Ievads caurspīdīgajā inženierplastmasā
Caurspīdīgā inženierplastika parasti attiecas uz inženiertehnisko plastmasu klasi ar izcilu optisko caurspīdīgumu, zemu dzeltenuma indeksu un miglainību, ko var apstrādāt ar liešanas procesiem, piemēram, formēšanu, iesmidzināšanu, ekstrūzijas, 3D drukāšanu utt., un galvenokārt izmanto plastmasu ražošanā. optiskie komponenti.
Caurspīdīgās inženierplastmasas galvenokārt ietver poliolefīnus, piemēram, cikliskos olefīna polimērus (COC vai COP); Poliesteris, piemēram, PMMA, PET, PBT, PEN, PC utt.; polisulfoni, piemēram, polisulfons (PSF), poliētersulfons (PES) utt.; poliamīds (PA), piemēram, caurspīdīgs neilons; Caurspīdīgas fluorplastmasas, piemēram, poli (vinilidēnfluorīda heksafluorpropilēna) (PVDF HFP) kopolimērs un caurspīdīgs poliimīds (PI).
Praktiski caurspīdīgas inženierplastmasas var izmantot kā inženierplastmasu atsevišķi optisko komponentu ražošanā, kā arī kā caurspīdīgu kompozītmateriālu matricu optiskajā inženierijā.
Tradicionālajās pielietošanas jomās caurspīdīgās inženierplastmasas var izmantot kā lēcas optisko komponentu, piemēram, brilles un lēcu, ražošanas jomās, kā caurspīdīgas sastāvdaļas (gaismas, iluminatori, interjeri utt.) automašīnu un lidmašīnu ražošanā, kā caurspīdīgi siltumizolācijas materiāli (TIM) būvniecības jomā un kā caurspīdīgi palīgmateriāli piedevu ražošanas jomā (3D druka).
Jaunajā jomā caurspīdīgu inženiertehnisko plastmasu var uzklāt uz gaismas diožu (LED) apgaismojuma caurspīdīgā substrāta, fotokatalītiskām notekūdeņu degradācijas ierīcēm un elastīgas elektronikas optiskajiem komponentiem, elastīgām saules baterijām, elastīgiem sensoriem un citām ierīcēm. Tāpēc pēdējos gados liela uzmanība ir pievērsta caurspīdīgās inženierplastmasas izpētei un attīstībai.
Galvenie faktori, kas ietekmē inženierplastmasu caurspīdīgumu
"Caurspīdīgums" ir īpašība ar augstu vērtību lielākajai daļai inženiertehnisko plastmasu, īpaši optiskās inženierplastmasas gala izstrādājumu. Amorfajai inženierplastmasai bieži ir laba optiskā caurspīdīgums, savukārt ļoti kristāliskiem materiāliem, īpaši izstrādājumiem ar lielu biezumu, piemēram, plastmasas iesmidzināšanas detaļām, kristalizācija bieži noved pie gaismas refrakcijas, tādējādi pasliktinot izstrādājumu caurspīdīgumu.
Lai kristālisko inženierplastmasu padarītu caurspīdīgu, parasti izmanto šūnu izmēra samazināšanu. Mazāki kristāli var izvairīties no gaismas refrakcijas. Turklāt dažu daļēji kristālisku inženiertehnisko plastmasu gaismas caurlaidību var uzlabot arī ar piedevu tehnoloģiju.
PET gadījumā, ja vien nav pievienotas īpašas piedevas kristalizācijas veicināšanai, pats PET ir arī lēnas kristalizācijas materiāls. Amorfais PET ir caurspīdīgs un ciets, un stiklošanās temperatūrā (Tg) tas mīkstinās (~80 grādi).
Tomēr, ja materiāls tiek uzkarsēts līdz 120–130 grādiem, tas mēdz kļūt duļķains kristālu veidošanās dēļ. Piemēram, poliamīda (neilona) materiāliem amorfais neilons ir patiesi caurspīdīgs un normālos liešanas apstākļos nekristalizējas, taču puskristāliskajai neilona 6 inženiertehniskajai plastmasai bieži ir nepieciešams ātrs dzesēšanas ātrums un plānas sienas konstrukcija, lai panāktu caurspīdīgumu.
Ja izstrādājuma biezums pārsniedz 1–1,5 mm vai pelējuma temperatūra dzesēšanas laikā ir augsta, šie materiāli sāks parādīties duļķainība saistībā ar kristāla veidošanos.
Rezumējot, attiecībā uz tīru inženiertehnisko plastmasu galvenais faktors, kas ietekmē to optisko caurspīdīgumu, ir polimēru masas kristāliskās īpašības. Polimēru/polimēru maisījumiem galvenie iemesli, kas ietekmē to optisko caurspīdīgumu, ir fāzes atdalīšana un refrakcijas indeksa atšķirība, ko izraisa polaritātes neatbilstība starp komponentiem.
Polimēru/neorganisko kompozītmateriālu inženiertehniskajām plastmasām gaismas izkliede, ko izraisa refrakcijas koeficienta neatbilstība starp polimēra matricu un neorganisko pastiprinošo materiālu, ir galvenais faktors, kas ietekmē tās optisko caurspīdīgumu. Īsāk sakot, inženierplastmasu caurspīdīgums ir cieši saistīts ar polimērmateriālu īpašībām un apstrādes apstākļiem.