Vespel - Vespel


Struktura vespelu polymer

Vespel je ochranná známka řady odolných a vysoce výkonných polyimid -na základě plasty vyrobeno DuPont. Ten, který je zobrazen ve struktuře vpravo, byl první, který byl uveden na trh.[1]

Vlastnosti a aplikace

Vespel se většinou používá v letecký a kosmický průmysl, polovodič a dopravní technologie. Kombinuje tepelnou odolnost, mazivost, tvarovou stálost, chemickou odolnost a odolnost proti tečení a lze ji použít v nepřátelských a extrémních podmínkách prostředí.

Na rozdíl od většiny plastů neprodukuje významné množství odplyňování i při vysokých teplotách, což je užitečné pro lehké tepelné štíty a kelímek Podpěra, podpora. Také si vede dobře vakuum aplikací až na extrémně nízkou úroveň kryogenní teploty. Vespel však má tendenci absorbovat malé množství vody, což vede k delší době čerpání při umístění ve vakuu.

Ačkoli v každé z těchto vlastností existují polymery převyšující polyimid, jejich hlavní výhodou je Vespel.

Termofyzikální vlastnosti

Vespel se běžně používá jako tepelná vodivost referenční materiál pro testování tepelné izolátory, kvůli vysoké reprodukovatelnost a jeho konzistence termofyzikální vlastnosti. Například vydrží opakované zahřívání až na 300 ° C aniž by se změnily jeho tepelné a mechanické vlastnosti.[Citace je zapotřebí ] Rozsáhlé tabulky měřených tepelná difuzivita, specifická tepelná kapacita a odvozeno hustota, vše jako funkce teplota, byly zveřejněny.[Citace je zapotřebí ]

Magnetické vlastnosti

Vespel se používá v sondách s vysokým rozlišením pro NMR spektroskopie protože to je objemová magnetická susceptibilita (−9.02 ± 0.25×10−6 pro Vespel SP-1 při 21,8 ° C[2]) je blízko k voda na pokojová teplota (−9.03×10−6 při 20 ° C [3]) Záporné hodnoty znamenají, že obě látky jsou diamagnetický. Přizpůsobení objemové magnetické susceptibility materiálů obklopujících NMR vzorek k citlivosti magnetického pole solventní může snížit rozšíření citlivosti čar magnetické rezonance.

Zpracování pro výrobní aplikace

Vespel lze zpracovat přímým formováním (DF) a izostatickým formováním (základní tvary - desky, tyče a trubky). U prototypových množství se pro efektivitu nákladů obvykle používají základní tvary, protože nástroje jsou u dílů DF poměrně drahé. Pro velké měřítko CNC výroby se díly DF často používají ke snížení nákladů na díl na úkor materiál vlastnosti, které jsou horší než u izostaticky vyráběných základních tvarů.[4]

Typy

Pro různé aplikace jsou speciální formulace smíchány / smíchány. Tvary se vyrábějí třemi standardními procesy: 1) lisováním (pro desky a kroužky); 2) izostatickým lisováním (pro tyče); a3) přímé tváření (u malých rozměrů vyráběných ve velkých objemech). Přímo tvarované díly mají nižší výkonové charakteristiky než díly, které byly vyrobeny z lisovaných nebo izostatických tvarů. Izostatické tvary mají izotropní fyzikální vlastnosti, zatímco přímo tvarované a lisované tvary vykazují anizotropní fyzikální vlastnosti.

Některé příklady standardních polyimidových sloučenin jsou:

SP-1 panenský polyimid
poskytuje provozní teploty od kryogenní do 300 ° C (570 ° F), vysoké plazma odpor, stejně jako hodnocení UL pro minimální elektrickou a tepelnou vodivost. Toto je nevyplněná základní polyimidová pryskyřice. Poskytuje také vysokou fyzickou pevnost a maximální prodloužení a nejlepší hodnoty elektrické a tepelné izolace. Příklad: Vespel SP-1.
15% grafitu podle hmotnosti - SP-21
přidáno k základní pryskyřici pro zvýšení odolnosti proti opotřebení a snížení tření v aplikacích jako kluzná ložiska, přítlačné podložky, těsnění kroužky, kluzné bloky a další aplikace opotřebení. Tato sloučenina má nejlepší mechanické vlastnosti z grafitem plněných tříd, ale nižší než čistá třída. Příklad: Vespel SP-21.
40% hmotnostních grafitu - SP-22
pro zvýšenou odolnost proti opotřebení, nižší tření, zlepšenou tvarovou stabilitu (nízký koeficient teplotní roztažnost ) a stabilita proti oxidace. Příklad: Vespel SP-22.
10% PTFE a 15% grafitu podle hmotnosti - SP-211
přidán k základní pryskyřici pro nejnižší koeficient tření v širokém rozsahu provozních podmínek. Má také vynikající odolnost proti opotřebení až do 149 ° C (300 ° F). Typické aplikace zahrnují posuvné nebo lineární ložiska stejně jako mnoho výše popsaných způsobů opotřebení a tření. Příklad: Vespel SP-211.
15% plněné moly (pevné mazivo disulfid molybdeničitý) - SP-3
pro odolnost proti opotřebení a tření ve vakuu a jiných prostředích bez vlhkosti, kde se grafit ve skutečnosti stává abrazivním. Typické aplikace zahrnují těsnění, kluzná ložiska, ozubená kola a další povrchy podléhající opotřebení ve vesmíru, aplikace s ultravysokým vakuem nebo suchým plynem. Příklad: Vespel SP-3.

Údaje o vlastnostech materiálu

Materiálové vlastnosti Vespelu[5] (vyrobeno izostatickým litím + obráběním)
VlastnictvíJednotkyStav testuSP-1SP-21SP-22SP-211SP-3
Materiál výplněnenaplněný15% grafitu40% grafitu10% PTFE, 15% grafit15% disulfid molybdenu
specifická gravitacebezrozměrný1.431.511.651.551.60
koeficient tepelné roztažnosti10−6/K.211–296 K.453427 [6]
296–573 K.5449385452
tepelná vodivostŽ / mKpři 313 K.0.350.871.730.760.47
objem odporΩ mpři 296 K.1014–10151012–1013
dielektrická konstantabezrozměrnýpři 100 Hz3.6213.53
při 10 kHz3.6413.28
při 1 MHz3.5513.41

Reference

  1. ^ [mrtvý odkaz ]"DuPont Science of Vespel".
  2. ^ P. T. Keyser a S. R. Jefferts (1989). "Magnetická citlivost některých materiálů použitých pro konstrukci přístrojů (při 295 K)". Rev. Sci. Instrum. 60 (8): 2711–2714. doi:10.1063/1.1140646.
  3. ^ A. Carlsson, G. Starck, M. Ljungberg, S. Ekholm a E. Forssell-Aronsson (2006). "Přesné a citlivé měření magnetické susceptibility pomocí echo planárního zobrazování". Magn. Reson. Zobrazování. 24 (9): 1179–1185. doi:10.1016 / j.mri.2006.07.005. PMID  17071340.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  4. ^ „Tamshell Materials“. Citováno 22. září 2017.
  5. ^ Souhrn typických vlastností standardních polyimidových pryskyřic SP. DuPont
  6. ^ [mrtvý odkaz ]http://www2.dupont.com/Vespel/en_US/assets/downloads/vespel_s/Vespel_SP-22_DF.pdf