Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Инженерные пластики. Часть 5

Эти высокотемпературные сульфоновые полимеры являются прозрачными и полностью аморфными и могут быть обработаны в расплаве путем литья под давлением и экструзии. Они демонстрируют высокие тепловые характеристики, хорошую прочность, жесткость и диэлектрические свойства в широком диапазоне температур. Также им свойственны устойчивость к гидролизу горячей водой и паром, отличная стойкость к кислотам и основаниям и высокое сопротивление воспламеняемости. Тепловые характеристики материала в сочетании с его хорошей прочностью и жесткостью, стабильностью размеров и сопротивлением ползучести открывают возможности для высокотемпературных применений литья под давлением, которые традиционно ограничивались наполненными полукристаллическими полимерами. Применение полибифенилдисульфонов включает возможности замены металлов, а также высокоэффективных термореактивных смол в широком спектре технических применений. Это касается применения в автомобильной, аэрокосмической, электротехнической, электронной и других промышленных областях.

В конце 1920-х годов У. Каротерс и его исследовательская группа из компании «Дюпон» исследовали образование полиэфира в результате реакции алифатической дикарбоновой кислоты с диолами. Было обнаружено, что эти алифатические полиэфиры являются неадекватными в качестве предшественников волокон из-за их низких температур плавления. Алифатические сложные полиэфиры были придуманы для замены пластиков с гораздо более низкими значениями Tm (температуры плавления). Термопластичные полиэфиры появились в 1941 году, когда Уинфилд и Диксон из DuPont при повторном исследовании сложных полиэфиров в качестве предшественников волокон заменили терефталевую кислоту на ранее исследованные алифатические двухосновные кислоты и обнаружили высокоплавкие кристаллические полимеры. ICI, DuPont и другие компании разработали эти полимеры в виде известных полиэфирных волокон и пленок. Уинфилд и Диксон быстро поняли, что полиэтилентерефталат (ПЭТ) на основе этиленгликоля и терефталевой кислоты лучше всего подходит для волокон. ПЭТ демонстрирует Tg 70 °С и Tm 265 °С.

Очевидное решение состояло в том, чтобы использовать горячие формы и удерживать детали в форме до завершения процесса кристаллизации. Постотжиг также позволяет продолжить кристаллизацию. Эти подходы, особенно с включением стекловолокна, привели к получению приемлемых по качеству деталей, но при экономически неприемлемых циклах формования. С другой стороны, некоторые разработчики пытались использовать очень низкомолекулярные изделия из ПЭТ, которые кристаллизовались быстрее, однако из-за их низкой молекулярной массы этим продуктам не хватало необходимых свойств. Поэтому был проведен широкий поиск таких вещей, как зародышеобразователи и ускорители кристаллизации. Улучшенный состав для литья под давлением из ПЭТ был представлен компанией DuPont в 1978 году под торговой маркой Rynite. Ряд других компаний последовал за DuPont. Формовочные смеси на основе ПЭТ получают всё большее признание, но фактический объем относительно невелик. В то время как другие компании искали способы увеличения скорости кристаллизации ПЭТ, химики из Celanese обратили свое внимание на PBT и обнаружили, что он отвечает всем требованиям для формования. Базовая композиция патентов на вещества давно истекла на PBT, когда Celanese попытали удачу на рынке в 1970 году с помощью PBT, усиленного стекловолокном, обозначенного X-917.

Этот формованный состав PBT впоследствии стал доступен под торговой маркой Celanex. Eastman Kodak последовал за Celanese в начале 1971 года, а позже в том же году General Electric Company последовали за Eastman Kodak с полиэфирной смолой PBT под торговой маркой Valox. С тех пор дюжина или более компаний по всему миру вошли (и некоторые впоследствии вышли) в этот бизнес. По сути, PBT, по-видимому, обладает уникальным и благоприятным балансом свойств между нейлонами и ацетальными смолами. Он имеет относительно низкое влагопоглощение, чрезвычайно хорошее самосмазывание, сопротивление усталости, устойчивость к растворителям и хорошее сохранение механических свойств при повышенных температурах. Сохранение свойств вплоть до точки плавления кристаллов превосходно, если полимер усилен стекловолокном. Очень быстрые циклы формования от холодных до умеренно нагретых форм дополняют картину. Ключевые рынки включают автомобильные элементы (особенно детали под капотом), которые требуют термостойкости и устойчивости к растворителям, электрические и электронные устройства и элементы (например, компьютерные клавиатуры), электроинструменты, мелкие и крупные компоненты приборов, а также спортивные товары.