Connaissances sur les plastiques résistants à la chaleur

Les fabricants ont tendance à utiliser des métaux tels que le nickel et l'acier inoxydable pour des applications hautes performances en raison de leur haute résistance à la chaleur. Par exemple, les alliages à base de nickel conservent leur résistance dans un environnement à haute température, à exposition cyclique à la chaleur et à forte teneur en carbone. Bien que les métaux aient tendance à être plus résistants à la chaleur que les plastiques, dans de nombreux cas, les ingénieurs peuvent bénéficier de l'utilisation de plastiques résistants à la chaleur pour leurs applications hautes performances.

Les plastiques résistants à la chaleur sont des matériaux polymères qui peuvent supporter des températures de fonctionnement continu allant jusqu'à 300 °F et plus sans aucun impact négatif sur leurs propriétés mécaniques.

Les plastiques résistants à la chaleur sont divisés en deux catégories :les plastiques thermodurcissables et les thermoplastiques. Les plastiques thermodurcissables sont des plastiques qui durcissent lorsqu'ils sont chauffés et ne peuvent pas être remodelés après durcissement. Les thermoplastiques hautes performances sont des plastiques qui fondent lorsqu'ils sont chauffés, deviennent solides lorsqu'ils sont refroidis et peuvent être refondus après refroidissement. L'intégrité structurelle des thermoplastiques est affectée par des facteurs tels que la température de transition vitreuse inhérente (Tg) et le point de fusion de divers matériaux. Il existe des options pour les thermoplastiques hautes performances qui conservent leurs capacités structurelles au-dessus de 150 °C et à court terme au-dessus de 250 °C.

En plus de la résistance à la chaleur, ils peuvent également présenter une résistance chimique, une résistance à la corrosion, un faible poids de matériau, une résistance électrique et thermique et d'autres caractéristiques favorables, en fonction de leur composition. Ces différentes qualités les rendent adaptés à une large gamme d'applications industrielles.

Ci-dessous, nous nous concentrons sur certains des meilleurs plastiques résistants à la chaleur et leurs caractéristiques pour aider les lecteurs à déterminer celui qui convient à leurs besoins. En outre, nous décrivons également certaines applications typiques où des plastiques résistants à la chaleur sont utilisés.

Il existe de nombreux types de plastiques résistants à la chaleur, chacun présentant des avantages et des inconvénients uniques, ce qui le rend adapté à différentes applications. Vous trouverez ci-dessous une liste de 4 plastiques résistants à la chaleur qui ont fait l'objet de recherches approfondies :

• PTFE (Polytétrafluoroéthylène)
• PEEK (polyétheréthercétone)
• PEI (polyétherimide)
• PAI (polyamide-imide)

PTFE (Polytétrafluoroéthylène).

Le polytétrafluoroéthylène, généralement connu sous le nom de marque Teflon™, a un faible coefficient de frottement et une résistance chimique élevée. Il présente également une excellente résistance à la flexion, une résistance électrique, une résistance aux intempéries et une stabilité thermique. Les joints en téflon conviennent à la plage de température de -328 °F à 500 °F.

Il a une bonne résistance, une résistance suffisante aux intempéries et une bonne isolation électrique dans les environnements chauds et humides.

Le polytétrafluoroéthylène fonctionne bien à des températures extrêmement élevées et basses, mais ses propriétés mécaniques ne sont généralement pas celles des plastiques à température ambiante. Il est sensible au fluage, à l'abrasion et aux radiations, et sa fumée peut être toxique. De plus, il convient de noter que le coût de traitement du PTFE est assez élevé.

COUP D'OEIL ( P olyétheréthercétone)

Le PEEK est un thermoplastique technique de haute performance à structure semi-cristalline. Il présente les caractéristiques de résistance chimique, de résistance à l'abrasion, de résistance à la fatigue, de fluage et de résistance à la chaleur. Ce matériau est très résistant et peut résister à des environnements difficiles. Les fabricants l'utilisent donc comme substitut du métal dans de nombreuses applications, car ils permettent au matériau de rester solide et adaptable dans des conditions environnementales difficiles. Le PEEK peut résister à des températures allant jusqu'à 310°C pendant une courte période, avec un point de fusion supérieur à 371°C. Plus important encore, il possède la résistance à la traction et à la flexion la plus élevée de tous les polymères hautes performances.

Certains des inconvénients du PEEK comprennent la sensibilité à l'acide sulfurique, à l'acide nitrique, à l'acide chlorique, aux halogènes et au sodium, et une faible résistance à la lumière ultraviolette. Il est également coûteux, il ne peut donc être utilisé que dans des applications exigeantes.

PEI (polyétherimide)

PEI (généralement uniquement Ultem® comme nom de marque) est l'un des rares thermoplastiques amorphes sur le marché. Il est solide, résistant aux produits chimiques, ignifuge et possède la résistance diélectrique la plus élevée de tous les thermoplastiques haute performance. Ce matériau a un point de fusion extrêmement élevé de 219 °C et une température maximale de fonctionnement continu de 170 °C.

L'ULTEM est l'une des rares résines utilisées dans l'industrie aérospatiale commerciale. Elle bat les autres thermoplastiques en termes de résistance au fluage et se conserve bien en présence de divers carburants et liquides de refroidissement. Cependant, il a tendance à se fissurer en présence de solvants chlorés polaires.

PAI (polyamide-imide)

Le PAI est un autre thermoplastique haute performance avec une résistance à haute température, une stabilité thermique élevée, une bonne résistance chimique et une résistance à l'usure à haute température jusqu'à 275°C. Le PAI présente également une résistance élevée à la traction et à la compression. Le polyamide-imide peut être traité par des techniques de moulage par injection et compression. Le PAI présente également une excellente stabilité dimensionnelle en raison de sa grande résistance à la compression, aux chocs et au fluage.

Applications en plastique résistant à la chaleur

Les plastiques résistants à la chaleur se présentent sous de nombreuses formes, et ces différentes formes de matériaux sont utilisées pour fabriquer des pièces et des produits utilisés dans un large éventail d'industries. Par exemple :

• Utilisé dans les pièces résistantes à la chaleur et aux chocs dans les industries aérospatiale, automobile et du verre.
• Utilisé pour les composants résistants à la chaleur, aux rayonnements, hautement isolants ou conducteurs spécifiques dans les industries électriques et des semi-conducteurs.
• Utilisé pour la stérilisation et les composants anti-hydrolyse dans l'industrie des dispositifs médicaux.
• Composants de radioprotection et anti-radiations utilisés dans les industries de l'énergie nucléaire et de la technologie des rayons X.
• Utilisé dans divers composants de l'industrie chimique.

Les plastiques résistants à la chaleur jouent un rôle vital dans de nombreuses industries. Leur stabilité thermique combinée à d'autres propriétés avantageuses en font des substituts appropriés pour les métaux dans d'innombrables applications. De plus, selon leur composition, ils peuvent constituer un meilleur choix de matériau. Par exemple, dans certains cas, le remplacement de pièces métalliques par des pièces en plastique peut réduire le poids des composants, prolonger leur durée de vie et améliorer leurs performances.