Poliarilato (PAR), também conhecido como poliéster aromático, é um plástico de engenharia termoplástico especial com anéis aromáticos e ligações éster na cadeia principal da molécula.
Propriedades do poliarilato PAR
O poliarilato (PAR), também conhecido como poliéster aromático, é um plástico de engenharia termoplástico especial com anéis aromáticos e ligações éster na cadeia principal da molécula. Foi industrializado pela Unitika Company do Japão em 1973, e seu nome comercial é polímero U. É um plástico resistente a altas temperaturas com excelente desempenho abrangente.
O poliarilato é produzido pela policondensação de fenol di-hídrico e ácido dicarboxílico. Utilizando diferentes fenóis di-hídricos e ácidos dicarboxílicos como matérias-primas, é possível obter diversas variedades de poliarilato. Os poliarilatos geralmente mencionados são policondensados a partir de uma mistura de bisfenol A e ácido tereftálico e ácido isoftálico como matérias-primas.
O PAR possui uma estrutura linear amorfa, e a cadeia principal da molécula é composta por fenil, éter, carbonila e isopropila. Diferentes grupos têm efeitos distintos nas propriedades do polímero, mas o efeito combinado de cada grupo faz com que a cadeia principal do PAR apresente maior rigidez, certa polaridade, não seja cristalina e tenha certa flexibilidade.
1. Dados de desempenho de vários poliarilatos
| Desempenho |
U-100
(Grau resistente ao calor) |
U-1060
(Nota geral) |
U-4015
(Alto grau de fluxo) |
U-8000
(Grau de moldagem por sopro) |
| Densidade/(g/cm³) |
1.21 |
1.21 |
1,24 |
1,26 |
| Dureza Rockwell (R) |
125 |
125 |
124 |
125 |
Absorção de água
(20℃, 24h,%) |
0,26 |
0,25 |
0,20 |
0,15 |
| Taxa de absorção de umidade (65% UR, 24h,%) |
0,07 |
0,07 |
0,05 |
0,03 |
| Resistência à tração/MPa |
71,5 |
75,0 |
83,0 |
72,5 |
| Alongamento(%) |
50 |
62 |
62 |
95 |
| Resistência à flexão/MPa |
97,0 |
95,0 |
115,0 |
113,0 |
| Módulo de flexão/GPa |
1.9 |
1.9 |
2.0 |
1.9 |
| Resistência à compressão/MPa |
96,0 |
96,0 |
98,0 |
98,0 |
| Resistência ao impacto com entalhe Izod/(J/m) |
150~250 |
250~350 |
250~350 |
80~150 |
| Resistividade volumétrica/Ω·cm |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
| Resistência/s do arco |
129 |
129 |
120 |
123 |
| Constante dielétrica (10⁶Hz) |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
| Tangente de perda dielétrica (10 ⁶ Hz) |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
2. Propriedades mecânicas
Os poliarilatos apresentam excelente resistência à fluência, resistência ao impacto, recuperação de deformação, resistência ao desgaste, além de alta resistência mecânica e rigidez. Apresentam alta resistência à tração em uma ampla faixa de temperatura. Comparado ao policarbonato, o valor absoluto da resistência ao impacto do poliarilato é ligeiramente menor, mas sua dependência da espessura da amostra é menor do que a do policarbonato. Quando a espessura é superior a 6,4 mm, sua resistência ao impacto é superior à do policarbonato. Portanto, os poliarilatos podem apresentar maior superioridade na preparação de produtos espessos de grande porte.
Os poliarilatos têm boas características de fluência por tração, e sua quantidade de fluência é muito pequena, mesmo sob uma carga tão alta de 21 MPa.
Para materiais poliméricos, exceto para corpos completamente elásticos, a deformação permanente será gerada sob a ação de forças externas. No entanto, os poliarilatos apresentam excelente recuperação de deformação e pequena perda por histerese. Mesmo sob condições de alta taxa de deformação, a perda por histerese dos poliarilatos é muito menor do que a do policarbonato e do polioximetileno. Mesmo em temperaturas mais altas, o poliarilato ainda consegue manter esse excelente desempenho sem gerar deformação residual excessiva.
3. Propriedades térmicas
O poliarilato possui anéis de benzeno mais densos em sua cadeia molecular principal, o que lhe confere excelente resistência ao calor. Sob uma carga de 1,82 MPa, a temperatura de deformação térmica do poliarilato (U-100) atinge 175 °C. Utilizando o método térmico diferencial, a temperatura na qual começa a perder massa é de 400 °C, a temperatura de decomposição é de 443 °C e a temperatura de transição vítrea do poliarilato (método DSC) é de 193 °C, cerca de 50 °C mais alta que a do policarbonato e 3 a 4 °C mais alta que a da polissulfona. Portanto, as diversas propriedades do poliarilato são menos afetadas pela temperatura do que as do policarbonato e da polissulfona, além de apresentarem um coeficiente de expansão linear menor e uma melhor estabilidade dimensional.
Comparado com alguns outros plásticos de engenharia, o poliarilato também tem excelente resistência à solda e contração térmica muito baixa.
4. Retardante de chama
O poliarilato é um plástico autoextinguível e não inflamável. Sem retardante de chama, a amostra com espessura de 1,6 mm pode atingir o nível UL94V-0. O índice de oxigênio do poliarilato é de 36,8. É superior ao índice de oxigênio de outros plásticos (incluindo aqueles que contêm retardante de chama), exceto que é inferior ao do policloreto de vinila, cloreto de polivinilideno, politetrafluoroetileno, sulfeto de polifenileno, etc., contendo halogênio.
5. Propriedades elétricas
As propriedades elétricas do poliarilato são semelhantes às do polioximetileno, policarbonato e poliamida, e sua resistência à tensão é particularmente boa. Como o poliarilato possui baixa higroscopicidade, suas propriedades elétricas também são muito estáveis em ambientes úmidos. Além disso, as propriedades elétricas do poliarilato são menos afetadas pela temperatura. A resistividade volumétrica do poliarilato ainda pode manter um nível acima de 1014Ω·cm, mesmo a uma temperatura elevada de 160°C.
6. Propriedades químicas
O poliarilato apresenta boa resistência a ácidos e óleos, mas sua resistência a álcalis, resistência à fissuração por tensão, resistência a hidrocarbonetos aromáticos e cetonas não são ideais. A resistência química do poliarilato também não é ideal. O poliarilato da série AX modificado com fibra de carbono apresentou melhora significativa na resistência química e a solventes orgânicos, e seu desempenho de processamento foi significativamente aprimorado. A Tabela 1-2 lista as propriedades do poliarilato da série AX.
7. Outras propriedades
O poliarilato possui excelente transparência, com índice de refração de 1,61, superior ao do policarbonato e do polimetacrilato, e sua transmitância de luz é de 87% a uma espessura de 2 mm, aproximadamente a mesma do policarbonato. O poliarilato possui excelente resistência à radiação ultravioleta. O poliarilato com espessura de 0,1 mm pode bloquear completamente a luz com comprimento de onda abaixo de 350 nm. O poliarilato é um dos plásticos de engenharia com excelente resistência às intempéries, sendo significativamente superior à do policarbonato.
Moldagem e processamento de poliarilato PAR
O ponto de fusão do poliarilato é bastante diferente da temperatura de decomposição térmica, podendo ser moldado e processado por métodos de aquecimento e fusão, como injeção, extrusão e moldagem por sopro. A viscosidade de fusão do poliarilato é relativamente alta, cerca de 10 vezes maior que a do policarbonato na mesma temperatura, o que requer uma temperatura de moldagem mais alta para obter melhor fluidez. A fluidez do poliarilato também está relacionada à espessura de seus produtos. Normalmente, quando a espessura é inferior a 2 mm, a fluidez diminui rapidamente. Portanto, quando o poliarilato é usado para moldar produtos de paredes finas, deve-se aplicar uma temperatura e pressão mais altas. Traços de água causarão a decomposição do poliarilato durante a moldagem, por isso é muito importante pré-secar o poliarilato antes da moldagem. O teor de água geralmente deve ser controlado abaixo de 0,02% (fração de massa). As condições de secagem são geralmente de 110-140°C, 6h.
1. Moldagem por injeção
O poliarilato pode ser moldado por injeção em máquinas injetoras comuns, mas sua viscosidade de fusão é relativamente alta e a temperatura de moldagem necessária também é alta. Para evitar a sinterização e carbonização do material, máquinas injetoras equipadas com válvula de agulha geralmente devem ser evitadas. A contração de moldagem do poliarilato é semelhante à do policarbonato, ambas em torno de 0,05%. Normalmente, o molde para moldagem por injeção de policarbonato também pode ser usado para moldagem por injeção de poliarilato. No entanto, para produtos com formas mais complexas, a fim de compensar a baixa fluidez do poliarilato, o canal de injeção, etc., deve ser processado em tamanhos um pouco maiores.
A temperatura do molde de poliarilato durante a moldagem por injeção é geralmente alta. Se a temperatura do molde for muito baixa, a deformação residual do produto após a moldagem por injeção é grande, e alguns produtos podem até rachar sem qualquer força externa. Para produtos com espessura irregular e mais curvas, a deformação residual é ainda maior.
2. Moldagem por extrusão
Em comparação com a moldagem por injeção, a temperatura da moldagem por extrusão de poliarilato é geralmente 10 a 20 °C mais baixa. A viscosidade do fundido do poliarilato é relativamente alta. Para melhorar o efeito de plastificação, geralmente deve-se utilizar uma extrusora com maior razão de aspecto, torque e potência. Além disso, para evitar a sinterização e a carbonização causadas pelo aquecimento por cisalhamento, a velocidade da rosca não deve ser muito alta e a estrutura da rosca e da matriz deve minimizar as partes propensas à retenção de material.
Modificação e aplicação de poliarilato PAR
O PAR pode ser reforçado com fibra de vidro, fibra de carbono, fibra de poliarilamida, fibra cerâmica, etc., e também pode ser reforçado com fibra mista e superfibra polimérica (como fibra de polietileno de ultra-alto peso molecular). A fibra de vidro é a fibra de reforço mais comumente utilizada. Ao reforçar o PAR com fibra de vidro, é necessário utilizar o agente de acoplamento KH-550 para tratamento e adicionar uma quantidade adequada de estabilizante. Seu processo de produção é basicamente o mesmo do PC reforçado com fibra de vidro.
O poliarilato forma principalmente uma liga misturada com PET, PBT, PC, PA, fluoroplásticos, etc., entre os quais é um sistema compatível com PET, PBT, PC, etc., e um sistema incompatível com PA, fluoroplásticos, etc.
A PAR melhora o desempenho do produto por meio da adição de ligas. As ligas plásticas da série PAR/PET apresentam alta rigidez, alta precisão dimensional, baixa anisotropia e superfície lisa. São utilizadas principalmente em peças automotivas e algumas peças de precisão; a PAR/PTFE pode ser utilizada em materiais resistentes ao desgaste, lubrificados sem óleo, como rolamentos; as ligas PAR/PA são utilizadas em peças automotivas resistentes ao calor e ao impacto, como peças internas e externas, como capôs e painéis externos de motores, bem como peças deslizantes, peças de disjuntores, buchas, etc.
O PAR altamente transparente tem novas aplicações no campo da tecnologia optoeletrônica. O filme PAR possui um valor de birrefringência inferior a 10M e pode ser usado para produzir filmes de retardo para eliminar a distorção de cor em telas de cristal líquido. Este filme é usado na fabricação de telas de cristal líquido (LCDs) e pode substituir o vidro necessário para LCDs. Como um material resistente a altas temperaturas e extremamente transparente, o PAR pode atender aos requisitos da tecnologia de fabricação de LCDs.
