Introducción a los plásticos de ingeniería transparentes.
Los plásticos de ingeniería transparentes generalmente se refieren a una clase de plásticos de ingeniería con excelente transparencia óptica, bajo índice de amarillez y turbidez, que pueden procesarse mediante procesos de moldeo como moldeo, inyección, extrusión, impresión 3D, etc., y usarse principalmente en la fabricación de componentes ópticos.
Los plásticos de ingeniería transparentes incluyen principalmente poliolefinas, como polímeros de olefinas cíclicas (COC o COP); Poliéster, como PMMA, PET, PBT, PEN, PC, etc.; Polisulfonas, tales como polisulfona (PSF), polietersulfona (PES), etc; Poliamida (PA), como nailon transparente; Fluoroplásticos transparentes, como el copolímero de poli (fluoruro de vinilideno y hexafluoropropileno) (PVDF HFP) y poliimida (PI) transparente.
En aplicaciones prácticas, los plásticos de ingeniería transparentes se pueden utilizar solo como plásticos de ingeniería en la fabricación de componentes ópticos, y también como matriz de materiales compuestos transparentes en ingeniería óptica.
En los campos de aplicación tradicionales, los plásticos de ingeniería transparentes se pueden utilizar como lentes en los campos de fabricación de componentes ópticos como gafas y lentes, como componentes transparentes (luces, ojos de buey, interiores, etc.) en los campos de la fabricación de automóviles y aviones, como materiales aislantes térmicos transparentes (TIM) en el campo de la construcción, y como consumibles transparentes en los campos de la fabricación aditiva (impresión 3D).
En el campo emergente, los plásticos de ingeniería transparentes se pueden aplicar al sustrato transparente de iluminación con diodos emisores de luz (LED), dispositivos fotocatalíticos de degradación de aguas residuales y componentes ópticos de electrónica flexible, células solares flexibles, sensores flexibles y otros dispositivos. Por lo tanto, la investigación y el desarrollo de plásticos de ingeniería transparentes han recibido amplia atención en los últimos años.
Principales factores que afectan la transparencia de los plásticos de ingeniería.
La "transparencia" es una característica de alto valor para la mayoría de los plásticos de ingeniería, especialmente los productos terminales de plásticos de ingeniería óptica. Los plásticos de ingeniería amorfos suelen tener una buena transparencia óptica, mientras que en el caso de materiales altamente cristalinos, especialmente productos con alto espesor, como piezas de inyección de plástico, la cristalización a menudo conduce a la refracción de la luz, degradando así la transparencia de los productos.
Para hacer transparentes los plásticos de ingeniería cristalinos, el método comúnmente utilizado es reducir el tamaño de la celda. Los cristales más pequeños pueden evitar provocar la refracción de la luz. Además, la transmisión de luz de algunos plásticos de ingeniería semicristalinos también se puede mejorar mediante tecnología aditiva.
Para el PET, a menos que se agreguen aditivos especiales para promover la cristalización, el PET en sí también es un material de cristalización lenta. El PET amorfo es transparente y duro, y se ablanda (~80 grados) a la temperatura de transición vítrea (Tg).
Sin embargo, si el material se calienta a 120 ~ 130 grados, tiende a volverse turbio debido a la formación de cristales. Por ejemplo, para los materiales de poliamida (nylon), el nailon amorfo es verdaderamente transparente y no cristalizará en condiciones normales de moldeo, pero los plásticos de ingeniería de nailon 6 semicristalino a menudo necesitan una velocidad de enfriamiento rápida y un diseño de pared delgada para lograr transparencia.
Si el espesor del producto excede 1~1,5 mm o la temperatura del molde es alta durante el enfriamiento, estos materiales comenzarán a presentar turbidez relacionada con la formación de cristales.
En resumen, para los plásticos de ingeniería puros, el principal factor que afecta su transparencia óptica son las propiedades cristalinas del polímero en masa. Para las mezclas de polímero/polímero, la separación de fases y la diferencia de índice de refracción causada por el desajuste de polaridad entre los componentes son las principales razones que afectan su transparencia óptica.
Para los plásticos de ingeniería compuestos de polímero/inorgánico, la dispersión de la luz causada por la falta de coincidencia del índice de refracción entre la matriz polimérica y el material de refuerzo inorgánico es el principal factor que afecta su transparencia óptica. En resumen, la transparencia de los plásticos de ingeniería está estrechamente relacionada con las propiedades de los materiales poliméricos y las condiciones de procesamiento.