بهترین پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت

پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت: انواع، کاربردها و مزایا

وقتی در مورد پلاستیک صحبت می‌کنیم، این ماده مصنوعی از زمان اختراعش در قرن نوزدهم در حال توسعه بوده است. یکی از پرکاربردترین نوآوری‌ها در صنایع مختلف، پلاستیک مقاوم در برابر حرارت است. این پلاستیک یک محصول پیشرفته است زیرا مقاومت در برابر گرما، فشار مکانیکی و خوردگی را با هم ترکیب می‌کند. پس، انواع آن چیست و نقش آنها در صنعت چیست؟

پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت

پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت می‌توانند دمای عملیاتی یا استفاده مداوم تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند. این پلاستیک‌ها همچنین مقاومت بالایی در دمای کوتاه مدت تا ۲۵۰ درجه سانتیگراد دارند. این خاصیت مقاومت در برابر حرارت را می‌توان با افزودن افزودنی‌هایی مانند الیاف شیشه و کربن ایجاد کرد تا از ذوب شدن، از دست دادن عملکرد و تغییر شکل آن در دمای بالا جلوگیری شود. این افزودنی‌ها همچنین خواص دیگری مانند استحکام، سفتی و پایداری ابعادی را نیز بهبود می‌بخشند. علاوه براین، پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت می‌توانند ویژگی‌های دمایی خاصی مانند دمای انحراف حرارت (HDT)، دمای انتقال شیشه (Tg) و دمای استفاده مداوم (CUT) را نیز داشته باشند. HDT نشان می‌دهد که پلاستیک می‌تواند تحت فشارهای خاصی خم شود و Tg نیز دمایی را نشان می‌دهد که در آن پلاستیک دیگر به سختی شیشه نیست و نرم‌تر یا انعطاف ‌پذیرتر می‌شود. در نهایت، CUT بالاترین دمایی است که یک پلاستیک می‌تواند در درازمدت بدون آسیب دیدن یا از دست دادن استحکام خود تحمل کند.

مزایای استفاده از پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت

دلایل متعددی وجود دارد که چرا پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت در صنایع مختلف نسبت به فلز ترجیح داده می‌شوند، اگرچه هر دو می‌توانند به طور عالی در برابر دماهای بالا مقاومت کنند.

1. مقاوم در برابر خوردگی: برخی از انواع پلاستیک نسبت به فلزات در برابر خوردگی مقاوم‌تر هستند، به ویژه هنگامی که در معرض مواد شیمیایی خاصی قرار می‌گیرند. این ویژگی برای تولید محصولات مقاوم در برابر حرارت و خوردگی مهم است.

2. سبک وزن: این پلاستیک از فلز سبک‌تر است و آن را برای صنایعی که به محصولات بادوام و در عین حال کارآمد نیاز دارند، مانند صنعت قطعات خودرو، مناسب می‌کند.

3. خواص عایق: پلاستیک مقاوم در برابر حرارت به عنوان یک عایق مؤثر در برابر الکتریسیته و گرما عمل کرده و برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی حساس که می‌توانند توسط رسانایی مختل شوند، بسیار مناسب است.

4. انعطاف‌ پذیری: پلاستیک مقاوم در برابر حرارت را می‌توان با استفاده از روش‌های مختلفی برای تولید طیف وسیعی از محصولات شکل داد. رایج‌ترین روش‌ها قالب‌ گیری تزریقی و چاپ سه ‌بعدی هستند.

5. استریل کردن آسان: این ویژگی برای محصولات پزشکی که باید بارها و بارها استریل شوند، مهم است. پلاستیک مقاوم در برابر حرارت می‌تواند بخار با دمای بالای حاصل از فرآیند استریلیزاسیون را بدون از دست دادن عملکرد خود تحمل کند.

انواع پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت

به طور کلی، پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت به دو نوع تقسیم می‌شوند: آمورف و نیمه‌ کریستالی؛ هر دو تفاوت اصلی در نقطه ذوب دارند. به عنوان مثال، پلاستیک مقاوم در برابر حرارت آمورف معمولا نقطه ذوب خاصی ندارد اما با افزایش دما به آرامی نرم می‌شود. برخی از انواع پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت در اینجا آمده است.

1. پلی ‌اتریمید (PEI): PEI یک پلاستیک آمورف با دمای برش حدود ۱۷۰ درجه سانتیگراد است. PEI دارای استحکام کششی بالا و خواص دی الکتریک است. معمولا در صنعت هوافضا برای ساخت فضای داخلی کابین استفاده می‌شود. این ماده دارای نقطه ذوب بسیار بالای ۲۱۹ درجه سانتیگراد و حداکثر دمای کارکرد مداوم ۱۷۰ درجه سانتیگراد است که آن را برای بردهای مدار، تجهیزات استریلیزاسیون مواد غذایی و به ویژه قطعات هواپیما ایده‌آل می‌کند. همچنین یکی از معدود رزین‌های مورد استفاده در صنعت هوافضای تجاری است؛ این ماده از نظر مقاومت در برابر خزش از سایر ترموپلاستیک‌ها پیشی می‌گیرد و در حضور سوخت‌ها و خنک‌ کننده‌های مختلف به خوبی مقاومت می‌کند. با این حال، در حضور حلال‌های کلردار قطبی تمایل به ترک خوردن دارد. این ماده را می‌توان در آتش‌ نشان‌ها و روکش صندلی هواپیما یافت.

2. پلی تترافلوئورواتیلن (PTFE): PTFE به راحتی در ساخت ظروف آشپزخانه مانند ماهیتابه یافت می‌شود. شما ممکن است با PTFE به عنوان تفلون آشنا باشید. PTFE می‌تواند دمای حدود ۲۶۰ درجه سانتیگراد را بدون تخریب تحمل کند. همچنین، این پلاستیک نیمه بلوری نچسب بوده و در برابر مواد شیمیایی مختلف مقاوم است و با فلز نیز واکنش نمی‌دهد. PTFE که معمولا با نام تفلون شناخته می‌شود، پلاستیکی نرم، مقاوم در برابر حرارت، کم اصطکاک و با مقاومت شیمیایی استثنایی است. این ماده دارای استحکام خمشی بالا، مقاومت در برابر آب و هوای مناسب و قدرت عایق الکتریکی خوب در محیط‌های گرم و مرطوب است. همچنین از نظر شیمیایی کاملا بی ‌اثر و در اکثر حلال‌ها بسیار نامحلول است و آن را برای کاربردهای دما بالا ایده‌آل می‌کند. PTFE یکی از بالاترین نقاط ذوب را در بین ترموپلاستیک‌ها با دمای ۳۲۷ درجه سانتیگراد دارد و محدوده دمای عملیاتی آن بسیار وسیع است. از نظر حرارتی به اندازه کافی پایدار است که می‌توان از آن در هر دمایی بین -۲۰۰ درجه سانتیگراد و +۲۶۰ درجه سانتیگراد استفاده کرد.

3. پلی اتر اترکتون (PEEK): PEEK یک ترموپلاستیک است که تا دمای ۲۶۰ درجه سانتیگراد قابل استفاده مجدد است. این پلاستیک به دلیل استحکام و سختی عالی خود محبوب و پرکاربرد است. علاوه براین، این پلاستیک نیمه بلوری در برابر فشار نیز بسیار مقاوم است. PEEK در صنایع خودرو، هوافضا و زیست ‌پزشکی یافت می‌شود؛ جایی که محصولات آن باید در برابر حرارت بالا و فشار مکانیکی مقاومت کنند. PEEK که یک ترموپلاستیک مهندسی نیمه بلوری و با کارایی بالا است، در برابر مواد شیمیایی، سایش، خستگی، خزش و گرما مقاوم است. این ماده آنقدر قوی و سازگار با محیط‌های سخت است که تولیدکنندگان از آن به عنوان جایگزینی برای فلز در بسیاری از کاربردها، صرف نظر از دما، استفاده می‌کنند. PEEK همچنین می‌تواند دماهایی تا ۳۱۰ درجه سانتیگراد را برای مدت کوتاهی تحمل کند و نقطه ذوب آن بیش از ۳۷۱ درجه سانتیگراد است. علاوه بر این، بالاترین مقاومت کششی و خمشی را در بین هر پلیمر با کارایی بالا دارد.

4. پلی ‌آمید-ایمید (PAI): پلی‌ آمید-ایمید می‌تواند تا دمای ۲۶۰ درجه سانتیگراد را تحمل کند. این ترموپلاستیک در دماهای بالا استحکام و سختی بسیار خوبی دارد. علاوه براین، این پلاستیک آمورف از آنجا که دارای مقاومت سایشی است، برای شرایط سخت مناسب است. PAI معمولا برای تولید محصولاتی که تحت بارهای عملیاتی بالا قرار دارند، مانند چرخ دنده‌ها و اجزای مکانیکی، استفاده می‌شود.

5. پلی بنزیمیدازول (PBI): PBI یک ترموست مقاوم در برابر حرارت است که می‌تواند دماهای تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد را برای مدت طولانی بدون تخریب تحمل کند. این نوع پلاستیک در برابر اکثر مواد شیمیایی مقاوم است؛ خواص عایق حرارتی و الکتریکی خوبی دارد، استحکام مکانیکی بالا و مقاومت در برابر سایش دارد؛ و زیست سازگاری خوبی دارد. در مجموع، از PBI معمولا برای ساخت قطعات در صنایع نفت و گاز، الکترونیک و شیمیایی استفاده می‌شود.

پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت انتخاب مناسبی برای محصولاتی هستند که باید در شرایط محیطی چالش ‌برانگیز عملکرد خوبی داشته باشند. به همین دلیل است که این نوع پلاستیک اغلب در صنایع مختلف، از صنایع شیمیایی، خودرو و هوانوردی گرفته تا حوزه پزشکی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال، انواع مختلفی از پلاستیک‌های مقاوم در برابر حرارت نیز برای محصولات خانگی استفاده می‌شوند مانند پلی‌ پروپیلن و پلی اتیلن سنگین (HDPE)؛ هر دو مقاومت حرارتی نسبتا خوبی دارند و همین امر آنها را برای ظروف غذا، بطری‌های مواد شوینده، قوطی‌های پلاستیکی و بسته ‌بندی مناسب می‌کند.