اختصاصی بسپار/ مقابله مواد گرمانرم با شرایط بحرانی در فرآیند

بسپار/ایران پلیمردر این مقاله، گزارشی از محصولات جدید با قابلیت تحمل دماها و ولتاژهای بیشتر، محافظت جریان الکتریکی و تاخیراندازی شعله که از نیازهای عملیاتی مواد جدید با کارایی عالی هستند آورده شده است.

قطعات برای صنایع خودروسازی، الکترونیک و هوانوردی و هم‌‌چنین برای اتصال به اینترنت اشیا هم‌‌چنان نازک‌تر، سبک‌تر و کوچک‌تر می‌شوند و نیاز به بسپارها و آمیزه‌های مقاوم در برابر دمای بالا را افزایش می‌دهند. جدیدترین پیشرفت‌های مواد برای حفظ پایداری و یکپارچگی مکانیکی در حوزه‌‌های کاربردی طراحی شده‌اند که تحت توان و ولتاژ بالاتر هستند، ضمن این‌‌که ویژگی‌های عملکردی دیگری از تاخیراندازی شعله تا محافظ تداخل الکترومغناطیسی (EMI) تا مقاومت در برابر رطوبت و غیره را نشان می‌دهند.
شرکت Freudenberg Sealing Technologies تولیدکننده مواد با کارایی عالی و محصولات پیشرفته برای بخش خودرو و صنعت عمومی، یک ماده گرمانرم قابل اتصال عرضی برای قالب‌گیری تزریقی تولید کرده است که در برابر ذوب شدن در دماهای شدید تا 1200 درجه سلسیوس مقاومت می‌کند.

به گفته متخصص مواد گرمانرم شرکت Truxius، مواد جدید Quantix Ultra بر پایه پلی‌کتون و پلی‌اتر اتر کتون (PEEK) است که در برابر دما مقاوم هستند و فرمول‌‌بندی آن بر اساس افزودن دقیق پرکننده‌هایی مانند الیاف شیشه یا الیاف کربن که پایداری مکانیکی آن را حتی در گرمای بسیار زیاد تقویت می‌کنند، ساخته شده است. اتصالات عرضی زنجیر‌های مولکولی بسپار ضمانت می‌کند که محصول حتی در شرایط سخت نیز شکل خود را حفظ می‌کند.
شرکت Truxius اعلام داشت که مواد در دماهای بالا ذوب یا مشتعل نمی‌‌شوند. در عوض، رفتار کشسانی از خود نشان می‌دهد که می‌تواند با یک لاستیک مقایسه شود. شرکت Truxius هم‌‌چنین می‌گوید که دمای گذار شیشه‌ای آن 53 کلوین بالاتر از انواع آمیزه‌های بر پایه PEEK است، که به این معنی است که صلبیت و محافظت در برابر شعله خود را در مدت زمان بسیار طولانی‌تری حفظ می‌کند.
در آزمون‌‌های آزمایشگاهی، یک نمونه ماده با ضخامت 2 میلی‌متر در برابر شعله ی مشعلی با دمای 1200 درجه سلسیوس به مدت بیش از 25 دقیقه مقاومت کرد (شکل 1). در آزمایش‌‌های بیشتر شبیه‌‌سازی انتشار ذرات داغ تحت فشار بالا، که ممکن است در صورت تخلیه ناگهانی گازهای موجود در خانک باتری رخ دهد، Quantix Ultra در آزمون تنش به مدت 20 ثانیه مقاومت کرد. درحالی‌‌که یک نمونه آلومینیومی با ضخامت 2 میلی‌متر در شرایط مشابه در عرض 2 تا 3 ثانیه از بین رفت.

ماده Quantix Ultra شرکت Freudenberg می‌تواند سدگرهای محافظت در برابر شعله را برای سامانه خنک‌کننده باتری‌های لیتیومی برای خودروهای برقی تولید کند. از فوریه 2024، این ماده برای اولین بار در تولید توسط یک تامین‌‌کننده به یک خودروساز بین‌‌المللی به عنوان یک سدگر محافظ در برابر شعله برای قطعات سامانه خنک‌‌کننده در یک باتری لیتیومی EVs استفاده می‌شود، جایی‌‌که دماهای باتری‌های پیشرانه (drive) را تنظیم می‌کند.
شرکت بیان کرد که این ماده به شکل‌‌های هندسی خاص محدود نمی‌شود و بیشترین آزادی طراحی ممکن را در تولید قالب‌گیری تزریقی فراهم می‌کند. خواص مواد آمیزه‌ی ثبت شده را می‌توان برای یک کاربرد خاص تنظیم کرد. به عنوان مثال، می‌توان آن را برای استفاده در دستگاه‌های برقی باتری به‌‌صورت فیلم‌‌ها فراورش کرد. سایر کاربردهای آن شامل محفظه‌های واحدهای منبع تغذیه، خطوط انتقال، عایق کابل، پوشش‌های محفظه باتری و اجزای موتورهای برقی است. می‌توان از آن برای پوشش‌های ریل رسانا یا شینه‌ها (busbars) استفاده کرد، زیرا بسپار یک عایق برق عالی است و به جلوگیری از اتصال کوتاه کمک می‌کند. تراشه‌های نصب را می‌توان در طول تولید، بدون مشکل به قسمت مورد نظر متصل کرد.
تولیدQuantix Ultra با مزایای مرتبط با سایر گرمانرم‌ها رقم می‌خورد و امکان تولید مجموعه‌ای از هندسه‌های بزرگ را در حجم‌های بالا و با زمان چرخه کوتاه، فراهم می‌کند. فرایند اتصال عرضی با یک عامل اتصال‌دهنده‌ی عرضی ویژه ترکیب شده درون مواد در راستای فرایندهای قالب‌گیری تزریقی استاندارد، به‌‌دست می‌آید. این اتصال با سایر فرایندهای اتصال عرضی که برای گرمانرم‌ها در مجاورت با پرتوهای گاما یا استفاده از حلال‌ها اتفاق می‌افتد، مقایسه می‌شود. طبق گفته شرکت، این ماده دارای دمای ذوب حدود 220 درجه سلسیوس با دمای سیلندر 230 تا 240 درجه سلسیوس است.
هم‌‌چنین شرکت Freudenberg اشاره کرد که این ماده در مقایسه با پلی‌آمید 6.6 معمول، ردپای دی‌‌اکسید کربن کمتری را نشان می‌‌دهد. شرکت بیان کرد ضریب انتشار 61 درصد کمتر است و نشان‌‌دهنده 8/2 کیلوگرم دی‌‌اکسید کربن به ازای هر کیلوگرم دانه (granulate) است.
شرکت Syensqo، کسب‌وکار تخصصی سابق Solvay، گفت که روند نازک‌تر و کوچک‌تر شدن قطعات قالب‌گیری‌ خودرویی و الکترونیکی هم‌‌چنان باعث پیشرفت در پلاستیک‌های مقاوم در دمای بالا می‌شود. کاهش اندازه قطعه یک موضوع حیاتی برای وسایل نقلیه برقی (e-mobility) حتی مهم‌تر از گذشته و یک نکته کلیدی در افزایش ولتاژ است. انتظار می‌رود تا پایان این دهه، ساختار‌های 800 ولتی حدود 25 درصد بازار را به خود اختصاص دهند. برخی از سازندگان خودرو در حال حاضر روی سازه‌های مبتنی بر ولتاژ 1000 ولت و بالاتر کار می‌کنند. شرکت Syensqo گفت که این افزایش ولتاژ به آمیزه‌سازی مواد جدید نیاز دارد تا ایمنی خودروها و مسافران به خطر نیافتد.
جدیدترین پیشنهادات شرکت Syensqo شامل گونهG-330 HH بسپار بلور مایع (LCP) به نام Xydar برای اجزای باتری وسایل نقلیه‌ی برقی (EV) مقاوم در برابر دمای زیاد است (شکل 2). این گونه جدید مواد، نیازهای چالش‌‌برانگیز گرمایی و عایق را به ویژه برای صفحات پودمان باتری وسایل نقلیه‌ی برقی که با سامانه‌های ولتاژ بالاتر کار می‌کنند، برطرف می‌کند.
به گفته این شرکت، تولید این ماده نشان‌‌دهنده روندی است که خودروسازان در حال حرکت از 400 ولت به 800 ولت در نسل بعدی خودروها هستند، که به دلیل مقررات جدید در اروپا، چین، ایالات متحده و سایر کشورها، الزامات ایمنی را در قطعات باتری افزایش می‌دهند. تحمل دما از 300 درجه سلسیوس تا 1000 درجه سلسیوس برای یک بازه طولانی تا 15 دقیقه است.

برگرداننده: مهندس مهتاب قاسمی تودشکچوئی
Email: [email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 263 ماهنامه بسپار که در نیمه مهر ماه 1403 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.