Inleiding tot transparante technische kunststoffen
Transparante technische kunststoffen verwijzen over het algemeen naar een klasse technische kunststoffen met uitstekende optische transparantie, lage geelheidsindex en waas, die kunnen worden verwerkt door vormprocessen zoals gieten, injectie, extrusie, 3D-printen, enz., en die voornamelijk worden gebruikt bij de productie van optische componenten.
Transparante technische kunststoffen omvatten voornamelijk polyolefinen, zoals cyclische olefinepolymeren (COC of COP); Polyester, zoals PMMA, PET, PBT, PEN, PC, enz.; Polysulfonen, zoals polysulfon (PSF), polyethersulfon (PES), enz.; Polyamide (PA), zoals transparant nylon; Transparante fluorkunststoffen, zoals poly (vinylideenfluoride hexafluorpropyleen) (PVDF HFP) copolymeer, en transparant polyimide (PI).
In praktische toepassingen kunnen transparante technische kunststoffen alleen als technische kunststoffen worden gebruikt bij de vervaardiging van optische componenten, en ook als de matrix van transparante composietmaterialen in de optische techniek.
In de traditionele toepassingsgebieden kunnen transparante technische kunststoffen worden gebruikt als lenzen op het gebied van de productie van optische componenten zoals brillen en lenzen, als transparante componenten (verlichting, patrijspoorten, interieurs, enz.) op het gebied van de auto- en vliegtuigbouw, zoals transparante thermische isolatiematerialen (TIM) in de bouwsector, en als transparante verbruiksartikelen op het gebied van additieve productie (3D-printen).
In het opkomende veld kunnen transparante technische kunststoffen worden toegepast op het transparante substraat van light-emitting diode (LED) verlichting, fotokatalytische afbraakapparatuur voor afvalwater en optische componenten van flexibele elektronica, flexibele zonnecellen, flexibele sensoren en andere apparaten. Daarom heeft het onderzoek en de ontwikkeling van transparante technische kunststoffen de afgelopen jaren uitgebreide aandacht gekregen.
Belangrijkste factoren die de transparantie van technische kunststoffen beïnvloeden
"Transparantie" is een kenmerk met hoge waarde voor de meeste technische kunststoffen, vooral eindproducten voor optische technische kunststoffen. Amorfe technische kunststoffen hebben vaak een goede optische transparantie, terwijl bij zeer kristallijne materialen, vooral producten met een hoge dikte, zoals kunststof injectieonderdelen, kristallisatie vaak leidt tot lichtbreking, waardoor de transparantie van producten wordt verslechterd.
Om kristallijne technische kunststoffen transparant te maken, is de algemeen gebruikte methode het verkleinen van de celgrootte. Kleinere kristallen kunnen het veroorzaken van lichtbreking voorkomen. Bovendien kan de lichttransmissie van sommige semi-kristallijne technische kunststoffen ook worden verbeterd door middel van additieve technologie.
Voor PET is PET zelf, tenzij speciale additieven worden toegevoegd om de kristallisatie te bevorderen, ook een langzaam kristallisatiemateriaal. Amorf PET is transparant en hard en wordt zachter (~80 graden) bij de glasovergangstemperatuur (Tg).
Als het materiaal echter tot 120 ~ 130 graden wordt verwarmd, heeft het de neiging troebel te worden als gevolg van de vorming van kristallen. Voor polyamide (nylon) materialen is amorf nylon bijvoorbeeld echt transparant en zal het niet kristalliseren onder normale vormomstandigheden, maar semi-kristallijne nylon 6 technische kunststoffen hebben vaak een hoge koelsnelheid en een dunwandig ontwerp nodig om transparantie te bereiken.
Als de dikte van het product groter is dan 1 ~ 1,5 mm of de matrijstemperatuur hoog is tijdens het afkoelen, zullen deze materialen troebelheid beginnen te vertonen als gevolg van kristalvorming.
Samenvattend: voor zuivere technische kunststoffen zijn de kristallijne eigenschappen van de polymeermassa de belangrijkste factor die hun optische transparantie beïnvloedt. Voor polymeer/polymeermengsels zijn de fasescheiding en het verschil in brekingsindex, veroorzaakt door de polariteitsmismatch tussen componenten, de belangrijkste redenen die hun optische transparantie beïnvloeden.
Voor polymeer/anorganische composieten technische kunststoffen is de lichtverstrooiing veroorzaakt door de mismatch van de brekingsindex tussen de polymeermatrix en het anorganische versterkingsmateriaal de belangrijkste factor die de optische transparantie beïnvloedt. Kortom, de transparantie van technische kunststoffen hangt nauw samen met de eigenschappen van polymeermaterialen en verwerkingsomstandigheden.