Въведение в прозрачните инженерни пластмаси
Прозрачните инженерни пластмаси обикновено се отнасят до клас инженерни пластмаси с отлична оптична прозрачност, нисък индекс на пожълтяване и мътност, които могат да бъдат обработени чрез процеси на формоване като формоване, инжектиране, екструзия, 3D печат и т.н., и използвани главно в производството на оптични компоненти.
Прозрачните инженерни пластмаси включват главно полиолефини, като циклични олефинови полимери (COC или COP); Полиестер, като PMMA, PET, PBT, PEN, PC и др.; Полисулфони, като полисулфон (PSF), полиетерсулфон (PES) и др.; Полиамид (PA), като прозрачен найлон; Прозрачни флуоропластики, като кополимер на поли (винилиден флуорид хексафлуоропропилен) (PVDF HFP) и прозрачен полиимид (PI).
В практически приложения прозрачните инженерни пластмаси могат да се използват само като инженерни пластмаси при производството на оптични компоненти, а също и като матрица от прозрачни композитни материали в оптичното инженерство.
В традиционните области на приложение прозрачните инженерни пластмаси могат да се използват като лещи в производствените области на оптични компоненти като очила и лещи, като прозрачни компоненти (светлини, илюминатори, интериори и т.н.) в областите на производството на автомобили и самолети, като прозрачни топлоизолационни материали (TIM) в областта на строителството и като прозрачни консумативи в областта на адитивното производство (3D принтиране).
В нововъзникващото поле прозрачните инженерни пластмаси могат да бъдат приложени към прозрачния субстрат на светодиодно осветление (LED), устройства за фотокаталитично разграждане на отпадъчни води и оптични компоненти на гъвкава електроника, гъвкави слънчеви клетки, гъвкави сензори и други устройства. Ето защо изследванията и развитието на прозрачни инженерни пластмаси получиха голямо внимание през последните години.
Основни фактори, влияещи върху прозрачността на инженерните пластмаси
„Прозрачността“ е характеристика с висока стойност за повечето инженерни пластмаси, особено оптични пластмасови терминални продукти. Аморфните инженерни пластмаси често имат добра оптична прозрачност, докато за силно кристални материали, особено продукти с голяма дебелина, като пластмасови части за шприцване, кристализацията често води до пречупване на светлината, като по този начин влошава прозрачността на продуктите.
За да се направи кристалната инженерна пластмаса прозрачна, често използваният метод е да се намали размерът на клетката. По-малките кристали могат да избегнат причиняването на пречупване на светлината. В допълнение, пропускливостта на светлина на някои полукристални инженерни пластмаси също може да бъде подобрена чрез адитивна технология.
За PET, освен ако не се добавят специални добавки за насърчаване на кристализацията, самият PET също е материал с бавна кристализация. Аморфният PET е прозрачен и твърд и ще омекне (~80 градуса) при температурата на встъкляване (Tg).
Въпреки това, ако материалът се нагрее до 120~130 градуса, той има тенденция да стане мътен поради образуването на кристали. Например, за полиамидни (найлонови) материали, аморфният найлон е наистина прозрачен и няма да кристализира при нормални условия на формоване, но полукристалните найлон 6 инженерни пластмаси често се нуждаят от бърза скорост на охлаждане и дизайн на тънка стена, за да постигнат прозрачност.
Ако дебелината на продукта надвишава 1~1,5 mm или температурата на матрицата е висока при охлаждане, тези материали ще започнат да се появяват мътни, свързани с образуването на кристали.
За да обобщим, за чистите инженерни пластмаси, основният фактор, влияещ върху тяхната оптична прозрачност, са кристалните свойства на полимерната маса. За полимер/полимерни смеси разделянето на фазите и разликата в индекса на пречупване, причинени от несъответствието на полярността между компонентите, са основните причини, които влияят върху тяхната оптична прозрачност.
За полимерни/неорганични композитни инженерни пластмаси, разсейването на светлината, причинено от несъответствието на индекса на пречупване между полимерната матрица и неорганичния армиращ материал, е основният фактор, влияещ върху оптичната прозрачност. Накратко, прозрачността на инженерните пластмаси е тясно свързана със свойствата на полимерните материали и условията на обработка.