-269～1800℃丨Cinq principaux matériaux polymères résistants aux hautes températures

Les polymères thermorésistants sont des matériaux polymères présentant une bonne stabilité à haute température, largement utilisés dans l'aérospatiale, l'énergie, l'électronique, les matériaux de construction et d'autres domaines. Dans l'industrie, les sciences et les technologies modernes, les matériaux polymères sont indispensables. Avec le développement des sciences et des technologies, les exigences en matière de matériaux polymères sont de plus en plus élevées, et la stabilité à haute température est l'une des propriétés essentielles des matériaux polymères. Les polymères thermorésistants offrent de bonnes performances dans les environnements à haute température, notamment une résistance mécanique élevée, une résistance à la chaleur élevée, une grande stabilité à l'oxydation, un faible fluage et de bonnes performances de mise en œuvre. Par conséquent, ils constituent les matériaux de référence pour répondre aux besoins des futures applications à haute température.

Fibre d'aramide

L'aramide 1313 est une fibre aux fonctions spécifiques, initialement développée par DuPont aux États-Unis. Similaire à une fibre chimique ordinaire, elle présente de nombreuses caractéristiques uniques. Sa principale caractéristique est son excellente résistance aux hautes températures, permettant une utilisation prolongée à une température de 220 °C sans vieillissement. À environ 250 °C, sa stabilité dimensionnelle est excellente et son taux de retrait thermique n'est que de 1 %. Son indice limite d'oxygène est supérieur à 28 %. Ignifuge, elle ne favorise pas la combustion et présente de bonnes performances d'auto-extinction. Elle commence à se décomposer au-dessus de 370 °C et à se carboniser vers 400 °C. C'est pourquoi l'aramide 1313 est largement utilisé dans les vêtements de protection, les camions de pompiers, l'aéronautique et l'automobile pour répondre aux exigences de haute performance, de durabilité et de stabilité à haute température.

Comparé au caoutchouc méthylvinylique de silicone existant, le caoutchouc phénylique de silicone offre une meilleure résistance à la température. Sa plage de résistance peut s'étendre de -70 °C à 350 °C, et sa température d'utilisation à court terme peut atteindre -110 °C à 400 °C. Il présente également des caractéristiques de résistance à l'ablation et aux radiations. Il est donc largement utilisé dans les secteurs de l'énergie, de l'électronique, de l'automobile, de la réfrigération industrielle, de l'aérospatiale, des moteurs et d'autres domaines. Une teneur en phényle de 5 à 15 % est appelée caoutchouc phénylique à faible teneur, une teneur en phényle de 15 à 25 % est appelée caoutchouc phénylique à teneur moyenne, et une teneur en phényle supérieure à 30 % est appelée caoutchouc phénylique à teneur élevée. L'augmentation de la teneur en phényle entraîne une augmentation de la rigidité moléculaire, ainsi que de la résistance aux radiations et de l'ignifugation. Cependant, les caoutchoucs phényliques à teneur moyenne et élevée sont difficiles à mettre en œuvre et présentent de faibles propriétés physiques et mécaniques. Leur production et leur application sont donc soumises à certaines restrictions.

Le caoutchouc borosilicate est un caoutchouc synthétique spécial dont la chaîne principale siloxane contient des segments de carbone décaborane. Il peut être utilisé pendant de courtes périodes à des températures élevées allant jusqu'à 410 °C, et sa plage d'utilisation à long terme se situe généralement entre -40 °C et 350 °C. Il possède des propriétés similaires à celles du caoutchouc de silicone. Le caoutchouc borosilicate peut être transformé et vulcanisé comme le caoutchouc de silicone classique et est souvent utilisé pour la fabrication de produits tels que des pièces d'étanchéité et des matériaux isolants destinés à être utilisés à haute température.

Le polyimide est un matériau polymère dont la chaîne principale est une structure imide. Sa structure moléculaire comprend des unités structurales principales telles que des cycles aromatiques et des cycles hétérocycliques. Il présente l'indice de retardateur de flamme le plus élevé (UL-94), de bonnes propriétés d'isolation électrique, des propriétés mécaniques, une stabilité chimique, une résistance au vieillissement et aux radiations, ainsi qu'une faible perte diélectrique. De plus, ces propriétés ne varient pas significativement sur une large plage de températures (-269 °C à 400 °C). C'est pourquoi il est largement utilisé dans la microélectronique, l'aérospatiale, l'automobile, le médical, la chimie et d'autres secteurs.

Le polymère polysilazane est un matériau polymère inorganique dont la chaîne principale est composée de Si-N répétés. Grâce à sa structure chimique particulière, il peut être transformé en céramique de silice à haute température. Par conséquent, le polysilazane présente un intérêt applicatif important pour sa résistance aux hautes températures. L'angle de liaison silicium-azote de la résine polysilazane étant faible et la tension de liaison moléculaire élevée, la chaîne moléculaire ne se cyclique pas facilement et les réactions secondaires telles que les rétroactions et les réarrangements lors de la polymérisation moléculaire sont réduites. Il présente une bonne stabilité thermique. En changeant l'atome de silicium ou d'azote comme substituant, il est possible de concevoir une résine polysilazane aux propriétés spécifiques, offrant une excellente résistance aux hautes températures (1800 °C), une dureté de film élevée, un vernis ultra-fin, une faible viscosité et une excellente adhérence sur la plupart des substrats.

Les matériaux polymères thermorésistants offrent de bonnes performances dans les environnements à haute température, notamment une résistance mécanique élevée, une résistance thermique élevée, une grande stabilité à l'oxydation, un faible fluage et de bonnes performances de mise en œuvre. Ces matériaux offrent de vastes perspectives d'application et, grâce à une innovation et un développement continus, ils offrent des solutions aux futurs besoins des applications à haute température.