starker Säuren zu unlöslichen und unschmelzbaren Feststoffen aus. Die Typen sind Sterolharze, Furfuralharze, Fluorenonharze, Fluorenon-Formaldehydharz usw.
Dieser Ring ist der Furanring
Das hitzebeständige Material Furanglasfaserverstärktes Verbundmaterial weist eine höhere Hitzebeständigkeit auf als das allgemeine phenolglasfaserverstärkte Verbundmaterial und kann über einen langen Zeitraum bei etwa 150 °C verwendet werden.
Cyanatharz ist ein neuer Typ von duroplastischen Harzen mit zwei oder mehr funktionellen Cyanatgruppen (-OCN) in der in den 1960er Jahren entwickelten Molekularstruktur. Seine molekulare Struktur ist: NCO-R-OCN; Cyanatester Resin wird auch Triazin-A-Harz genannt, der vollständige Name des Englischen ist Triazin-A-Harz, TA-Harz, Cyanat-Harz, abgekürzt als CE.
Cyanatester CE hat ausgezeichnete mechanische Hochtemperatureigenschaften, eine höhere Biegefestigkeit und Zugfestigkeit als bifunktionelles Epoxidharz; sehr geringe Wasseraufnahme (<1,5%); geringe Formschrumpfung, gute Dimensionsstabilität; Hitzebeständigkeit Gute Eigenschaften, Glasübergangstemperatur von 240 ~ 260° C, bis 400° C, nach Modifizierung bei 170° C aushärtbar; Hitze- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, Flammwidrigkeit, sehr gute Haftung und Glasfaser, Kohlefaser, Quarzfaser Verstärkungsmaterialien wie Whisker haben gute Hafteigenschaften; ausgezeichnete elektrische Eigenschaften, extrem niedrige Dielektrizitätskonstante (2,8~3,2) und dielektrische Verlusttangente (0,002~0,008) und dielektrische Eigenschaften gegenüber Temperatur und elektromagnetischer Wellenfrequenz Die Änderungen zeigen eine einzigartige Stabilität (dh haben Breitband).
Polyarylethinyl (PAA)-Harze sind eine Klasse von Hochleistungspolymeren, die durch Additionspolymerisation von ethinylaromatischen Kohlenwasserstoffen gebildet werden. Es ist ein ideales Material für faserverstärktes, ablationsbeständiges Harz mit hohem Kohlenstoffgehalt und wird häufig in Luftfahrtmaterialien wie Raketendüsen und Raketentriebwerksdüsen verwendet.
Die sogenannte hohe Temperatur ist relativ gesehen. Im Allgemeinen ist die Temperaturbeständigkeit des Verbundmaterials auf Harzbasis etwas schlechter als die der Verbundmaterialien, wie Materialien auf Metallbasis und Keramikbasis. Der größte Reiz von Verbundwerkstoffen liegt jedoch in ihrer Gestaltbarkeit. Durch sinnvolle Konstruktions- und Formgebungsverfahren können sie ihre Stärken entfalten und Schwächen vermeiden.
Kein Material ist perfekt, nicht perfekt, also gibt es Raum für Verbesserungen. In Zukunft werden mit der gemeinsamen Anstrengung vieler Praktiker weitere neue Materialien entstehen, und polymerbasierte Verbundwerkstoffe werden sicherlich eine größere Rolle spielen.
Technologie treibt die gesellschaftliche Entwicklung voran und Materialien verändern die Welt!
Polyimid, englischer Name Polyimid (bezeichnet als PI), ein Polymertyp, der einen Imidring (-CO-NH-CO-) in der Hauptkette enthält. Es ist eines der besten organischen Polymermaterialien mit hoher umfassender Leistung. Es hat eine hohe Temperaturbeständigkeit von über 400 °C, einen Langzeitgebrauchstemperaturbereich von -200 bis 300 °C, keinen offensichtlichen Schmelzpunkt, eine hohe Isolationsleistung, eine Dielektrizitätskonstante von 3,0 bei 103 Hz und nur dielektrische Verluste. 0,004 bis 0,007, zu F bis H gehörend.
Entsprechend der chemischen Struktur der sich wiederholenden Einheit kann das Polyimid in drei Typen eingeteilt werden: aliphatisches, halbaromatisches und aromatisches Polyimid. Nach den thermischen Eigenschaften kann es in thermoplastische und duroplastische Polyimide unterteilt werden.
Polytetrafluorethylen, die englische Bezeichnung ist Polytetrafluorethylen, abgekürzt PTFE. Wenn Sie nicht viel über dieses Harz wissen, können Sie mit dem Alias Teflon und Teflon sehr vertraut sein. Das ist richtig, es ist die Beschichtung, die häufig auf antihaftbeschichteten Pfannen verwendet wird.
Dieses Material ist beständig gegen Säuren und Basen sowie gegen verschiedene organische Lösungsmittel und in allen Lösungsmitteln nahezu unlöslich. Gleichzeitig zeichnet sich PTFE durch eine hohe Temperaturbeständigkeit und einen extrem niedrigen Reibungskoeffizienten aus, so dass es als Schmiermittel verwendet werden kann und auch eine ideale Beschichtung zur einfachen Reinigung der Innenschicht von Wasserleitungen ist.
Sein Schmelzpunkt beträgt bis zu 327 ° C, seine Langzeitstabilität kann -180 ~ 250 ° C betragen.
Polyphenylenether ist ein hochfester technischer Kunststoff, der in den 1960er Jahren entwickelt wurde. Sein chemischer Name ist Poly 2,6 – Dimethyl – 1,4 – Phenylether, PPO (Polyphenylenoxid) oder PPE (Polypheylenether). Bekannt als Polyphenylenoxid oder Polyphenylenether.
Es hat eine hohe Hitzebeständigkeit, Glasübergangstemperatur von 211 ° C, Schmelzpunkt von 268 ° C, Erhitzen auf 330 ° C neigt zur Zersetzung, je höher der PPO-Gehalt, desto besser die Hitzebeständigkeit, die Wärmeformbeständigkeitstemperatur kann 190 °C erreichen.
PPO ist ungiftig, transparent und hat eine relativ geringe Dichte und weist eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, Spannungsrelaxationsbeständigkeit, Kriechbeständigkeit, Wärmebeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Wasserdampfbeständigkeit und Dimensionsstabilität auf. Es hat gute elektrische Eigenschaften in einem weiten Temperatur- und Frequenzbereich. Die Hauptnachteile sind ein schlechter Schmelzfluss und eine schwierige Verarbeitung. Die meisten praktischen Anwendungen sind MPPO (PPO-Blends oder -Legierungen). PS-modifiziertes PPO kann beispielsweise die Verarbeitungsleistung stark verbessern. Verbessert die Spannungsrissbeständigkeit und Schlagzähigkeit, reduziert die Kosten und verringert nur geringfügig die Hitzebeständigkeit und den Glanz
Polyphenylensulfid ist ein Polyphenylensulfid, ein thermoplastisches Harz mit einer Phenylthiogruppe in der Hauptkette des Moleküls, im Englischen als PPS abgekürzt. Polyphenylensulfid ist ein kristallines Polymer.
Die unverstreckte Faser hat einen großen amorphen Bereich (Kristallinität von etwa 5 %), und eine exotherme Kristallisation tritt bei 125°C auf, die Glasübergangstemperatur beträgt 150°C; und der Schmelzpunkt beträgt 281 ° C. Die gezogene Faser erzeugt während des Streckprozesses eine teilweise Kristallisation (erhöht auf 30%), und eine Wärmebehandlung der gezogenen Faser bei einer Temperatur von 130-230 ° C kann die Kristallinität auf 60-80 ° C erhöhen %. Daher weist die gezogene Faser keine signifikante Glasübergangs- oder Kristallisationsexotherme auf und hat einen Schmelzpunkt von 284 °C.
Mit der Zunahme der Kristallinität nach dem Strecken der Thermofixierung nimmt die Dichte der Faser entsprechend zu, von 1,33 g/cm³ vor dem Strecken auf 1,34 g/cm³ nach dem Strecken; nach der Wärmebehandlung kann es 1,38 g/cm³ erreichen. Formschrumpfung: 0,7% Formtemperatur: 300-330 °C.
Die Wärmeformbeständigkeit beträgt im Allgemeinen mehr als 260 Grad und kann im Temperaturbereich von 180 bis 220 ° C verwendet werden. PPS ist eine der besten hitzebeständigen Sorten in technischen Kunststoffen.
Polyetheretherketon (engl. Poly-ether-ether-keton, kurz PEEK) ist ein Hochpolymer bestehend aus einer sich wiederholenden Einheit mit einer Ketonbindung und zwei Etherbindungen in der Hauptkettenstruktur und ist ein spezielles Polymermaterial. Es hat eine physikalisch-chemische Eigenschaft wie hohe Temperaturbeständigkeit und chemische Korrosionsbeständigkeit. Es ist eine Art teilkristallines Polymermaterial mit einem Schmelzpunkt von 334°C, einem Erweichungspunkt von 168°C und einer Zugfestigkeit von 132-148 MPa. Es kann als hochtemperaturbeständiges Konstruktionsmaterial und elektrisches Isoliermaterial verwendet werden. Das Verstärkungsmaterial kann durch Compoundieren mit Glasfaser oder Kohlefaser hergestellt werden. Im Allgemeinen wird ein Typ von Polyarylenetherpolymer verwendet, der durch Kondensation mit einem aromatischen zweiwertigen Phenol erhalten wird.
PEEK hat eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit. Es kann bei 250 °C über einen langen Zeitraum verwendet werden. Die momentane Temperatur kann 300 °C erreichen. Es hat eine hohe Steifigkeit, Dimensionsstabilität und einen kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten. Es ist nah an Metall-Aluminium. PEEK hat eine gute chemische Stabilität. Es hat eine starke Korrosionsbeständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und fast allen organischen Lösungsmitteln und hat die Eigenschaften des Flammschutzes und der Strahlungsbeständigkeit. PEEK hat eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Gleitverschleiß und Reibverschleiß, insbesondere bei 250°C. Hohe Verschleißfestigkeit und niedriger Reibungsfaktor; Darüber hinaus lässt sich PEEK leicht extrudieren und spritzgießen.
Bismaleinimid (BMI) ist eine andere Art von Harzsystem, die von einem Polyimidharzsystem abgeleitet ist. Es ist eine bifunktionelle Verbindung mit Maleimid (MI) als aktiver Endgruppe. Eine ähnliche Fließfähigkeit und Formbarkeit kann nach dem gleichen allgemeinen Verfahren wie Epoxidharz verarbeitet werden, wodurch die Nachteile der relativ geringen Wärmebeständigkeit von Epoxidharz überwunden werden. Daher wurde es in den letzten zwei Jahrzehnten schnell entwickelt und weit verbreitet. .
BMI enthält einen Benzolring, einen heterocyclischen Imidring und eine hohe Vernetzungsdichte, so dass das gehärtete Produkt eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist und seine Tg im Allgemeinen mehr als 250 ° C beträgt und der Anwendungstemperaturbereich etwa 177 ° C bis 232 ° C beträgt ° C. Ethylendiamin im aliphatischen BMI ist am stabilsten, und die Temperatur der thermischen Zersetzung (Td) nimmt mit zunehmender Anzahl von Methylengruppen ab. Der Td des aromatischen BMI ist im Allgemeinen höher als der des aliphatischen BMI, davon 2,4. Die Td von Diaminobenzolen ist höher als bei anderen Typen. Außerdem hat Td eine enge Beziehung zur Vernetzungsdichte, und Td nimmt mit der Zunahme der Vernetzungsdichte innerhalb eines bestimmten Bereichs zu.
Furanharz ist ein Sammelbegriff für Harze, die aus Sterolen und Furfuralen mit Furanringen als Rohstoff hergestellt werden. Es härtet unter Einwirkung starker Säuren zu unlöslichen und unschmelzbaren Feststoffen aus. Die Typen sind Sterolharze, Furfuralharze, Fluorenonharze, Fluorenon-Formaldehydharz usw.
Dieser Ring ist der Furanring
Das hitzebeständige Material Furanglasfaserverstärktes Verbundmaterial weist eine höhere Hitzebeständigkeit auf als das allgemeine phenolglasfaserverstärkte Verbundmaterial und kann über einen langen Zeitraum bei etwa 150 °C verwendet werden.
Cyanatharz ist ein neuer Typ von duroplastischen Harzen mit zwei oder mehr funktionellen Cyanatgruppen (-OCN) in der in den 1960er Jahren entwickelten Molekularstruktur. Seine molekulare Struktur ist: NCO-R-OCN; Cyanatester Resin wird auch Triazin-A-Harz genannt, der vollständige Name des Englischen ist Triazin-A-Harz, TA-Harz, Cyanat-Harz, abgekürzt als CE.
Cyanatester CE hat ausgezeichnete mechanische Hochtemperatureigenschaften, eine höhere Biegefestigkeit und Zugfestigkeit als bifunktionelles Epoxidharz; sehr geringe Wasseraufnahme (<1,5%); geringe Formschrumpfung, gute Dimensionsstabilität; Hitzebeständigkeit Gute Eigenschaften, Glasübergangstemperatur von 240 ~ 260° C, bis 400° C, nach Modifizierung bei 170° C aushärtbar; Hitze- und Feuchtigkeitsbeständigkeit, Flammwidrigkeit, sehr gute Haftung und Glasfaser, Kohlefaser, Quarzfaser Verstärkungsmaterialien wie Whisker haben gute Hafteigenschaften; ausgezeichnete elektrische Eigenschaften, extrem niedrige Dielektrizitätskonstante (2,8~3,2) und dielektrische Verlusttangente (0,002~0,008) und dielektrische Eigenschaften gegenüber Temperatur und elektromagnetischer Wellenfrequenz Die Änderungen zeigen eine einzigartige Stabilität (dh haben Breitband).
Polyarylethinyl (PAA)-Harze sind eine Klasse von Hochleistungspolymeren, die durch Additionspolymerisation von ethinylaromatischen Kohlenwasserstoffen gebildet werden. Es ist ein ideales Material für faserverstärktes, ablationsbeständiges Harz mit hohem Kohlenstoffgehalt und wird häufig in Luftfahrtmaterialien wie Raketendüsen und Raketentriebwerksdüsen verwendet.
Die sogenannte hohe Temperatur ist relativ gesehen. Im Allgemeinen ist die Temperaturbeständigkeit des Verbundmaterials auf Harzbasis etwas schlechter als die der Verbundmaterialien, wie Materialien auf Metallbasis und Keramikbasis. Der größte Reiz von Verbundwerkstoffen liegt jedoch in ihrer Gestaltbarkeit. Durch sinnvolle Konstruktions- und Formgebungsverfahren können sie ihre Stärken entfalten und Schwächen vermeiden.
Kein Material ist perfekt, nicht perfekt, also gibt es Raum für Verbesserungen. In Zukunft werden mit der gemeinsamen Anstrengung vieler Praktiker weitere neue Materialien entstehen, und polymerbasierte Verbundwerkstoffe werden sicherlich eine größere Rolle spielen.
Technologie treibt die gesellschaftliche Entwicklung voran und Materialien verändern die Welt!
