Cinq matériaux polymères résistants aux hautes températures

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

L'aramide 1313 est une fibre aux fonctions spécifiques, initialement développée par DuPont aux États-Unis. Similaire aux fibres chimiques ordinaires, elle possède de nombreuses propriétés uniques. Sa principale caractéristique est son excellente résistance aux hautes températures, permettant une utilisation prolongée à des températures élevées de 220 °C sans vieillissement. Aux alentours de 250 °C, sa stabilité dimensionnelle est excellente, avec un taux de retrait thermique de seulement 1 %. L'indice limite d'oxygène de l'aramide 1313 est supérieur à 28 %. C'est une fibre ignifuge, ininflammable et dotée d'excellentes propriétés d'auto-extinction. Sa décomposition commence au-dessus de 370 °C et sa carbonisation débute vers 400 °C. C'est pourquoi l'aramide 1313 est largement utilisé dans les vêtements de protection, la protection des trains, l'aéronautique et l'automobile, entre autres, pour répondre aux exigences de haute performance, de durabilité et de stabilité à haute température.

Comparé au caoutchouc de silicone méthylvinylique existant, le caoutchouc de silicone phénylé présente 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 l'énergie électrique, l'électronique, l'automobile, la réfrigération industrielle, l'aérospatiale, les moteurs et d'autres secteurs. Un caoutchouc de silicone contenant entre 5 et 15 % de phényle est appelé caoutchouc de silicone à faible teneur en phényle ; un caoutchouc de silicone contenant entre 15 et 25 % de phényle est appelé caoutchouc de silicone à teneur moyenne en phényle ; et un caoutchouc de silicone contenant plus de 30 % de phényle est appelé caoutchouc de silicone à teneur élevée en phényle. L'augmentation de la teneur en phényle entraîne une augmentation de la rigidité moléculaire, ainsi que de la résistance aux radiations et à la flamme. Cependant, les caoutchoucs de silicone à teneur moyenne et élevée en phényle 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 borosilicone est un caoutchouc synthétique spécial dont la chaîne principale en silicone contient des segments de carbone décaborane. Il peut être utilisé à des températures élevées, jusqu'à 410 °C pour des utilisations à court terme, et à long terme, généralement entre -40 °C et 350 °C. Ses propriétés sont similaires à celles du caoutchouc de silicone. Il peut être traité et vulcanisé comme le caoutchouc de silicone classique et est souvent utilisé pour fabriquer des produits tels que des pièces d'étanchéité et des matériaux isolants, qui doivent 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 polymère inorganique dont le squelette moléculaire est constitué 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. La résine polysilazane présente un faible angle de liaison silicium-azote et une tension de liaison moléculaire élevée, ce qui rend la chaîne moléculaire difficile à cycliser et limite les réactions secondaires telles que le retour de pression et le réarrangement lors de la polymérisation moléculaire. Elle présente une bonne stabilité thermique. En changeant les substituants des atomes de silicium ou d'azote, il est possible de concevoir des résines polysilazane aux propriétés spécifiques : excellente résistance aux hautes températures (1 800 °C), dureté élevée du film, vernis ultra-fin, faible viscosité et 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 propriétés 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.