Úvod do priehľadných technických plastov
Transparentné technické plasty vo všeobecnosti označujú triedu technických plastov s vynikajúcou optickou transparentnosťou, nízkym indexom žltnutia a zákalom, ktoré možno spracovať procesmi formovania, ako je lisovanie, vstrekovanie, extrúzia, 3D tlač atď., a používajú sa hlavne pri výrobe optické komponenty.
Transparentné technické plasty zahŕňajú hlavne polyolefíny, ako sú cyklické olefínové polyméry (COC alebo COP); Polyester, ako je PMMA, PET, PBT, PEN, PC atď.; Polysulfóny, ako je polysulfón (PSF), polyétersulfón (PES) atď.; Polyamid (PA), ako je priehľadný nylon; Transparentné fluoroplasty, ako je poly(vinylidénfluorid hexafluoropropylén) (PVDF HFP) kopolymér a transparentný polyimid (PI).
V praktických aplikáciách môžu byť transparentné technické plasty použité ako samotné technické plasty pri výrobe optických komponentov a tiež ako matrica transparentných kompozitných materiálov v optickom inžinierstve.
V tradičných aplikačných oblastiach môžu byť transparentné technické plasty použité ako šošovky vo výrobe optických komponentov, ako sú okuliare a šošovky, ako transparentné komponenty (svetlá, okenné otvory, interiéry atď.) v oblasti výroby automobilov a lietadiel, ako napr. transparentné tepelnoizolačné materiály (TIM) v oblasti stavebníctva a ako transparentné spotrebné materiály v oblasti aditívnej výroby (3D tlač).
V novovznikajúcej oblasti možno priehľadné technické plasty aplikovať na priehľadný substrát osvetlenia LED diódami, fotokatalytické zariadenia na degradáciu odpadových vôd a optické komponenty flexibilnej elektroniky, flexibilné solárne články, flexibilné senzory a ďalšie zariadenia. Preto sa výskumu a vývoju priehľadných technických plastov v posledných rokoch venuje veľká pozornosť.
Hlavné faktory ovplyvňujúce transparentnosť technických plastov
"Transparentnosť" je vlastnosť s vysokou hodnotou pre väčšinu technických plastov, najmä koncových výrobkov z optických technických plastov. Amorfné technické plasty majú často dobrú optickú priehľadnosť, zatiaľ čo v prípade vysoko kryštalických materiálov, najmä produktov s vysokou hrúbkou, ako sú plastové vstrekované diely, kryštalizácia často vedie k lomu svetla, čím sa priehľadnosť produktov zhoršuje.
Aby boli kryštalické technické plasty transparentné, bežne používanou metódou je zmenšenie veľkosti buniek. Menšie kryštály môžu zabrániť lomu svetla. Okrem toho možno pomocou aditívnej technológie zlepšiť aj priepustnosť svetla niektorých semikryštalických technických plastov.
Pokiaľ ide o PET, pokiaľ nie sú pridané špeciálne prísady na podporu kryštalizácie, PET samotný je tiež materiálom s pomalou kryštalizáciou. Amorfný PET je priehľadný a tvrdý a pri teplote skleného prechodu (Tg) zmäkne (~80 stupňov).
Ak sa však materiál zahreje na 120 ~ 130 stupňov, má tendenciu sa zakaliť v dôsledku tvorby kryštálov. Napríklad pre polyamidové (nylonové) materiály je amorfný nylon skutočne priehľadný a za normálnych podmienok lisovania nebude kryštalizovať, ale semikryštalické technické plasty z nylonu 6 často potrebujú vysokú rýchlosť chladenia a dizajn s tenkou stenou, aby dosiahli transparentnosť.
Ak hrúbka produktu presiahne 1 ~ 1,5 mm alebo je teplota formy pri chladení vysoká, tieto materiály začnú vykazovať zákal súvisiaci s tvorbou kryštálov.
Stručne povedané, pre čisté technické plasty sú hlavným faktorom ovplyvňujúcim ich optickú transparentnosť kryštalické vlastnosti objemu polyméru. V prípade zmesí polymér/polymér je hlavným dôvodom, ktorý ovplyvňuje ich optickú transparentnosť, separácia fáz a rozdiel v indexe lomu spôsobený nesúladom polarity medzi komponentmi.
Pre polymérne/anorganické kompozitné technické plasty je rozptyl svetla spôsobený nesúladom indexu lomu medzi polymérnou matricou a anorganickým výstužným materiálom hlavným faktorom ovplyvňujúcim ich optickú transparentnosť. Stručne povedané, transparentnosť technických plastov úzko súvisí s vlastnosťami polymérnych materiálov a podmienkami spracovania.