Guía de plásticos de alta temperatura para la ingeniería moderna

Los plásticos de ingeniería especiales representan el nivel más alto dentro del mundo de los polímeros. Estos materiales mantienen estabilidad por encima de 150°C, ofrecen gran resistencia mecánica, estabilidad dimensional, resistencia química y excelentes propiedades eléctricas. Gracias a ello se utilizan ampliamente en aeronáutica, electrónica, automoción, dispositivos médicos y otras industrias avanzadas.

Entre ellos destacan el PAEK, PI, LCP, PPS, PSU y PPA, materiales capaces de reemplazar metales y cerámicos mientras permiten diseños ligeros y resistentes al calor.

1. Poliariletercetona (PAEK)

PAEK posee anillos aromáticos con enlaces éter y cetona, proporcionando combinación de rigidez y flexibilidad. Las variantes PEEK y PEKK difieren en el contenido de cetona.

Propiedades clave
• Estabilidad térmica entre -200°C y 260°C
• Bajo CTE (20-40×10⁻⁶/°C)
• Resistencia química sobresaliente
• Alta resistencia y excelente comportamiento a fatiga

Procesamiento
Moldeo por inyección (380-420°C), compresión y fabricación aditiva. Los desafíos incluyen la alta temperatura de fusión y tensiones internas, resueltos mediante recocido y moldes optimizados.

Aplicaciones
Componentes aeroespaciales, implantes ortopédicos, conectores de alta temperatura, piezas de turbocompresores y compuestos reforzados con fibra de carbono.

2. Poliamida-imida (PI)

PI contiene una estructura aromática rígida con anillos imida. Existen versiones termoestables y termoplásticas.

Propiedades clave
• Tg hasta 374°C
• Descomposición por encima de 500°C
• Constante dieléctrica de 2.92
• Alta resistencia química y radiación

Procesamiento
Imidización de PAA para películas, moldeo (300–400°C) y recubrimientos. El control de humedad es esencial.

Aplicaciones
FPC, materiales 5G, separadores de baterías, dispositivos médicos y componentes resistentes al calor.

3. Polímero de cristal líquido (LCP)

LCP está compuesto por mesógenos rígidos que forman estructuras ordenadas, lo que genera propiedades anisotrópicas y un excelente rendimiento a altas frecuencias.

Propiedades clave
• Baja constante dieléctrica (~2.9 a 10 GHz)
• Pérdidas mínimas (0.0025)
• Expansión térmica muy baja (~10×10⁻⁶/°C)
• Alta resistencia química

Procesamiento
Inyección (310–350°C), películas sopladas, estirado biaxial y colada en fusión. Desafíos: líneas de soldadura débiles y control de orientación.

Aplicaciones
Antenas 5G, conectores de alta velocidad, FCCL, partes aeronáuticas y equipos médicos.

4. Polisulfuro de fenileno (PPS)

PPS consiste en anillos bencénicos alternados con átomos de azufre, proporcionando alta cristalinidad y estabilidad térmica.

Propiedades clave
• Cristalinidad hasta 65%
• Estabilidad dimensional excelente
• Resistencia térmica prolongada por encima de 260°C
• Excelente aislamiento eléctrico

Procesamiento
Inyección (280-360°C), recubrimientos en polvo, moldeo por compresión y extrusión. Se mejora la fragilidad mediante refuerzo de fibra de vidrio.

Aplicaciones
Carcasas aeroespaciales, sistemas de combustible, conectores eléctricos, sustratos para microondas, separadores de baterías.

5. Polisulfona (PSU)

PSU combina grupos sulfonados y éter, proporcionando resistencia térmica y buena fluidez.

Propiedades clave
• Resistencia a tracción ~84 MPa
• Módulo ~2.65 GPa
• Elongación hasta 80%
• Alta resistencia al impacto

Procesamiento
Inyección (380°C), extrusión, soplado. Problemas como fluencia y baja resistencia UV se resuelven mediante fibras de vidrio y recubrimientos.

Aplicaciones
Equipos médicos, membranas de filtración, iluminación, conectores y envases alimentarios.

6. Poliamida semiaromática (PPA)

PPA combina diaminas alifáticas con ácidos aromáticos, logrando equilibrio entre resistencia y rendimiento térmico.

Propiedades clave
• Resistencia 80–92 MPa
• Módulo 1.2–1.8 GPa
• Resistencia térmica hasta 280°C
• Buen aislamiento eléctrico

Procesamiento
Inyección (~310°C), extrusión y compresión. La alta viscosidad se resuelve con PA6I o ajustes de moldeo.

Aplicaciones
Componentes electrónicos de automóviles, piezas para SMT, partes aeronáuticas y conectores de carga para vehículos eléctricos.

Tendencias futuras

• Diseño molecular avanzado y enlaces reversibles
• Reducción de costos mediante monómeros biobasados
• Materiales más sostenibles y reciclables
• Compuestos avanzados y multifuncionales