Los 5 mejores plásticos resistentes al calor

Los fabricantes tienden a utilizar metales como el níquel y el acero inoxidable para aplicaciones de alto rendimiento porque son muy resistentes al calor. Las aleaciones a base de níquel, por ejemplo, conservan su resistencia en entornos con altas temperaturas, exposición térmica cíclica y altos niveles de carbono. Aunque el metal tiende a ser más resistente al calor que el plástico, hay muchos casos en los que los ingenieros se beneficiarían del uso de plásticos resistentes al calor para sus aplicaciones de alto rendimiento.

Los plásticos resistentes al calor se dividen en dos grandes categorías:termoestables y termoplásticos. Los termoestables son plásticos que se endurecen cuando se exponen al calor y no se pueden remodelar después del curado. Los termoplásticos de alto rendimiento son plásticos que se funden 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 (Tg) y el punto de fusión inherente a cada material. Existen opciones de termoplásticos de alto rendimiento que conservan sus capacidades estructurales por encima de los 150 °C y a corto plazo por encima de los 250 °C.

Además de ser resistentes al calor, estos materiales son resistentes a los productos químicos, resistentes a la corrosión y excelentes aislantes eléctricos y térmicos. Las aplicaciones comunes de alto rendimiento incluyen componentes de pistón en la industria automotriz, conductos de cables en la industria aeroespacial, conectores submarinos en la industria de semiconductores y más. Al diseñar piezas que entrarán en contacto con temperaturas extremadamente altas, los equipos de productos deben considerar la fabricación con estos cinco plásticos resistentes al calor.

Los 5 mejores plásticos resistentes al calor

Los termoplásticos obtienen su resistencia al calor de su estructura molecular. Cuando se agregan anillos aromáticos rígidos a la resina en lugar de grupos alifáticos, la columna vertebral de la cadena molecular se restringe y fortalece de tal manera que se deben romper dos enlaces químicos para romper la cadena. Con esta nueva estructura, la resistencia química y al calor de un termoplástico puede ser igual o mejor que la de un termoestable.

Aquí hay cinco plásticos que pueden soportar el calor.

1. Polieterimida (PEI)

ULTEM®, el nombre comercial de la polieterimida (PEI), es uno de los pocos termoplásticos amorfos disponibles comercialmente en el mercado actual. Es fuerte, resistente a los productos químicos y a las llamas, y ha sido un elemento básico en la industria manufacturera durante más de 35 años. ULTEM se destaca porque tiene la mayor rigidez dieléctrica de cualquier termoplástico de alto rendimiento.

Este material tiene un punto de fusión extremadamente alto de 219 °C y una temperatura máxima de servicio continuo de 170 °C, lo que lo hace ideal para tableros de circuitos, equipos de esterilización de alimentos y, sobre todo, piezas de aeronaves. ULTEM es una de las pocas resinas para uso en la industria aeroespacial comercial:supera a otros termoplásticos en cuanto a resistencia a la fluencia y resiste bien la presencia de diversos combustibles y refrigerantes. Sin embargo, tiende a agrietarse en presencia de disolventes clorados polares. Este material se puede encontrar en bloqueadores de fuego y fundas de asientos de aviones.

ULTEM es bastante caro como muchos de los otros plásticos de esta lista. Además, tiene una resistencia al impacto y una temperatura de uso más bajas que el PEEK.

Ventajas de ULTEM:

• Mejor resistencia a la fluencia que los termoplásticos
• Resiste combustibles y refrigerantes

Desventajas de ULTEM:

• Tiende a agrietarse en presencia de disolventes clorados polares
• Bastante caro

2. Cetona de poliéter éter (PEEK)

PEEK, abreviatura de poliéter éter cetona, es un termoplástico de ingeniería semicristalino de alto rendimiento que es resistente a los productos químicos, el desgaste, la fatiga, la fluencia y el calor. Este material es tan resistente y adaptable a entornos hostiles que los fabricantes lo utilizan como reemplazo del metal en muchas aplicaciones, sin importar la temperatura. PEEK puede soportar temperaturas de hasta 310°C por períodos cortos y tiene un punto de fusión de más de 371°C. Además, tiene la mayor resistencia a la tracción y a la flexión de cualquier polímero de alto rendimiento.

Debido a su durabilidad similar al metal, PEEK se usa ampliamente para una variedad de dispositivos médicos, componentes activos en transmisiones de automóviles y partes exteriores de aviones. Tiene la ventaja adicional de ser fácil de mecanizar mediante moldeo por inyección o extrusión, y el PEEK sólido es compatible con el mecanizado CNC.

Este termoplástico popular tiene un par de pequeños inconvenientes, incluida su susceptibilidad a la luz ultravioleta y ciertos ácidos. Sin embargo, PEEK sigue siendo un termoplástico muy versátil que todos los ingenieros deberían tener en su repertorio.

Ventajas de PEEK:

• Fuerte y adaptable a entornos hostiles
• Máxima resistencia a la tracción y a la flexión
• Capacidades de mecanizado de moldeo por inyección fáciles
• Compatible con mecanizado cnc

Desventajas de PEEK:

• Susceptibilidad a la luz ultravioleta y ciertos ácidos

3. Politetrafluoroetileno (PTFE)

El PTFE, comúnmente conocido como teflón, es un plástico suave, resistente al calor y de baja fricción con una resistencia química excepcional. Tiene alta resistencia a la flexión, resistencia adecuada a la intemperie y buen poder de aislamiento eléctrico en ambientes cálidos y húmedos.

El PTFE es único porque es casi completamente inerte químicamente y altamente insoluble en la mayoría de los solventes, lo que lo hace ideal para aplicaciones de alta temperatura. El PTFE tiene uno de los puntos de fusión más altos de todos los termoplásticos a 327 °C y un rango de temperatura de funcionamiento muy amplio. Es lo suficientemente estable térmicamente para usarse en cualquier lugar entre -200 °C y +260 °C.

El PTFE es más conocido por sus aplicaciones comerciales. También se usa para proteger tuberías de materiales corrosivos, recubrir intercambiadores de calor y proporcionar aislamiento para componentes eléctricos.

El PTFE se destaca a temperaturas extremadamente altas y bajas, pero sus propiedades mecánicas suelen ser inferiores a las de los plásticos comparables a temperatura ambiente. Es sensible a la fluencia, la abrasión y la radiación, y sus vapores pueden ser tóxicos. Además, cabe señalar que el PTFE es bastante caro de procesar.

Ventajas del PTFE:

• Alta resistencia a la flexión
• Resistencia adecuada a la intemperie
• Buena potencia de aislamiento eléctrico en ambientes cálidos y húmedos

Desventajas del PTFE:

• Inferior a los plásticos comparables a temperatura ambiente
• Sensible a la fluencia, la abrasión y la radiación
• Fes puede ser tóxico
• Bastante caro de procesar

4. Polibencimidazol (PBI)

El polibencimidazol (PBI) tiene la mayor resistencia al calor y al desgaste, resistencia y estabilidad de propiedades mecánicas de cualquier termoplástico de ingeniería en el mercado actual. Las fibras de PBI no tienen un punto de fusión conocido, no se queman y no se adhieren a otros plásticos. Este material tiene una temperatura máxima de servicio continuo de 398 °C en ambientes inertes, 343 °C en el aire y un potencial de exposición a corto plazo de hasta 537 °C.

A pesar de todos sus puntos fuertes, PBI es increíblemente caro y difícil de fabricar. Los ingenieros a menudo tienen que usar herramientas de diamante para mecanizar este material, lo que aumenta aún más los costos. Desde el punto de vista del diseño, una de las principales desventajas de PBI es su sensibilidad a la muesca. Los diseñadores de productos deben tener cuidado de evitar todos los bordes o esquinas afiladas y suavizar todos los acabados superficiales.

Ventajas de PBI:

• Alta estabilidad
• Resistencia al calor extremo:la más alta de todos los termoplásticos del mercado actual
• Las fibras no tienen punto de fusión:no se queman ni se adhieren a otros plásticos

Desventajas de PBI:

• Caro y difícil de fabricar
• Alta sensibilidad de muesca

5. Polidiciclopentadieno (pDCPD)

El polidiciclopentadieno (pDCPD) es un polímero termoestable diseñado a medida para brindar una excelente combinación de resistencia química, a la corrosión y al calor, además de rigidez y resistencia al impacto. Este material combina la flexibilidad de moldeo de un termoestable con las características de alto rendimiento de los termoplásticos de ingeniería superior. Tiene una temperatura de deflexión térmica de hasta 120 °C.

pDCPD es único porque prácticamente no tiene limitaciones de tamaño o peso de la pieza:las piezas con espesores de pared variables, nervaduras de refuerzo moldeadas y más no ralentizarán la producción. pDCPD es un material relativamente nuevo y sus aplicaciones son limitadas hasta el momento, pero se muestra prometedor en equipos de procesos químicos resistentes a la corrosión, tanques sépticos y equipos de tratamiento de agua.

Ventajas de pDCPD:

• Combina resistencia química, a la corrosión y al calor
• Sin limitación de tamaño o peso de la pieza:no ralentizará la producción
• Combina flexibilidad de moldeo con alto rendimiento

Desventajas de pDCPD:

• Nuevo material:las aplicaciones son limitadas

¿Pueden los fabricantes mejorar la resistencia al calor?

Los ingenieros y fabricantes pueden aumentar el calor y mejorar el rendimiento de la mayoría de los tipos de plásticos mediante el uso de aditivos y/o estabilizadores térmicos. Los tres tipos más comunes de aditivos son los antioxidantes, los retardantes de llama y los auxiliares de procesamiento. Cada aditivo proporciona una característica diferente y contribuye a la durabilidad de un polímero.

Los estabilizadores térmicos protegen a un polímero del daño por calor durante la fabricación o durante el uso normal de la pieza final, y actualmente se agregan a la mayoría de los polímeros. Los estabilizadores térmicos también pueden preservar la apariencia, la resistencia y la elasticidad del polímero.

Elija un fabricante experto para ayudar con la selección de materiales

Para aplicaciones de alta temperatura, cualquiera de estos plásticos de alto rendimiento realmente puede soportar el calor. Sin embargo, no vale cualquier material. Los ingenieros deben investigar para asegurarse de elegir el plástico resistente al calor que mejor se adapte a su aplicación particular. Si los ingenieros eligen el material equivocado, corren el riesgo de comprometer la funcionalidad de su pieza y tener que empezar desde cero.

Un socio de fabricación experimentado como Fast Radius puede hacer que el proceso de selección de materiales no tenga estrés gracias a nuestros servicios de asesoramiento de ingeniería expertos. Podemos ayudar a cualquier equipo de producto a elegir el material adecuado para su pieza y requisitos únicos.

Más allá de la selección de materiales, nuestro equipo de ingenieros y diseñadores experimentados está preparado para agilizar el proceso de desarrollo de productos y entregar piezas de calidad superior a precios asequibles y plazos ultrarrápidos, para que cada cliente pueda estar seguro de que está obteniendo el mejor producto por la mejor oferta. . Contáctenos hoy para una cotización.

Para obtener más guías de materiales e información sobre la fabricación con plásticos, consulte el centro de recursos de Fast Radius.

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