Топ-5 УФ-стойких пластиков для долговечной прочности

Так же как человеческая кожа, пластики склонны к УФ-повреждениям. При проектировании компонентов вы должны предвосхищать эффекты УФ-коррозии и готовить свои материалы к обращению с жестким солнцем. К счастью, существует множество способов увеличить УФ-стойкость материала.

УФ-стойкость относится к способности материала избегать деградации, вызванной поглощением УФ-излучения. УФ-лучи солнца разрывают химические связи в полимерах, вызывая износ и распад пластиков со временем. Это известно как фотодеградация.

Фотодеградация может вызывать изменение цвета (особенно желтение или беление, известное как «мелкование»), способствуя потере ударной и растяжной прочности и делая пластики ломкими и склонными к трещинам или разрыву. УФ-повреждение также негативно влияет на удлинение, которое является способностью материала сопротивляться изменениям до необратимой деформации.

Ваш материал будет нуждаться в большей или меньшей УФ-стойкости в зависимости от применения вашего продукта и других требований проекта. Как ожидается, компоненты для наружного использования и промышленных применений обычно требуют более высокой УФ-стойкости для поддержания оптимального качества и производительности.

Пять пластиков с высокой УФ-стойкостью

Прежде чем погрузиться в пластики, которые лучше всего могут противостоять солнечным лучам, важно понять, что почти ни один материал не полностью УФ-стойкий. Разные материалы могут предлагать разные степени УФ-стойкости, но большинство пластиков требуют стабилизаторов или добавок для улучшения УФ-стойкости. Как упоминалось выше, компоненты для наружных применений — такие как парниковые пленки, оконные рамы, автомобильные детали и стадионные сиденья — наиболее восприимчивы к УФ-излучению и долгосрочной фотодеградации.

Без дальнейших предисловий, вот наш список топ-5 УФ-стойких пластиков:

Акрил

Акрил среди единственных производственных материалов, который изначально УФ-стоек. Это прозрачный пластик, который страдает всего на 3% деградации за 10-летний период при использовании в наружных применениях. Акрил также предлагает хорошую стойкость к царапинам, делая его отличным выбором для долгосрочного использования.

Акрил — популярный выбор для наружных вывесок и дисплеев, световых приборов, декоративных панелей и цветных линз. К сожалению, акрил не очень прочен — фактически, акрил настолько жесток и ломок, что он редко используется для любых несущих нагрузку деталей или деталей, требующих долгосрочной долговечности. Но для некоторых компонентов УФ-стойкость акрила делает его стоящим инвестиций.

Полиэтилен высокой плотности (HDPE)

HDPE — это термопластик, часто используемый в игровом оборудовании благодаря своим долговечным но мягким качествам. Он легко плавится и формовывается в формы, и, в отличие от других термопластиков, не образует острые, опасные края при разрыве.

HDPE экстремально стойок к кислотам, спиртам и основаниям, и может даже отталкивать граффити. Это, наряду с его яростной защитой от фотодеградации, делает HDPE отличным кандидатом для открытой инфраструктуры, контейнеров, пластиковых игрушек, наружной мебели и труб. Хотя HDPE прочен и труден к износу, он только немного прочнее акрила и поэтому не подходит для высоконагруженных применений.

Поликарбонат

Поликарбонат невероятно ударопрочен и намного прочнее HDPE. Плюс, он предлагает сравнимую прозрачность с акрилом. Поликарбонат также терпит крупные колебания температур. Эти факторы делают поликарбонат идеальным материалом для использования в тяжелых продуктах, таких как шлемы, защитные очки и экраны, защитные окна и контейнеры.

Хотя поликарбонат прочен и долговечен, он также дороже многих материалов в этом списке. Это не значит, что он никогда не стоит цены — для некоторых компонентов долговечность, долголетие и относительная УФ-стойкость поликарбоната стоят более высокой ценовой точки.

Полиамид-Имид (PAI)

PAI — это высокопроизводительный термопластик, предлагающий исключительную УФ-стойкость в комбинации с хорошей формовочностью. PAI объединяет свойства полиамида (нейлона) и полиимида, результатом в прочном, химически стойком пластике с высокой температурой плавления.

PAI имеет отличную прочность и жесткость, износостойкость и качества низкого трения. По этим причинам PAI часто используется для магнитных проводов, хирургических инструментов и других деталей, требующих жестких допусков и размерной стабильности во времени. PAI определенно дороги, и часто требуют дорогих процессов пост-отверждения для достижения их полного потенциала против УФ-лучей, других химикатов и повседневного износа.

Поливинилиденфторид (PVDF)

PVDF — это УФ-стойкий пластик, предлагающий невероятную термическую стабильность, защиту от абразива и защиту от химикатов и УФ-излучения. Он легко сваривается благодаря своей высокой теплостойкости.

PVDF поставляется в двух формах — гомополимер PVDF обладает более высокой прочностью, жесткостью и температурой отхода от нагрузки, чем кополимер PVDF, который менее жесток, но предлагает превосходную ударную и напряженную стойкость к трещинам. Обе формы PVDF используются в облицовках химических баков, полупроводниковом оборудовании и в компонентах, таких как фитинги, уплотнения, прокладки, сопла, трубопроводы, детали насосов и клапанов, и более.

Улучшение УФ-стойкости в пластиках

Хотя перечисленные выше пластики предлагают различные степени сопротивления УФ-излучению, вы можете увеличить УФ-стойкость этих материалов и других пластиков, добавляя УФ-стойкие добавки или капюшоны для защиты базового полимера. Капюшоны, или защитные уплотнения, могут помочь ограничить эффекты фотодеградации и даже улучшить внешний вид вашего материала, увеличивая долговечность продукта и эстетику.

Существует три основных вида УФ-стойких добавок: блокеры, поглотители и стабилизаторы. Блокеры покрывают пластики защитным слоем, держа их в безопасности от УФ-излучения. Технический углерод — сильный, эффективный и очень распространенный блокер для наружных применений, блокирующий УФ-лучи примерно на 2%. Диоксид титана, пигмент, также является эффективным блокирующим или экранирующим решением.

Поглотители — обычно органические соединения, спроектированные для поглощения УФ-света и излучения менее вредной длины волны, такой как тепло, вместо него. Два распространенных поглотителя — бензофеноны и бензотриазолы. Бензотриазолы имеют низкое цветовое влияние на материалы и могут использоваться при низких дозах — часто бензотриазолы используются в сочетании с акрилом и поликарбонатом для поддержания прозрачности. Бензофеноны часто комбинируются с поливинилхлоридом (PVC) и полиолефинами, так как эти два пластика не очень устойчивы к УФ-свету.

В отличие от поглотителей, стабилизаторы предотвращают разрыв связей полимера химическими методами. Эти химикаты рассеивают УФ-излучение, давая более низкие УФ-уровни, которые не атакуют химические связи полимера. Оборванные аминные световые стабилизаторы (HALS) — распространенные поглотители, которые превращают возбужденные УФ-реакции в стабильные химические реакции.

Начните делать детали с УФ-стойкими пластиками

Хотя ни один пластик не полностью защищен от УФ-лучей и излучения, многие пластики предлагают отличные уровни УФ-стойкости, увеличивающие срок службы, предотвращающие удлинение и борющиеся с эффектами фотодеградации, такими как мелкование, потеря прочности и увеличенная ломкость. Жизненно важно сделать свою долгую работу в выборе материала, чтобы вы могли чувствовать уверенность в способности вашей детали выполнять как задумано так долго, как возможно.

В Fast Radius наша команда опытных инженеров, дизайнеров и технологов приходит к столу с годами опыта в выборе материалов, производстве и оптимизации жизненных циклов продуктов. Партнерство с Fast Radius для надежных консультаций по выбору материалов для любого данного проекта. Мы подберем ваши требования с лучшим подходящим материалом для ваших целей, потребностей и ценовой точки. Плюс, мы поможем вам оптимизировать эффективность во всем процессе разработки продукта, упростить производство и сэкономить вам затраты по пути. С полным набором производственных и дизайнерских услуг мы готовы оживить ваше видение. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы начать.

Получите более глубокое понимание производственных пластиков и выбора правильного материала для ваших продуктов, посетив ресурсный центр Fast Radius.

Готовы сделать свои детали с Fast Radius?

Начните расчет стоимости