Los fabricantes tienden a utilizar metales como el níquel y el acero inoxidable para aplicaciones de alto rendimiento debido a su mayor resistencia al calor. Por ejemplo, las aleaciones a base de níquel mantienen su resistencia a altas temperaturas, exposiciones térmicas repetidas y entornos con alto contenido de carbono. Los metales tienden a ser más resistentes al calor que los plásticos, pero los ingenieros a menudo pueden beneficiarse del uso de plásticos resistentes al calor para aplicaciones de alto rendimiento.
Los plásticos refractarios son materiales poliméricos que pueden soportar temperaturas de funcionamiento continuas superiores a 300 °F sin afectar negativamente a sus propiedades mecánicas.
Los plásticos resistentes al calor se dividen en dos categorías: termoestables y termoplásticos. Los termoestables son plásticos que se endurecen cuando se calientan y son irreversibles después del endurecimiento. Los termoplásticos de alto rendimiento son plásticos que se derriten cuando se calientan, se solidifican cuando se enfrían y se pueden volver a fundir después de enfriarse. La integridad estructural de los termoplásticos se ve afectada por factores como la temperatura de transición vítrea intrínseca (Tg) y los puntos de fusión de varios materiales. Hay disponibles opciones termoplásticas de alto rendimiento que mantienen la funcionalidad estructural a temperaturas superiores a 150 °C y, a corto plazo, superiores a 250 °C.
Además de la resistencia al calor, exhibe excelentes propiedades como resistencia química, resistencia a la corrosión, reducción de peso, resistencia eléctrica y al calor dependiendo de la composición. Estas diferentes calidades los hacen adecuados para una amplia gama de aplicaciones industriales.
A continuación, nos centramos en algunos de los mejores plásticos resistentes al calor y sus propiedades para ayudar a nuestros lectores a decidir cuál es el adecuado para sus necesidades. También describimos algunas aplicaciones típicas en las que se utilizan plásticos resistentes al calor.
Hay muchos tipos de plásticos resistentes al calor, cada uno con sus propias fortalezas y debilidades, lo que los hace adecuados para diferentes aplicaciones. A continuación se muestra una lista de cuatro plásticos resistentes al calor que se han investigado a fondo.
- PTFE (politetrafluoroetileno)
- PEEK (polieteretercetona)
- PEI (polieterimida)
- PAI (poliamida imida)
Tabla de contenido
PTFE (Politetrafluoroetileno).
El politetrafluoroetileno (comúnmente conocido bajo la marca Teflon™) tiene un bajo coeficiente de fricción y una excelente resistencia química. También tiene una excelente resistencia a la flexión, resistencia eléctrica, resistencia a la intemperie y estabilidad térmica. Las juntas de teflón son adecuadas para temperaturas que van desde -328 °F a 500 °F.
Tiene alta resistencia, excelente resistencia a la intemperie y excelente aislamiento eléctrico incluso en ambientes cálidos y húmedos.
El politetrafluoroetileno se comporta bien a temperaturas muy altas y bajas, pero sus propiedades mecánicas suelen ser diferentes de las de los plásticos a temperatura ambiente. Es sensible a la fluencia, la abrasión y la radiación, y sus vapores pueden ser tóxicos. Además, vale la pena señalar que el costo de procesamiento de PTFE es muy alto.
Cima (PAG.aceite éter éter cetona)
PEEK es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con una estructura semicristalina. Tiene características tales como resistencia química, resistencia al desgaste, resistencia a la fatiga, resistencia a la fluencia y resistencia al calor. Los fabricantes lo utilizan como una alternativa al metal en muchas aplicaciones porque el material es tan fuerte y capaz de soportar entornos hostiles que mantiene su resistencia y adaptabilidad incluso en condiciones ambientales adversas. PEEK tiene un punto de fusión superior a 371 °C y puede soportar temperaturas de hasta 310 °C durante cortos períodos de tiempo. Más importante aún, tiene la mayor resistencia a la tracción ya la flexión de cualquier polímero de alto rendimiento.
Las desventajas de PEEK incluyen la susceptibilidad al ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido clórico, halógenos, sodio y poca resistencia a los rayos UV. También son caros y solo se pueden utilizar en aplicaciones exigentes.
PEI (polieterimida)
PEI (generalmente solo Ultem® como nombre comercial) es uno de los pocos termoplásticos amorfos en el mercado. Es fuerte, químicamente resistente, ignífugo y tiene la fuerza dieléctrica más alta de todos los termoplásticos de alto rendimiento. Este material tiene un punto de fusión muy alto de 219°C y una temperatura máxima de uso continuo de 170°C.
ULTEM es una de las pocas resinas utilizadas en la industria aeroespacial comercial. Supera a otros termoplásticos en términos de resistencia a la fluencia y resiste bien la presencia de una amplia variedad de combustibles y refrigerantes. Sin embargo, tiende a agrietarse en presencia de disolventes clorados polares.
PAI (poliamida imida)
PAI es otro termoplástico de alto rendimiento con resistencia a altas temperaturas, alta estabilidad térmica, excelente resistencia química y resistencia a la abrasión a altas temperaturas hasta 275°C. PAI también exhibe alta resistencia a la tracción y compresión. Las poliamidaimidas se pueden procesar mediante técnicas de moldeo por inyección y compresión. PAI también tiene una excelente estabilidad dimensional debido a su alta resistencia a la compresión, impacto y fluencia.
Aplicaciones de plástico resistente al calor
Los plásticos resistentes al calor vienen en muchas formas diferentes, y estas diferentes formas de materiales se utilizan para fabricar piezas y productos utilizados en muchas industrias diferentes. Por ejemplo:
- Se utiliza para piezas resistentes al calor y al impacto en las industrias aeroespacial, automotriz y del vidrio.
- Se utiliza para componentes resistentes al calor, resistentes a la radiación, altamente aislantes o ciertos componentes conductores en la industria eléctrica y de semiconductores.
- Se utiliza para componentes estériles y antihidrólisis en la industria de dispositivos médicos.
- Componentes de protección radiológica y antirradiación utilizados en la industria de la tecnología nuclear y de rayos X.
- Utilizado en diversos componentes de la industria química.
Los plásticos resistentes al calor juegan un papel importante en muchas industrias. Su estabilidad térmica combinada con otras propiedades favorables los convierte en reemplazos adecuados para los metales en innumerables aplicaciones. Además, su composición puede ser una mejor elección de material. Por ejemplo, en algunos casos, la sustitución de piezas de metal por piezas de plástico puede reducir el peso de los componentes, prolongar su vida útil y mejorar su rendimiento.