پلاستیک Polysulfone (PSU) یک ماده با کارایی بالا است که به دلیل دوام آن در شرایط شدید شناخته شده است. از ابزارهای پزشکی گرفته تا قطعات هوافضا ، PSU استحکام باورنکردنی ، مقاومت در برابر گرما و ثبات شیمیایی را ارائه می دهد. در این پست ، شما در مورد خواص منحصر به فرد PSU Plastic و اینکه چرا این انتخاب برتر در صنایع مختلف است ، می آموزید.
پلاستیک PSU چیست؟
PSU یا Polysulfone یک ترموپلاستیک با کارایی بالا است که به دلیل خاصیت عالی آن شناخته شده است. این مجموعه از واحدهای تکراری از گروه های سولفون و حلقه های معطر تشکیل شده است و یک ساختار پلیمری قوی و پایدار ایجاد می کند.
این ترکیب شیمیایی منحصر به فرد ویژگی های برجسته خود را به PSU می دهد ، مانند:
در مقایسه با سایر ترموپلاستیک ها ، PSU به دلیل توانایی خود در حفظ خواص خود در محدوده درجه حرارت گسترده ، از هم جدا می شود. این امر می تواند در برابر دمای -150 درجه فارنهایت (-100 درجه سانتیگراد) تا 300 درجه فارنهایت (150 درجه سانتیگراد) مقاومت کند و این امر را برای برنامه های کاربردی مناسب می کند.
| ویژگی | PSU | PVC | ABS |
| حداکثر دمای سرویس (درجه سانتیگراد) | 150 | 60 | 80 |
| مقاومت کششی (MPA) | 70 | 50 | 45 |
| مدول خمشی (GPA) | 2.48 | 2.4 | 2.3 |
جدول 1: مقایسه PSU با سایر ترموپلاستیک ها
PSU متعلق به خانواده ترموپلاستیک آمورف است. این بدان معنی است که برخلاف پلاستیک های نیمه کریستالی ، ساختار مولکولی آن به طور تصادفی ترتیب داده می شود. ماهیت آمورف PSU به آن کمک می کند:
شفافیت
ثبات ابعادی
خواص ایزوتروپیک
سهولت پردازش
آرایش مولکولی تصادفی به PSU اجازه می دهد تا هنگام گرم شدن به تدریج نرم شود و آن را برای ترموفرمینگ و سایر روشهای پردازش مناسب کند.
شکل 1: نمایش ساده ساختار مولکولی PSU
خواص پلاستیک PSU
پلاستیک PSU به دلیل خاصیت استثنایی آن مشهور است. این ترکیب منحصر به فرد از خصوصیات مکانیکی ، حرارتی ، شیمیایی و الکتریکی را ارائه می دهد که آن را به عنوان انتخاب برتر برای کاربردهای مختلف تبدیل می کند.
خصوصیات مکانیکی
استحکام کششی بالا: PSU دارای مقاومت کششی 10،200 psi (70 مگاپاسکال) است. این بدان معنی است که می تواند بدون شکستن در برابر نیروهای کششی قابل توجه مقاومت کند.
قدرت انعطاف پذیر عالی: با مقاومت خمشی 15400 psi (106 مگاپاسکال) ، PSU می تواند در برابر نیروهای خمشی فوق العاده مقاومت کند. شکل خود را در زیر بار حفظ می کند.
مقاومت در برابر ضربه خوب: PSU دارای قدرت ضربه IZOD است که 1.3 فوت-پوند در/در (69 J/m) است. این می تواند اثرات ناگهانی را بدون ترک خوردگی یا خرد کردن جذب کند.
قدرت فشاری بالا: PSU می تواند در برابر نیروهای فشاری تا 13.900 psi (96 مگاپاسکال) مقاومت کند. این امر باعث می شود تا برنامه هایی که ممکن است در معرض نیروهای خرد کننده قرار بگیرد ، مناسب باشد.
خواص حرارتی
مقاومت در برابر دمای بالا: PSU می تواند خواص خود را در دمای بالا حفظ کند. دمای سرویس مداوم 285 درجه فارنهایت (140 درجه سانتیگراد) دارد.
ثبات حرارتی عالی: خواص PSU در محدوده درجه حرارت گسترده پایدار است. دمای انحراف حرارت آن 358 درجه فارنهایت (181 درجه سانتیگراد) در 66 psi و 345 درجه فارنهایت (174 درجه سانتیگراد) در 264 psi است.
ضریب کم انبساط حرارتی خطی: PSU دارای CLTE کم از 3.1 10 10^-5 در/در/درجه فارنهایت (5.6 10 10^-5 m/m/° C) است. این بدان معنی است که با نوسانات دما حداقل تغییرات بعدی را تحت تأثیر قرار می دهد.
مقاومت شیمیایی
مقاومت در برابر اسیدها ، قلیایی ها و محلول های نمک: PSU می تواند در معرض قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی مختلف باشد. در برابر اسیدهای معدنی ، قلیایی و محلول های نمک مقاوم است.
محدودیت ها: PSU در برابر استرها ، کلر و هیدروکربنهای معطر مقاوم نیست. این مواد شیمیایی می توانند باعث تخریب یا انحلال مواد شوند.
خاصیت الکتریکی
قدرت دی الکتریک خوب: PSU دارای قدرت دی الکتریک 425 V/MIL (16.7 کیلو ولت در میلی متر) است. این عایق الکتریکی عالی را فراهم می کند.
خواص عایق: مقاومت الکتریکی بالای PSU و ثابت دی الکتریک کم آن را به یک عایق مناسب تبدیل می کند. می توان از آن در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی استفاده کرد.
خواص اضافی
عقب ماندگی شعله ذاتی: PSU ذاتاً مقاوم در برابر شعله است. این رتبه بندی قابل اشتعال UL94 V-0 را بدون نیاز به مهارکننده های اضافی شعله مطابقت می دهد.
تغییرات درجه مواد غذایی: برخی از نمرات PSU سازگار با FDA هستند. آنها می توانند در برنامه های تماس با مواد غذایی استفاده شوند.
ماشینکاری خوب: PSU را می توان با استفاده از تکنیک های معمولی ماشینکاری کرد. این امکان را برای ایجاد قطعات و قطعات پیچیده فراهم می کند.
ویژگی های مهم دیگر ارزش
ثبات بعدی: PSU ابعاد خود را با گذشت زمان و در شرایط مختلف حفظ می کند. جذب رطوبت کم و کوچک شدن حداقل دارد.
شفافیت: PSU با رنگ کهربا نیمه شفاف است. این امر امکان بازرسی بصری از محتویات در برنامه های خاص را فراهم می کند.
مقاومت در برابر تابش: PSU مقاومت خوبی در برابر تابش دارد. این امر می تواند در معرض قرار گرفتن در معرض پرتوهای گاما و سایر اشکال تابش بدون تخریب قابل توجهی مقاومت کند.
| خاصیت | ارزش |
| استحکام کششی | 10،200 PSI (70 MPa) |
| قدرت انعطاف پذیری | 15،400 psi (106 MPa) |
| IZOD Impact (شکاف) | 1.3 فوت-پوند/در (69 J/m) |
| قدرت فشاری | 13،900 PSI (96 MPa) |
| دمای خدمات مداوم | 285 درجه فارنهایت (140 درجه سانتیگراد) |
| دمای انحراف گرما (66 psi / 264 psi) | 358 درجه فارنهایت (181 درجه سانتیگراد) / 345 درجه فارنهایت (174 درجه سانتیگراد) |
| ضریب انبساط حرارتی خطی | 3.1 x 10^-5 in/in/° F (5.6 10 10^-5 m/m/° C) |
| قدرت دی الکتریک | 425 V/MIL (16.7 کیلو ولت در میلی متر) |
جدول: خصوصیات کلیدی پلاستیک PSU
برنامه های Polysulfone (PSU)
پلاستیک Polysulfone (PSU) به دلیل خاصیت عالی حرارتی ، مکانیکی و شیمیایی آن به طور گسترده ای در صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. بیایید برخی از برنامه های اصلی آن را کشف کنیم.
مراقبت های پزشکی و بهداشتی
PSU به دلیل توانایی مقاومت در برابر عقیم سازی مکرر ، اطمینان از ایمنی و دوام ، در زمینه پزشکی مورد علاقه است.
موارد عقیم سازی : PSU به دلیل مقاومت در برابر گرما و توانایی تحمل استریل شدن بخار مکرر ، برای موارد عقیم سازی پزشکی مناسب است.
ابزارهای دندانپزشکی : در ابزارهای مختلف دندانپزشکی استفاده می شود ، PSU قدرت و مقاومت لازم را در برابر فرآیندهای عقیم سازی ارائه می دهد.
دستگاه های پزشکی : ثبات شیمیایی PSU آن را برای اجزای موجود در دستگاه هایی که نیاز به عقیم سازی مداوم دارند ، ایده آل می کند.
هوافضا و اتومبیل
استحکام و مقاومت PSU در برابر محیط های شدید آن را به یک ماده برای هوافضا و قطعات خودرو تبدیل می کند.
فضای داخلی هواپیما : PSU در فضای داخلی هواپیما استفاده می شود که در آن مقاومت ، مقاومت در برابر گرما و عقب ماندگی شعله بسیار مهم است.
چرخ دستی های پذیرایی : ماهیت و دوام سبک آن ، PSU را برای چرخ دستی های پذیرایی هواپیمایی ایده آل می کند.
یاتاقان ها و چرخ دنده های دقیق : چقرمگی PSU عملکرد صاف در یاتاقان های خودرو و چرخ دنده های دقیق را حتی تحت استرس تضمین می کند.
برق و الکترونیک
قدرت دی الکتریک PSU و خواص عایق ، آن را در الکترونیک و کاربردهای الکتریکی ارزشمند می کند.
اتصالات : PSU اغلب در اتصالات الکتریکی استفاده می شود و عایق و دوام بسیار خوبی را ارائه می دهد.
بدنهای سیم پیچ : مقاومت آن در برابر گرما و مواد شیمیایی باعث می شود که در تجهیزات الکتریکی برای بدن کویل مناسب باشد.
مؤلفه های عایق : PSU ماده انتخاب قطعات عایق در دستگاه های مختلف الکترونیکی است.
صنعت مواد غذایی
PSU به لطف مقاومت شیمیایی و نمرات سازگار با FDA ، برای استفاده در مواد غذایی و آماده سازی مواد غذایی بی خطر است.
اتصالات آب گرم : معمولاً در اتصالات آب گرم به دلیل توانایی آن در تحمل درجه حرارت بالا بدون تخریب استفاده می شود.
مانیفولد های لوله کشی : دوام PSU آن را برای لوله کشی مانیفولد ، به ویژه آنهایی که در معرض آب گرم هستند ، ایده آل می کند.
سینی های سرویس غذا : سینی های مواد غذایی PSU سبک ، بادوام و قادر به مقاومت در برابر درجه حرارت بالا در آشپزخانه های تجاری هستند.
تصفیه و تصفیه آب
مقاومت PSU در برابر مواد شیمیایی و درجه حرارت بالا آن را به یک انتخاب عالی برای اجزای تصفیه آب تبدیل می کند.
| کاربردی | مؤلفه های مثال |
| پزشکی | موارد عقیم سازی ، ابزارهای دندانپزشکی ، دستگاه ها |
| هوا و فضا | فضای داخلی هواپیما ، چرخ دستی ها ، یاتاقان ها |
| الکترونیک | اتصالات ، بدنه های سیم پیچ ، عایق |
| صنعت مواد غذایی | اتصالات آب گرم ، سینی ها ، منیفولدها |
| تصفیه آب | لوله ها ، فلنج ها ، قطعات پمپ |
اصلاحات Polysulfone (PSU)
در حالی که PSU در حال حاضر دارای خواص چشمگیر است ، می توان از طریق اصلاحات مختلف افزایش یافت. این سازگاری ها به PSU اجازه می دهد تا برای برنامه ها و صنایع خاص تنظیم شود.
مخلوط برای خواص پیشرفته
مخلوط کردن PSU با سایر پلیمرها راهی مؤثر برای بهبود عملکرد آن است. دو ترکیب مشترک عبارتند از:
ترکیب PSU/PA:
مخلوط کردن PSU با پلی آمیدها (PA) خصوصیات جریان و چقرمگی آن را تقویت می کند.
ماهیت نیمه کریستالی PA همچنین مقاومت شیمیایی مخلوط را بهبود می بخشد.
این ترکیبات نقاط قوت هر دو ماده را ترکیب می کند و در نتیجه یک کامپوزیت با خواص کلی بهبود یافته است.
مخلوط PSU/PC:
ترکیب PSU با پلی کربنات (PC) می تواند ضمن حفظ عملکرد مکانیکی ، خصوصیات جریان خود را بهبود بخشد.
با این حال ، به دلیل ماهیت آمورف PC ، در مقاومت شیمیایی بهبود قابل توجهی وجود ندارد.
این مخلوط ها در جایی مفید هستند که پردازش بهتر بدون قربانی کردن قدرت مکانیکی مورد نیاز باشد.
مواد افزودنی متناسب
ترکیب مواد افزودنی در PSU می تواند خواص آن را بیشتر کند. یک رویکرد متداول استفاده از پرکننده ها است:
پرکننده ها:
افزودن پرکننده ها به PSU می تواند استحکام مکانیکی و مقاومت شیمیایی آن را بهبود بخشد.
پرکننده های رایج شامل الیاف شیشه ای ، الیاف کربن و پرکننده های معدنی مانند تالک یا کربنات کلسیم است.
انتخاب پرکننده بستگی به تقویت خاصیت خاص مورد نظر و الزامات برنامه دارد.
| پرکننده | تقویت املاک |
| الیاف شیشه ای | افزایش استحکام کششی و خمشی ، بهبود ثبات بعدی |
| الیاف کربن | نسبت قدرت به وزن بالا ، هدایت حرارتی و الکتریکی بهبود یافته |
| تالک | افزایش سفتی ، بهبود مقاومت در برابر حرارت ، ثبات بعدی بهتر |
| کربنات کلسیم | افزایش سفتی ، بهبود مقاومت در برابر ضربه ، کاهش هزینه |
جدول: پرکننده های مشترک مورد استفاده در PSU و پیشرفت های خاص آنها
اصلاحات خاص کاربرد
PSU را می توان برای تأمین نیازهای منحصر به فرد صنایع مختلف سفارشی کرد. دو نمونه قابل توجه عبارتند از:
هوافضا:
در برنامه های هوافضا ، PSU اغلب برای بهبود عقب ماندگی شعله و انتشار دود خود اصلاح می شود.
مواد افزودنی مانند ترکیبات فسفر یا نانوکلایز می توانند برای تقویت این خصوصیات گنجانیده شوند.
علاوه بر این ، از تقویت کننده هایی مانند الیاف کربن می توان برای افزایش نسبت قدرت به وزن PSU برای اجزای هواپیمای سبک استفاده کرد.
پزشکی:
برای کاربردهای پزشکی ، PSU ممکن است اصلاح شود تا زیست سازگاری و استریلیزاسیون آن بهبود یابد.
مواد افزودنی ضد میکروبی می تواند برای جلوگیری از رشد باکتری ها و سایر میکروارگانیسم ها در دستگاه های پزشکی گنجانیده شود.
ماتریس پلیمر همچنین می تواند برای اطمینان از سازگاری با روشهای مختلف عقیم سازی مانند اتوکلاو یا تابش گاما مناسب باشد.
اینها فقط چند نمونه از نحوه اصلاح PSU برای صنایع خاص است. تطبیق پذیری PSU امکان سفارشی سازی بی شماری را فراهم می کند ، و آن را به یک ماده ارزشمند برای طیف گسترده ای از برنامه ها تبدیل می کند.
ملاحظات طراحی
هنگام طراحی محصولات با پلاستیک PSU ، چندین عامل مهم برای اطمینان از عملکرد بهینه در نظر گرفته شده است.
ثبات ابعادی
PSU به دلیل ارزش دارد و ضریب پایین انبساط حرارتی ، آن را برای قطعاتی که نیاز به حفظ ابعاد دقیق دارند ، ایده آل می کند.
| PSU | پلاستیک PSU | ترموپلاستیک جایگزین |
| ضریب انبساط حرارتی | کم | بالاتر (کمتر پایدار) |
| تحمل دما | تا 160 درجه سانتیگراد | در بسیاری از مواد پایین تر |
الزامات شفافیت
در حالی که PSU نیمه شفاف است ، ماشینکاری می تواند بر وضوح آن تأثیر بگذارد.
محدودیت های زیست محیطی
PSU برای استفاده طولانی مدت در فضای باز بدون محافظت مناسب نیست.
عدم مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش : قرار گرفتن در معرض نور UV می تواند PSU را تخریب کند و منجر به تغییر رنگ و عملکرد تضعیف شده شود. این بهترین استفاده در داخل خانه یا با پوشش های محافظ است.
قابلیت آب و هوا : PSU در محیط هایی با قرار گرفتن در معرض زیاد در برابر نور خورشید یا هوای شدید عملکرد ضعیفی دارد. مواد یا روکش های جایگزین باید برای برنامه های در فضای باز در نظر گرفته شود.
ملاحظات هزینه
در حالی که PSU عملکرد بالایی را ارائه می دهد ، در مقایسه با سایر ترموپلاستیک ها با قیمت بالاتری قرار می گیرد.
| مواد | هزینه | مناسب بودن |
| PSU | بالاتر | با کارایی بالا و درجه حرارت بالا |
| چند کربنات | معتاد | با هدف عمومی ، درجه حرارت پایین |
| اکریلیک | پایین | استفاده از شفافیت ، استفاده در فضای باز |
ماشینکاری دقیق پلاستیک PSU
دستیابی به ماشینکاری دقیق پلاستیک PSU نیاز به بررسی دقیق چندین عامل دارد. بازپخت ، ماشینکاری بهترین شیوه ها و پیشگیری از آلودگی برای نتایج بهینه بسیار مهم است.
بازپخت
بازپرداخت یک فرآیند حیاتی در ماشینکاری دقیق پلاستیک PSU است. این امر به رفع فشارهای داخلی کمک می کند که می تواند منجر به ترک خوردگی یا نارسایی زودرس شود.
ضرورت و استانداردهای عملیاتی برای فرآیندهای بازپرداخت استرس قابل تحمل نیست. پروتکل های بازپرداخت مناسب اطمینان حاصل می کنند که قطعات PSU ماشینکاری شده پایداری بعدی و خواص مکانیکی خود را با گذشت زمان حفظ می کنند.
ماشینکاری بهترین روشها
انتخاب خنک کننده های مناسب و زیر بهترین روش ها برای نتایج بهینه ماشینکاری ضروری است.
خنک کننده های مناسب:
خنک کننده های محلول در آب ، مانند هوای تحت فشار و اسپری ، برای ماشینکاری PSU مناسب هستند.
آنها پایان های بهینه سطح را ارائه می دهند و تحمل های نزدیک را حفظ می کنند.
از استفاده از خنک کننده های مبتنی بر نفت خودداری کنید ، زیرا می توانند به PSU حمله و تخریب کنند.
گسترش زندگی ابزار:
انتخاب مناسب خنک کننده نه تنها نتایج ماشینکاری بهتر را تضمین می کند بلکه باعث افزایش عمر ابزار می شود.
خنک کننده ها گرما و اصطکاک را در حین ماشینکاری کاهش می دهند و به حداقل می رسد سایش در ابزارهای برش.
این منجر به عمر طولانی تر ابزار ، کاهش هزینه های جایگزینی ابزار و بهبود کارایی کلی ماشینکاری می شود.
| نوع خنک کننده | مناسب بودن | مزایای |
| خنک کننده های محلول در آب و غیر آروماتیک | بسیار مناسب | سطح بهینه بهینه ، تحمل نزدیک |
| آب و هوای تحت فشار | بسیار مناسب | کاهش گرما و اصطکاک ، عمر ابزار طولانی |
| خنک کننده های مبتنی بر نفت | مناسب نیست | می تواند PSU را حمله و تخریب کند |
جدول: مناسب بودن و مزایای خنک کننده برای ماشینکاری PSU
جلوگیری از آلودگی
پیشگیری از آلودگی هنگام ماشینکاری PSU ، به ویژه برای صنایع دارای نیازهای پاکیزگی دقیق مانند هوافضا و پزشکی بسیار مهم است.
نمونه های مصور از خطرات آلودگی فلزی عبارتند از:
یک سازنده دستگاه پزشکی ذرات فلزی تعبیه شده در اجزای PSU ماشینکاری را پیدا کرد و منجر به فراخوان محصول و خسارات مالی قابل توجهی شد.
یک شرکت هوافضا به دلیل آلودگی فلز ، خرابی زودرس قطعات PSU را تجربه کرده و در نتیجه نگرانی های ایمنی و تعمیرات پرهزینه است.
برای جلوگیری از چنین حوادثی ، اقدامات دقیق کنترل آلودگی را مانند:
تمیز کردن و نگهداری مناسب تجهیزات ماشینکاری
بازرسی منظم از قطعات ماشینکاری شده برای آلاینده ها
استفاده از سیستم های تصفیه HEPA برای حفظ یک محیط ماشینکاری تمیز
پیروی دقیق به پروتکل های پاکیزگی و روشهای عملیاتی استاندارد
پایان
پلاستیک Polysulfone (PSU) از نظر درجه حرارت بالا و مقاومت شیمیایی آن ایستادگی می کند . این قدرت مکانیکی و ثبات بعدی را ارائه می دهد و آن را برای صنایعی مانند هوافضا و وسایل پزشکی مناسب می کند.
هنگام انتخاب PSU ، هزینه تعادل و عملکرد . قیمت بالاتر PSU ممکن است همیشه برای برنامه های کمتر خواستار لازم نباشد. مناسب پردازش و پیشگیری از آلودگی برای به حداکثر رساندن عملکرد آن مهم است.
نکات: شما شاید به همه پلاستیک ها علاقه مند باشید
