El poliarilato (PAR), también conocido como poliéster aromático, es un plástico de ingeniería especial termoplástico con anillos aromáticos y enlaces éster en la cadena principal de la molécula.
Propiedades del poliarilato PAR
El poliarilato (PAR), también conocido como poliéster aromático, es un plástico termoplástico especial de ingeniería con anillos aromáticos y enlaces éster en la cadena principal de su molécula. Fue industrializado por la empresa Unitika de Japón en 1973, y su nombre comercial es polímero U. Es un plástico resistente a altas temperaturas con un excelente rendimiento integral.
El poliarilato se obtiene mediante la policondensación de fenol dihídrico y ácido dicarboxílico. Utilizando diferentes fenoles dihídricos y ácidos dicarboxílicos como materias primas, se pueden obtener diversas variedades de poliarilato. Los poliarilatos a los que se hace referencia habitualmente se policondensan a partir de una mezcla de bisfenol A y ácidos tereftálico e isoftálico como materias primas.
El PAR tiene una estructura amorfa lineal, y la cadena principal de la molécula está compuesta por fenilo, éter, carbonilo e isopropilo. Los diferentes grupos tienen distintos efectos en las propiedades del polímero, pero el efecto combinado de cada grupo hace que la cadena principal del PAR presente mayor rigidez, cierta polaridad, no cristalinidad y cierta flexibilidad.
1. Datos de rendimiento de varios poliarilatos
| Actuación |
U-100
(Grado resistente al calor) |
U-1060
(Calificación general) |
U-4015
(Alto grado de flujo) |
U-8000
(Grado de moldeo por soplado) |
| Densidad/(g/cm³) |
1.21 |
1.21 |
1.24 |
1.26 |
| Dureza Rockwell (R) |
125 |
125 |
124 |
125 |
Absorción de agua
(20℃, 24h,%) |
0,26 |
0,25 |
0,20 |
0,15 |
| Tasa de absorción de humedad (65 % HR, 24 h, %) |
0.07 |
0.07 |
0.05 |
0.03 |
| Resistencia a la tracción/MPa |
71.5 |
75.0 |
83.0 |
72.5 |
| Alargamiento(%) |
50 |
62 |
62 |
95 |
| Resistencia a la flexión/MPa |
97.0 |
95.0 |
115.0 |
113.0 |
| Módulo de flexión/GPa |
1.9 |
1.9 |
2.0 |
1.9 |
| Resistencia a la compresión/MPa |
96.0 |
96.0 |
98.0 |
98.0 |
| Resistencia al impacto con entalla Izod/(J/m) |
150~250 |
250~350 |
250~350 |
80~150 |
| Resistividad volumétrica/Ω·cm |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
| Resistencia/s del arco |
129 |
129 |
120 |
123 |
| Constante dieléctrica (10⁶Hz) |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
| Tangente de pérdida dieléctrica (10 ⁶ Hz) |
0.015 |
0.015 |
0.015 |
0.015 |
2. Propiedades mecánicas
Los poliarilatos presentan una excelente resistencia a la fluencia, al impacto, a la deformación y al desgaste, así como una alta resistencia mecánica y rigidez. Presentan una alta resistencia a la tracción en un amplio rango de temperaturas. En comparación con el policarbonato, su valor absoluto de resistencia al impacto es ligeramente inferior, pero su dependencia del espesor de la muestra es menor. Con un espesor superior a 6,4 mm, su resistencia al impacto es superior a la del policarbonato. Por lo tanto, los poliarilatos son más eficaces en la preparación de productos de gran espesor.
Los poliarilatos tienen buenas características de fluencia por tracción y su cantidad de fluencia es muy pequeña incluso bajo una carga tan alta de 21 MPa.
En los materiales poliméricos, excepto en cuerpos completamente elásticos, se genera una deformación permanente bajo la acción de fuerzas externas. Sin embargo, los poliarilatos muestran una excelente recuperación de la deformación y una baja pérdida de histéresis. Incluso a altas velocidades de deformación, la pérdida de histéresis de los poliarilatos es mucho menor que la del policarbonato y el polioximetileno. Incluso a temperaturas más altas, el poliarilato puede mantener este excelente rendimiento sin generar una deformación residual excesiva.
3. Propiedades térmicas
El poliarilato presenta anillos de benceno más densos en su cadena molecular principal, lo que le confiere una excelente resistencia térmica. Bajo una carga de 1,82 MPa, la temperatura de deformación térmica del poliarilato (U-100) alcanza los 175 °C. Mediante el método térmico diferencial, la temperatura a la que comienza a perder peso es de 400 °C, la temperatura de descomposición es de 443 °C y la temperatura de transición vítrea del poliarilato (método DSC) es de 193 °C, aproximadamente 50 °C superior a la del policarbonato y entre 3 y 4 °C superior a la de la polisulfona. Por lo tanto, las diversas propiedades del poliarilato se ven menos afectadas por la temperatura que las del policarbonato y la polisulfona, y su coeficiente de expansión lineal es bajo y su estabilidad dimensional es mejor.
En comparación con otros plásticos de ingeniería, el poliarilato también tiene una excelente resistencia a la soldadura y una contracción térmica muy baja.
4. Resistencia al fuego
El poliarilato es un plástico autoextinguible e ignífugo. Sin retardante de llama, una muestra de 1,6 mm de espesor puede alcanzar el nivel UL94V-0. El índice de oxígeno del poliarilato es de 36,8. Es superior al de otros plásticos (incluidos los que contienen retardante de llama), excepto que es inferior al del cloruro de polivinilo, el cloruro de polivinilideno, el politetrafluoroetileno, el sulfuro de polifenileno, etc., que contienen halógenos.
5. Propiedades eléctricas
Las propiedades eléctricas del poliarilato son similares a las del polioximetileno, el policarbonato y la poliamida, y su resistencia a la tensión es particularmente buena. Gracias a su baja higroscopicidad, sus propiedades eléctricas son muy estables en ambientes húmedos. Además, la temperatura afecta menos sus propiedades eléctricas. La resistividad volumétrica del poliarilato puede mantenerse por encima de 1014 Ω·cm incluso a una temperatura de 160 °C.
6. Propiedades químicas
El poliarilato ofrece buena resistencia a ácidos y aceites, pero su resistencia a álcalis, al agrietamiento por tensión, a hidrocarburos aromáticos y a cetonas no es óptima. Su resistencia química tampoco es óptima. El poliarilato de la serie AX modificado con fibra de carbono ha mejorado significativamente su resistencia química y a disolventes orgánicos, y su rendimiento de procesamiento ha mejorado considerablemente. La Tabla 1-2 muestra las propiedades del poliarilato de la serie AX.
7. Otras propiedades
El poliarilato posee una excelente transparencia, con un índice de refracción de 1,61, superior al del policarbonato y el polimetacrilato, y una transmitancia de luz del 87 % con un espesor de 2 mm, prácticamente igual a la del policarbonato. El poliarilato posee una excelente resistencia a la radiación ultravioleta. Con un espesor de 0,1 mm, puede bloquear completamente la luz con una longitud de onda inferior a 350 nm. El poliarilato es uno de los plásticos de ingeniería con una excelente resistencia a la intemperie, significativamente superior a la del policarbonato.
Moldeo y procesamiento de poliarilato PAR
El punto de fusión del poliarilato es bastante diferente de su temperatura de descomposición térmica, y puede moldearse y procesarse mediante métodos de calentamiento y fusión, como inyección, extrusión y moldeo por soplado. Su viscosidad de fusión es relativamente alta, aproximadamente diez veces mayor que la del policarbonato a la misma temperatura, lo que requiere una temperatura de moldeo más alta para obtener una mejor fluidez. La fluidez del poliarilato también está relacionada con el espesor del producto. Normalmente, cuando el espesor es inferior a 2 mm, la fluidez disminuye rápidamente. Por lo tanto, al utilizar poliarilato para moldear productos de paredes delgadas, se debe aplicar una temperatura y presión más altas. La presencia de trazas de agua puede provocar la descomposición del poliarilato durante el moldeo, por lo que es fundamental secarlo previamente. El contenido de agua debe mantenerse por debajo del 0,02 % (fracción másica). Las condiciones de secado suelen ser de 110-140 °C durante 6 h.
1. Moldeo por inyección
El poliarilato se puede moldear por inyección con una máquina de moldeo por inyección convencional, pero su viscosidad de fusión es relativamente alta y la temperatura de moldeo requerida es también alta. Para evitar la sinterización y carbonización del material, generalmente se debe evitar el uso de máquinas de moldeo por inyección con válvula de aguja. La contracción de moldeo del poliarilato es similar a la del policarbonato, ambas de aproximadamente el 0,05 %. Normalmente, el molde para el moldeo por inyección de policarbonato también se puede utilizar para el moldeo por inyección de poliarilato. Sin embargo, para productos con formas más complejas, y para compensar la baja fluidez del poliarilato, la compuerta, el canal de alimentación, etc., deben ser ligeramente más grandes.
La temperatura del molde de poliarilato durante el moldeo por inyección suele ser alta. Si la temperatura del molde es demasiado baja, la deformación residual del producto tras el moldeo por inyección es considerable, y algunos incluso se agrietan sin ninguna fuerza externa. En productos con espesores irregulares y muchas curvas, la deformación residual es aún mayor.
2. Moldeo por extrusión
En comparación con el moldeo por inyección, la temperatura del moldeo por extrusión de poliarilato suele ser entre 10 y 20 °C menor. La viscosidad de fusión del poliarilato es relativamente alta. Para mejorar el efecto plastificante, generalmente se recomienda utilizar una extrusora con mayor relación de aspecto, par y potencia. Además, para evitar la sinterización y la carbonización causadas por el calentamiento por cizallamiento, la velocidad del husillo no debe ser demasiado alta, y la estructura del husillo y la matriz debe minimizar las piezas propensas a la retención de material.
Modificación y aplicación de poliarilato PAR
El PAR puede reforzarse con fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra de poliarilamida, fibra cerámica, etc., y también con fibras mixtas y superfibras poliméricas (como la fibra de polietileno de ultra alto peso molecular). La fibra de vidrio es la fibra de refuerzo más utilizada. Para reforzar el PAR con fibra de vidrio, es necesario utilizar el agente de acoplamiento KH-550 como tratamiento y añadir una cantidad adecuada de estabilizador. Su proceso de producción es básicamente el mismo que el del PC reforzado con fibra de vidrio.
El poliarilato forma principalmente una aleación mezclada con PET, PBT, PC, PA, fluoroplásticos, etc., entre los cuales es un sistema compatible con PET, PBT, PC, etc., y un sistema incompatible con PA, fluoroplásticos, etc.
El PAR mejora el rendimiento del producto mediante su aleación. Las aleaciones plásticas de la serie PAR/PET se caracterizan por su alta rigidez, alta precisión dimensional, baja anisotropía y superficie lisa. Se utilizan principalmente en piezas de automoción y algunas piezas de precisión; el PAR/PTFE se puede utilizar en materiales resistentes al desgaste, lubricados sin aceite, como rodamientos; y las aleaciones PAR/PA se utilizan en piezas resistentes al calor y a los impactos en automóviles, como piezas internas y externas como capós y paneles exteriores, así como en piezas deslizantes, piezas de interruptores, bujes, etc.
El PAR de alta transparencia tiene nuevos usos en el campo de la tecnología optoelectrónica. La película PAR tiene un valor de birrefringencia inferior a 10 M y puede utilizarse para fabricar películas de retardo que eliminan la distorsión de color de las pantallas de cristal líquido (LCD). Esta película se utiliza en la fabricación de pantallas de cristal líquido (LCD) y puede sustituir al vidrio necesario para estas. Al ser un material extremadamente transparente y resistente a altas temperaturas, el PAR cumple con los requisitos de la tecnología de fabricación de LCD.
