Revisión de Resinas Compuestas Termoplásticas

En los últimos años, los compuestos termoplásticos reforzados con fibra basados en resinas termoplásticas han ganado popularidad, con investigadores e industrias de todo el mundo enfocándose en desarrollar estos materiales de alto rendimiento. Los procesos de moldeo termoplástico más comunes incluyen el moldeo por compresión, el moldeo por inyección de resina, el enrollado de filamentos y la pultrusión. Elegir el tipo adecuado de resina plástica es crucial en estos procesos, ya que afecta directamente las características y el rendimiento del producto final. Cada tipo de resina ofrece una variedad de ventajas, lo que permite a los fabricantes adaptar su selección de materiales a requisitos específicos del producto.

Resinas Termoplásticas Comunes para Composites

Las resinas termoplásticas de alto rendimiento más comunes—Polieteretercetona (PEEK), Polieterquetonaquetona (PEKK), Poliamida-imida (PAI), Sulfuro de polifenileno (PPS), Polieterimida (PEI), Polietersulfona (PES), y Polímero de Cristal Líquido (LCP)—se desempeñan bien en ambientes de alta temperatura. Una vez endurecidas, no absorben agua ni se degradan en condiciones de humedad. Estas resinas, reforzadas con fibras de alto rendimiento, extienden la vida útil de los preimpregnados sin refrigeración y exhiben excelente resistencia al impacto y amortiguación de vibraciones. También ofrecen oportunidades para el uso de contenido reciclado y simplifican el reciclaje de desechos y estructuras de chatarra.

Resina de Polieteretercetona (PEEK)

La resina PEEK tiene una alta temperatura de transición vítrea (143°C) y un punto de fusión (334°C), lo que la hace confiable para aplicaciones que requieren resistencia al calor. También posee excelente resistencia al creep, alta resistencia a la tracción y es ecológica.

Aplicaciones Comunes: El PEEK se utiliza ampliamente en los campos aeroespacial, automotriz, biomédico y eléctrico. Es adecuada para la fabricación de cojinetes, cables aislados, engranajes de seguridad, bombas, partes de maquinaria pesada, válvulas, compresores, semiconductores, etc. Los principales productores de PEEK en China incluyen Kangsheng New Materials, Water Co., Zhongyan ZYPEEK Co., ARKPEEK y Zhaomin Technology.

Resina de Polieterquetonaquetona (PEKK)

El PEKK es un polímero alto compuesto de éter de difenilo y cloruro de isoftaloilo o cloruro de tereftaloilo, con una unidad repetitiva que contiene un enlace éter y dos enlaces cetona en su estructura de cadena principal.

Propiedades: La resina PEKK ofrece una resistencia extremadamente alta a la temperatura, con temperaturas de uso a largo plazo de 250~260°C y uso a corto plazo hasta 300°C. Tiene alta rigidez, resistencia a la tracción, resistencia a la compresión, resistencia al impacto, excelente resistencia al fuego, retardancia de llama inherente y baja emisión de humo. También tiene una resistencia química superior, fuerza dieléctrica, propiedades de aislamiento y resistencia a la fricción.

Aplicaciones Comunes: El PEKK se utiliza en materiales de aislamiento estructural y eléctrico de alta temperatura, recubrimientos antiadherentes, composites termoplásticos de fibra de carbono, filamentos y polvos para impresión 3D, productos moldeados por inyección, tableros extruidos, películas electrónicas y más. Se aplica ampliamente en la industria aeroespacial, impresión 3D, electrónica 5G, extracción de petróleo y gas, dispositivos médicos, implantes dentales y óseos, y vehículos de nueva energía. Shandong Kangsheng New Material Co. es actualmente la única empresa nacional con derechos de propiedad intelectual independientes y la capacidad de producir PEKK.

Resina de Poliamida-imida (PAI)

La resina PAI, un polímero alto con anillos de imida alternados y enlaces de amida, tiene una fuerza inigualable entre los plásticos industriales no reforzados, con una resistencia a la tracción que excede los 172 MPa y una temperatura de distorsión térmica de 274°C bajo una carga de 1.8 MPa.

Propiedades: La PAI conserva las excelentes propiedades de las poliimidas, como resistencia al calor, propiedades mecánicas, resistencia al creep, resistencia a la radiación y estabilidad química, mientras que es más fácil de procesar. También tiene mejor rigidez y estabilidad química en comparación con las poliimidas y es más soluble en disolventes orgánicos.

Aplicaciones Comunes: La PAI se adhiere bien a metales y otros materiales, lo que la hace adecuada para su uso en recubrimientos de alambre esmaltado, barnices de impregnación, películas, laminados, recubrimientos y adhesivos. Por ejemplo, los alambres esmaltados hechos de PAI se utilizan en motores de buceo en el mar de clase H, laminados en placas de circuito impreso y enchufes, y películas como materiales de envoltura aislante.

Resina de Sulfuro de Polifenileno (PPS)

El PPS, la resina termoplástica más utilizada entre los sulfidos de poliarileno (PAS), está compuesto de anillos de benceno alternados y átomos de azufre para. La estructura rígida de los anillos de benceno le da una alta cristalinidad y resistencia a la corrosión, mientras que los enlaces de sulfuro flexibles y la retardancia de llama inherente garantizan que cumpla con la resistencia al fuego del nivel UL-94-V0 sin retardantes de llama añadidos.

Aplicaciones Comunes: Las resinas PPS modificadas pueden usarse en plásticos de ingeniería, fibras, películas y recubrimientos en varios campos. Los principales productores de PPS en China incluyen Zhejiang NHU, Chongqing Polyseal, Shandong Sainji, Guangdong Hongshu, Zhuhai Changxian, Jiangsu Ouruida, Suzhou Napol, Sichuan Zhongke Xingye y Chengdu Letian Plastics.

Resina de Polieterimida (PEI)

La PEI, conocida como Polieterimida, es un plástico de ingeniería termoplástico amorfo de color ámbar con enlaces de éter flexibles (-R-O-R-) introducidos en las moléculas de cadena larga de poliimida rígida. Combina grupos funcionales de amina aromática con enlaces de éter, ofreciendo una alternativa termoplástica de menor costo y mayor rendimiento a otras poliimidas aromáticas.

Aplicaciones Comunes: La PEI se utiliza en las industrias de electrónica, eléctrica y aeroespacial como un sustituto del metal en productos tradicionales y artículos de la vida diaria. Notablemente, puede reemplazar metales en la fabricación de conectores de fibra óptica, optimizando estructuras de componentes, simplificando procesos de fabricación y ensamblaje, y reduciendo los costos finales del producto en aproximadamente un 40%. Los composites de PEI con fibra de carbono se utilizan en varios componentes de helicópteros, y la espuma de PEI se usa como material de aislamiento y insonorización en maquinaria de transporte y aeronaves.

Polímero de Cristal Líquido (LCP)

El LCP, un poliéster totalmente aromático, presenta estructuras moleculares únicas con orientación molecular de largo alcance unidimensional o bidimensional, ofreciendo alta resistencia al calor, alto módulo, baja viscosidad de fusión, mínima expansión térmica, baja pérdida dieléctrica y alta resistencia.

Aplicaciones Comunes: El LCP se utiliza en plásticos de ingeniería, películas y fibras. Las aplicaciones incluyen conectores de alta velocidad, vibradores de antenas de estaciones base 5G y materiales de sustrato FCCL para antenas. Los principales productores nacionales de LCP incluyen Kingfa Sci. & Tech., Water New Material, Shanghai Prite, Nantong Haidi, Nanjing Qingyan, Ningbo Haigera y Ningbo Ju Jia New Material.

Ventajas del Moldeo de Composites Termoplásticos

1, Flexibilidad de Diseño: Los materiales termoplásticos proporcionan una flexibilidad de diseño inigualable, permitiendo a los fabricantes crear formas complejas, texturas y diseños personalizados utilizando tecnología de termoformado. Esta versatilidad los hace ideales para producir productos intrincados y visualmente atractivos adaptados a las necesidades específicas del cliente.

2, Rentabilidad: Las resinas plásticas termoformadas son económicamente ventajosas, ya que implican costos mínimos de moldes y configuración, lo que las hace adecuadas para la producción a pequeña y gran escala. Además, la naturaleza liviana de los materiales termoplásticos ayuda a reducir los costos de transporte y manejo.

3, Reciclabilidad y Sostenibilidad: Muchas resinas termoplásticas utilizadas en el termoformado son conocidas por su reciclabilidad y sostenibilidad, cumpliendo con la creciente demanda de prácticas de fabricación respetuosas con el medio ambiente. Estas resinas pueden reciclarse y reutilizarse fácilmente, reduciendo el impacto ambiental y promoviendo una economía circular. Al utilizar varios tipos de materiales termoplásticos en el termoformado, los fabricantes contribuyen a una producción sostenible y reducen las huellas de carbono.