-269～1800℃丨Fünf wichtige hochtemperaturbeständige Polymermaterialien

Hitzebeständige Polymere sind Polymermaterialien mit hoher Temperaturbeständigkeit, die in der Luft- und Raumfahrt, im Energiesektor, in der Elektronik, in der Baustoffindustrie und anderen Bereichen weit verbreitet sind. In der modernen Industrie sowie in Wissenschaft und Technik sind Polymermaterialien unverzichtbar. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technik steigen die Anforderungen an Polymermaterialien immer weiter, und die hohe Temperaturbeständigkeit ist eine der wichtigsten Eigenschaften, die Polymermaterialien aufweisen müssen. Hitzebeständige Polymermaterialien zeichnen sich durch gute Eigenschaften in Hochtemperaturumgebungen aus, wie z. B. hohe Temperaturfestigkeit, hohe Hitzebeständigkeit, hohe Oxidationsstabilität, geringe Kriechdehnung und gute Verarbeitungseigenschaften. Daher sind hitzebeständige Polymermaterialien die wichtigsten Materialien, um die Anforderungen zukünftiger Hochtemperaturanwendungen zu erfüllen.

Aramidfaser

Aramid 1313 ist eine Faser mit besonderen Eigenschaften, die erstmals von DuPont in den USA entwickelt wurde. Sie ähnelt herkömmlichen Chemiefasern, weist jedoch zahlreiche einzigartige Eigenschaften auf. Ihr herausragendstes Merkmal ist ihre hervorragende Temperaturbeständigkeit, die eine lange Lebensdauer bei Temperaturen von 220 °C ohne Alterung ermöglicht. Bei Temperaturen von ca. 250 °C ist die Faser sehr formstabil, und die thermische Schrumpfung beträgt lediglich 1 %. Der Sauerstoffindex (GLI) von Aramid 1313 liegt bei über 28 %. Aramid 1313 ist flammhemmend, nicht brennbar und selbstverlöschend. Ab 370 °C beginnt es sich zu zersetzen und ab ca. 400 °C zu verkohlen. Daher wird Aramid 1313 häufig in Schutzkleidung, Feuerwehrfahrzeugen sowie in der Luftfahrt- und Automobilindustrie eingesetzt, da es hohe Leistung, Haltbarkeit und Temperaturbeständigkeit bietet.

Phenylsilikonkautschuk weist im Vergleich zu herkömmlichem Methylvinylsilikonkautschuk eine höhere Temperaturbeständigkeit auf. Sein Temperaturbeständigkeitsbereich reicht von -70 °C bis 350 °C, und seine kurzfristige Betriebstemperatur kann -110 °C bis 400 °C erreichen. Er ist außerdem ablations- und strahlungsbeständig und wird daher häufig in der Energieversorgung, bei elektronischen Geräten, in der Automobilindustrie, in der industriellen Tiefkühltechnik, in der Luft- und Raumfahrt, im Motorenbau und anderen Bereichen eingesetzt. Ein Phenylgehalt von 5 % bis 15 % wird als phenylarmer Silikonkautschuk bezeichnet, ein Phenylgehalt von 15 % bis 25 % als phenylmittelhaltiger Silikonkautschuk und ein Phenylgehalt von über 30 % als phenylreichhaltiger Silikonkautschuk. Mit steigendem Phenylgehalt steigt die molekulare Steifigkeit, und damit auch die Strahlungsbeständigkeit und die Flammhemmung. Mittel- und hochphenylhaltige Silikonkautschuke sind jedoch schwer zu verarbeiten und weisen schlechte physikalische und mechanische Eigenschaften auf, sodass ihre Herstellung und Anwendung gewissen Einschränkungen unterliegen.

Borosilikatkautschuk ist ein spezieller Synthesekautschuk mit Carbon-Decaboran-Segmenten in der Siloxan-Hauptkette. Er ist kurzzeitig bei hohen Temperaturen bis zu 410 °C einsetzbar, sein Langzeiteinsatzbereich liegt in der Regel zwischen -40 °C und 350 °C. Darüber hinaus weist er ähnliche Eigenschaften wie Silikonkautschuk auf. Borosilikatkautschuk lässt sich wie herkömmlicher Silikonkautschuk verarbeiten und vulkanisieren und wird häufig zur Herstellung von Produkten wie Dichtungsteilen und Isoliermaterialien verwendet, die bei hohen Temperaturen eingesetzt werden müssen.

Polyimid ist ein Polymermaterial mit einer Imidstruktur in der Hauptkette. Seine Molekülstruktur umfasst Hauptstruktureinheiten wie aromatische und heterozyklische Ringe. Polyimid verfügt über die höchste Flammschutzklasse (UL-94), gute elektrische Isolationseigenschaften, mechanische Eigenschaften, chemische Stabilität, Alterungsbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit und geringe dielektrische Verluste. Gleichzeitig verändern sich diese Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich (-269 °C bis 400 °C) nicht signifikant. Daher findet Polyimid breite Anwendung in der Mikroelektronik, der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizin, der Chemie und anderen Bereichen.

Polysilazanpolymer ist eine Art anorganisches Polymermaterial mit wiederholtem Si-N in der Hauptkette des Moleküls. Aufgrund der besonderen chemischen Struktur kann es unter Hochtemperaturbedingungen in Siliciumdioxidkeramik umgewandelt werden. Daher ist Polysilazan aufgrund seiner Hochtemperaturbeständigkeit von großem Anwendungswert. Der Silizium-Stickstoff-Bindungswinkel von Polysilazanharz ist klein und die Molekülbindungsspannung hoch, sodass die Molekülkette nicht so leicht einen Ring bildet und Nebenreaktionen wie Backbiting und Umlagerung während der Molekülpolymerisationsreaktion nicht so leicht auftreten. Es verfügt über eine gute Wärmestabilität. Durch Änderung der Siliziumatom- oder Stickstoffatomsubstituenten kann ein Polysilazanharz mit spezifischen Eigenschaften hergestellt werden, mit ausgezeichneter Hochtemperaturbeständigkeit (1800 °C), hoher Filmhärte, ultradünnem Lack, niedriger Viskosität und ausgezeichneter Haftung auf den meisten Arten von Substraten.

Hitzebeständige Polymerwerkstoffe zeichnen sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Hitzebeständigkeit, hohe Oxidationsstabilität, geringe Kriechneigung und gute Verarbeitungseigenschaften aus. Diese hitzebeständigen Polymerwerkstoffe bieten hervorragende Anwendungsaussichten und bieten dank kontinuierlicher Innovation und Weiterentwicklung Lösungen für zukünftige Hochtemperaturanwendungen.