Polyarylate (PAR), còn được gọi là polyester thơm, là một loại nhựa kỹ thuật nhiệt dẻo đặc biệt có vòng thơm và liên kết este trên chuỗi chính của phân tử.
Tính chất của polyarylate PAR
Polyarylate (PAR), còn được gọi là polyester thơm, là một loại nhựa kỹ thuật nhiệt dẻo đặc biệt có vòng thơm và liên kết este trên mạch chính của phân tử. Nó được Công ty Unitika của Nhật Bản công nghiệp hóa vào năm 1973, và tên thương mại là U-polymer. Đây là loại nhựa chịu nhiệt độ cao với hiệu suất toàn diện tuyệt vời.
Polyarylate được tạo ra bằng cách trùng ngưng phenol dihydric và axit dicarboxylic. Sử dụng các phenol dihydric và axit dicarboxylic khác nhau làm nguyên liệu thô, có thể thu được nhiều loại polyarylate khác nhau. Các polyarylate thường được nhắc đến là các polyarylate được trùng ngưng từ hỗn hợp bisphenol A, axit terephthalic và axit isophthalic làm nguyên liệu thô.
PAR có cấu trúc vô định hình tuyến tính, chuỗi chính của phân tử bao gồm phenyl, ether, carbonyl và isopropyl. Các nhóm khác nhau có tác động khác nhau đến tính chất của polyme, nhưng tác động kết hợp của mỗi nhóm làm cho chuỗi chính của PAR có độ cứng cao hơn, độ phân cực nhất định, tính phi tinh thể và độ linh hoạt nhất định.
1. Dữ liệu hiệu suất của một số polyarylate
| Hiệu suất |
U-100
(Cấp chịu nhiệt) |
U-1060
(Điểm tổng quát) |
U-4015
(Cấp độ lưu lượng cao) |
U-8000
(Cấp độ thổi khuôn） |
| Mật độ/(g/cm³) |
1.21 |
1.21 |
1,24 |
1,26 |
| Độ cứng Rockwell (R) |
125 |
125 |
124 |
125 |
Sự hấp thụ nước
(20℃, 24 giờ,%) |
0,26 |
0,25 |
0,20 |
0,15 |
| Tỷ lệ hấp thụ độ ẩm (65%RH, 24h,%) |
0,07 |
0,07 |
0,05 |
0,03 |
| Độ bền kéo/MPa |
71,5 |
75.0 |
83,0 |
72,5 |
| Độ giãn dài (%) |
50 |
62 |
62 |
95 |
| Độ bền uốn/MPa |
97,0 |
95,0 |
115,0 |
113.0 |
| Mô đun uốn/GPa |
1.9 |
1.9 |
2.0 |
1.9 |
| Cường độ nén/MPa |
96,0 |
96,0 |
98,0 |
98,0 |
| Độ bền va đập khía Izod/(J/m) |
150~250 |
250~350 |
250~350 |
80~150 |
| Điện trở suất thể tích/Ω·cm |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
| Điện trở hồ quang/giây |
129 |
129 |
120 |
123 |
| Hằng số điện môi (10⁶Hz) |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
| Tiếp tuyến tổn thất điện môi (10 ⁶ Hz) |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
2. Tính chất cơ học
Polyarylate có khả năng chống rão, chống va đập, phục hồi ứng suất, chống mài mòn tuyệt vời, cũng như độ bền cơ học và độ cứng cao. Polyarylate thể hiện độ bền kéo cao trong phạm vi nhiệt độ rộng. So với polycarbonate, giá trị tuyệt đối của độ bền va đập của polyarylate thấp hơn một chút, nhưng độ phụ thuộc vào độ dày mẫu nhỏ hơn polycarbonate. Khi độ dày trên 6,4mm, độ bền va đập của polyarylate cao hơn polycarbonate. Do đó, polyarylate có thể thể hiện ưu thế vượt trội hơn trong việc chế tạo các sản phẩm dày kích thước lớn.
Polyarylate có đặc tính chống kéo tốt và lượng chảy của chúng rất nhỏ ngay cả khi chịu tải trọng cao tới 21MPa.
Đối với vật liệu polyme, ngoại trừ các vật thể hoàn toàn đàn hồi, biến dạng vĩnh cửu sẽ được tạo ra dưới tác động của ngoại lực. Tuy nhiên, polyarylate cho thấy khả năng phục hồi biến dạng tuyệt vời và tổn thất trễ thấp. Ngay cả trong điều kiện biến dạng lớn, tổn thất trễ của polyarylate vẫn nhỏ hơn nhiều so với polycarbonate và polyoxymethylene. Ngay cả ở nhiệt độ cao hơn, polyarylate vẫn có thể duy trì hiệu suất tuyệt vời này mà không tạo ra biến dạng dư quá mức.
3. Tính chất nhiệt
Polyarylate có vòng benzen dày đặc hơn trong chuỗi chính phân tử, do đó có khả năng chịu nhiệt tuyệt vời. Dưới tải trọng 1,82MPa, nhiệt độ biến dạng nhiệt của polyarylate (U-100) đạt 175℃. Sử dụng phương pháp nhiệt vi sai, nhiệt độ bắt đầu giảm khối lượng là 400℃, nhiệt độ phân hủy là 443℃, và nhiệt độ chuyển thủy tinh của polyarylate (phương pháp DSC) là 193℃, cao hơn polycarbonate khoảng 50℃ và cao hơn polysulfone 3-4℃. Do đó, các tính chất khác nhau của polyarylate ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ hơn polycarbonate và polysulfone, hệ số giãn nở tuyến tính nhỏ và độ ổn định kích thước tốt hơn.
So với một số loại nhựa kỹ thuật khác, polyarylate còn có khả năng chống hàn tuyệt vời và độ co ngót do nhiệt rất thấp.
4. Chống cháy
Polyarylate là một loại nhựa tự dập tắt và không bắt lửa. Nếu không có chất chống cháy, mẫu có độ dày 1,6mm có thể đạt mức UL94V-0. Chỉ số oxy của polyarylate là 36,8. Chỉ số oxy của nó cao hơn chỉ số oxy của các loại nhựa khác (bao gồm cả nhựa có chứa chất chống cháy), ngoại trừ chỉ số oxy của nó thấp hơn polyvinyl clorua chứa halogen, polyvinylidene clorua, polytetrafluoroethylene, polyphenylene sulfide, v.v.
5. Tính chất điện
Tính chất điện của polyarylate tương tự như polyoxymethylene, polycarbonate và polyamide, và điện trở suất của nó đặc biệt tốt. Do polyarylate có độ hút ẩm thấp, tính chất điện của nó cũng rất ổn định trong môi trường ẩm ướt. Hơn nữa, tính chất điện của polyarylate ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Điện trở suất thể tích của polyarylate vẫn có thể duy trì ở mức trên 1014Ω·cm ngay cả ở nhiệt độ cao 160℃.
6. Tính chất hóa học
Polyarylate có khả năng kháng axit và dầu tốt, nhưng khả năng kháng kiềm, kháng nứt ứng suất, kháng hydrocarbon thơm và ketone chưa lý tưởng. Khả năng kháng hóa chất của polyarylate cũng chưa lý tưởng. Polyarylate dòng AX được biến tính bằng sợi carbon đã cải thiện đáng kể khả năng kháng hóa chất và kháng dung môi hữu cơ, đồng thời hiệu suất xử lý cũng được cải thiện đáng kể. Bảng 1-2 liệt kê các đặc tính của polyarylate dòng AX.
7. Các thuộc tính khác
Polyarylate có độ trong suốt tuyệt vời, với chiết suất 1.61, cao hơn polycarbonate và polymethacrylate, và độ truyền sáng đạt 87% ở độ dày 2mm, gần bằng với polycarbonate. Polyarylate có khả năng chống tia cực tím tuyệt vời. Với độ dày 0.1mm, polyarylate có thể chặn hoàn toàn ánh sáng có bước sóng dưới 350nm. Polyarylate là một trong những loại nhựa kỹ thuật có khả năng chống chịu thời tiết tuyệt vời, và khả năng chống chịu thời tiết của nó tốt hơn đáng kể so với polycarbonate.
Đúc và chế biến polyarylate PAR
Điểm nóng chảy của polyarylate khá khác so với nhiệt độ phân hủy nhiệt và có thể được đúc và xử lý bằng các phương pháp gia nhiệt và nóng chảy như phun, đùn và thổi khuôn. Độ nhớt nóng chảy của polyarylate tương đối cao, khoảng 10 lần so với polycarbonate ở cùng nhiệt độ, đòi hỏi nhiệt độ đúc cao hơn để đạt được độ lưu động tốt hơn. Độ lưu động của polyarylate cũng liên quan đến độ dày của sản phẩm. Thông thường, khi độ dày nhỏ hơn 2mm, độ lưu động giảm nhanh chóng. Do đó, khi sử dụng polyarylate để đúc các sản phẩm có thành mỏng, cần áp dụng nhiệt độ và áp suất cao hơn. Một lượng nhỏ nước sẽ gây ra sự phân hủy của polyarylate trong quá trình đúc, vì vậy việc sấy khô polyarylate trước khi đúc là rất quan trọng. Hàm lượng nước thường phải được kiểm soát dưới 0,02% (phần khối lượng). Điều kiện sấy khô thường là 110-140℃, 6 giờ.
1. Ép phun
Polyarylate có thể được đúc phun bằng máy ép phun thông thường, nhưng độ nhớt nóng chảy của nó tương đối cao và nhiệt độ đúc yêu cầu cũng tương đối cao. Để ngăn ngừa vật liệu bị thiêu kết và cacbon hóa, nên tránh sử dụng máy ép phun có van kim. Độ co ngót khi đúc của polyarylate tương tự như polycarbonate, cả hai đều khoảng 0,05%. Thông thường, khuôn ép phun polycarbonate cũng có thể được sử dụng để ép phun polyarylate. Tuy nhiên, đối với các sản phẩm có hình dạng phức tạp hơn, để bù đắp cho độ chảy kém của polyarylate, cổng khuôn, rãnh dẫn, v.v. nên được gia công lớn hơn một chút.
Nhiệt độ khuôn của polyarylate trong quá trình ép phun thường cao. Nếu nhiệt độ khuôn quá thấp, ứng suất dư của sản phẩm sau khi ép phun sẽ lớn, thậm chí có trường hợp nứt vỡ mà không cần tác động bên ngoài. Đối với sản phẩm có độ dày không đều và độ cong vênh nhiều, ứng suất dư thậm chí còn lớn hơn.
2. Ép đùn
So với ép phun, nhiệt độ ép đùn polyarylate thường thấp hơn từ 10 đến 20°C. Độ nhớt nóng chảy của polyarylate tương đối cao. Để cải thiện hiệu quả dẻo hóa, thường nên sử dụng máy đùn có tỷ lệ khung hình, mô-men xoắn và công suất lớn hơn. Ngoài ra, để tránh hiện tượng thiêu kết và cacbon hóa do gia nhiệt cắt, tốc độ trục vít không nên quá cao, và kết cấu trục vít và khuôn nên giảm thiểu các bộ phận dễ bị giữ lại vật liệu.
Sửa đổi và ứng dụng polyarylate PAR
PAR có thể được gia cường bằng sợi thủy tinh, sợi carbon, sợi polyarylamide, sợi gốm, v.v., và cũng có thể được gia cường bằng sợi hỗn hợp và sợi siêu polymer (như sợi polyethylene trọng lượng phân tử cực cao). Sợi thủy tinh là loại sợi gia cường được sử dụng phổ biến nhất. Khi gia cường PAR bằng sợi thủy tinh, cần sử dụng chất liên kết KH-550 để xử lý và thêm một lượng chất ổn định thích hợp. Quy trình sản xuất về cơ bản giống với PC gia cường sợi thủy tinh.
Polyarylate chủ yếu tạo thành hợp kim pha trộn với PET, PBT, PC, PA, nhựa fluoro, v.v., trong đó có hệ thống tương thích với PET, PBT, PC, v.v. và hệ thống không tương thích với PA, nhựa fluoro, v.v.
PAR cải thiện hiệu suất sản phẩm thông qua hợp kim. Hợp kim nhựa dòng PAR/PET có đặc tính độ cứng cao, độ chính xác kích thước cao, độ dị hướng thấp và bề mặt nhẵn. Chúng chủ yếu được sử dụng cho các bộ phận ô tô và một số bộ phận chính xác; PAR/PTFE có thể được sử dụng cho các vật liệu chịu mài mòn bôi trơn không dầu như ổ trục; Hợp kim PAR/PA được sử dụng cho các bộ phận chịu nhiệt và chịu va đập trong ô tô, chẳng hạn như các bộ phận bên trong và bên ngoài như nắp động cơ ô tô và tấm ốp ngoài ô tô, cũng như các bộ phận trượt, bộ phận ngắt mạch, ống lót, v.v.
Phim PAR trong suốt cao mang đến những ứng dụng mới trong lĩnh vực công nghệ quang điện tử. Phim PAR có giá trị lưỡng chiết dưới 10M và có thể được sử dụng để sản xuất phim trễ nhằm loại bỏ hiện tượng méo màu của màn hình tinh thể lỏng. Phim này được sử dụng trong sản xuất màn hình tinh thể lỏng (LCD) và có thể thay thế kính cần thiết cho LCD. Là vật liệu chịu nhiệt độ cao và cực kỳ trong suốt, PAR có thể đáp ứng các yêu cầu của công nghệ sản xuất LCD.
