用于电子电气领域的新材料

文章来源:PT塑料网 发布时间:2020-06-29
材料在各个行业中都扮演着一个十分重要的角色。新材料的采用可能会为某类产品的性能、外观、寿命、使用体验或环保属性带来改变,在电子电气领域也会出现这类情况。为了紧跟技术前沿,本文特别介绍了一些适用于该领域的新材料。

如今,各行各业的高质量发展都离不开创新这一关键驱动力,电子电气行业也是如此。塑料材料品类丰富,在电子电气领域得到了非常广泛的应用,但其创新步伐并未停止,更多种类、更高性能且更环保的材料不断被推向市场,为开发适用于电子电气领域的更高性能的产品带来了可能。

用于5G柔性印刷电路板的PPS薄膜

日本的东丽工业公司(以下简称东丽)开发了一款专用于5G柔性印刷电路板的PPS(聚苯硫醚)薄膜——Torelina®。据介绍,这种革命性的薄膜是一款双向拉伸的PPS产品,它保持了聚合物出色的介电特性(电能的低介电损耗)、阻燃性和化学稳定性,同时拥有比一般PPS薄膜高40℃的耐热性。这种新薄膜抗变形,在其熔点附近仍尺寸稳定。

作为一个能提供卓越的速度容量和多连接性且延迟低的高级平台,5G正日益引起了人们的关注。东丽已经完成了这种新薄膜的中试,接下来计划进行大规模生产,以更好地服务于快速扩张的5G领域。

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东丽开发了一款适用于5G柔性印刷电路板的双向拉伸PPS薄膜

在提供5G和其他快速数据速率的柔性印刷电路中采用Torelina®会带来两个主要的好处。首先,该薄膜能减少高频时通信设备的传输损耗。其次,它有助于稳定温度和湿度光谱之间的高速通信。

柔性印刷电路板是膜状的线路板,通过在薄且软的绝缘基底膜上粘接铜箔或其他导电金属而形成电路。目前,市面上已开发出实用的LCP(液晶聚合物)薄膜作为5G柔性印刷电路板的基底材料。这类薄膜的介电性能可降低高频段的传输损耗,在焊接电路板时,还能产生热阻。但是,LCP薄膜的高成本和加工问题使得人们仍在继续探索能克服这些缺点的材料。

一般,PPS薄膜能提供优异的阻燃性和耐化学性,以及与LCP薄膜相当甚至更优的介电性能,并且不易受到极端温度和湿度的影响。但PPS薄膜的缺点是在高温下容易变形,在焊接电路板时耐热性不足。这些因素促使东丽开创了一条薄膜设计的新路线。在此过程中,该公司开发了一种专有技术来控制PPS薄膜的晶体结构,使其在保持PPS聚合物优异性能的同时,耐热性得到显著提高。在250℃条件下进行的测试证明,东丽新的PPS薄膜不会变形。耐热性能的提高使采用现有的电路板加工设备成为可能。

不仅如此,基于多年的技术积累,东丽还实现了对薄膜分子链取向的控制,在厚度方向上达到了98 ppm/℃的低热膨胀系数。能够利用这些功能的各种应用(包括5G传输电缆和天线)应该可以设计出更小的多层电路板。

不含ADCA的化学发泡HDPE

由于预料到偶氮二甲酰胺(ADCA,一种长期用作塑料发泡剂的化合物)将会受到越来越多的监管限制,北欧化工已在全球范围内推出了一款不含ADCA的化学发泡HDPE(高密度聚乙烯)复合物,用于电信电缆的生产。

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北欧化工开发了一种不含ADCA的HDPE复合物,能帮助电缆生产商免受ADCA潜在禁令的影响

目前,ADCA被欧洲化学品管理局归类为高度关注物质(SVHC)。不仅如此,近期又有建议将其列入REACH附件XIV中,即所谓的“授权列表”。列入此清单意味着生产商、加工商和其他下游用户在生产中使用该物质时要获得特殊的临时许可。鉴于数字化带来的电缆行业的持续增长,这一举措可能会对全球供应链产生不利的影响。

北欧化工预料到了这种影响并开发了这款新型HDPE复合物——HE1355。该材料不含ADCA和所有其他的SVHC。经证明,其技术性能也可与目前市场上其他化学发泡HDPE牌号相媲美。它结合了北欧化工先前产品HE1345和HE1344的成熟优势:出色的加工性、稳定性以及快速多对组装所必需的韧性。

HE1355理想的泡孔结构使其非常适合作为电话和数据电缆的泡沫或泡沫蒙皮绝缘材料,其典型膨胀率为35%~40%,此外还适合用于干式电缆和石油膏填充电缆。在正式推向市场之前,这款新材料已通过一系列客户测试。

北欧化工能源市场营销负责人Bart Verheule说:“HE1355的成功开发,使北欧化工能够为客户提供一种创新的高性能解决方案,使客户能从现有牌号无缝过渡到新的改进型牌号。HE1355中不含ADCA,这是一种双赢,它不仅使电缆生产商免受ADCA潜在禁令的影响,还让我们能够帮他们为周围带来活力。”

用于电子医疗设备的阻燃特种共聚酯

自2019年首次推出医用级Tritan MXF特种共聚酯的新一代产品组合以来,伊士曼化工公司(以下简称伊士曼)取得了更大的进展,进一步扩大了该产品线。通过与OEM合作,伊士曼确定了特定产品要求所需的性能,以及提高可制造性所需的加工特性,并开发出了一系列专用于电子医疗设备外壳和硬件的阻燃(Flame-Resistant,FR)级产品。

MXF产品线的首款产品是Tritan MXF121,它建立在Tritan久经考验的耐用性和耐消毒性基础上。现在,该产品线包括了新推出的具有UL 94 V-2阻燃等级的FR产品。据报道,这些材料能耐受多种用于抗医院获得性感染(HAIs)的消毒剂,且兼具进一步改善的耐用性和更高的冲击强度。不仅如此,伊士曼Tritan MXF产品组合中的材料还具有易加工的特点,所需顶出力较低,易脱模。

据该公司介绍,其Tritan MXF共聚酯有助于降低设备的报废率,减少因设备损坏引起的维修、退货和保修索赔,且从PC/ABS转换到Tritan MXF时无需更换加工设备,由此在整个价值链范围内节省了成本。不仅如此,经证明,使用Tritan MXF生产组件可以减少与使用多种聚合物相关的费用。值得一提的是,使用多种聚合物生产组件会导致变色和耐用性问题。

伊士曼公司表示,将所用材料转换成Tritan MXF,可以在产品设计和商业化的整个过程中增加价值,并最终降低拥有成本。最重要的是,在医疗设备外壳中使用Tritan MXF聚合物使医护人员可以采用适当的消毒剂更彻底地清洁这些设备,最终减少医院获得性感染的发生率,对患者的治疗效果产生积极影响。”

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采用Tritan MXF共聚酯制成的超声波设备外壳

含再生聚碳酸酯的连续纤维增强热塑性复合材料

朗盛(Lanxess)子公司Bond-Laminates为其Tepex品牌连续纤维增强热塑性复合材料开发了一个新的产品线。这种新半成品的基体材料有一半成分是从可回收聚碳酸酯水瓶获取的回收物,主要目标应用包括笔记本电脑盖子以及智能手机、平板电脑和电子书的外壳。

Bond-Laminates表示,凭借这些新的复合材料,他们提供了一种坚固、轻量化且易于加工的方案以替代镁压铸件。

新产品系列源自朗盛的Tepex dynalite,这种材料适用于批量生产高强度结构部件。首批已投入量产的材料以玻璃纤维织物为芯层,以连续碳纤维织物为顶层。朗盛开发出的第二种材料类型不仅包含了用回收聚碳酸酯制成的基体,还有用碳纤维回收物制成的无规取向纤维芯层。这种材料将用于笔记本电脑外壳的批量生产。

该公司认为,这两项涉及回收材料的开发都具有出色的力学性能。由于采用了无卤阻燃保护,两种产品都通过了美国保险商实验室公司的UL 94阻燃测试,在壁厚0.4mm的条件下拥有V-0最佳阻燃等级。

大型可重复使用的水瓶通常采用高纯度、高透明度的聚碳酸酯制造,这类材料被批准用于食品接触产品中。Bond-Laminates的新材料也受益于这些特性。由于高透明度很适合生产外观部件,因此Bond-Laminates很容易联想到将新产品用于体育用品或汽车上的装饰性结构零部件中。事实上,该公司也确实收到了体育用品行业关于回收材料的咨询。

Bond-Laminates正努力在其材料产品组合中增加其他可持续纤维增强复合材料。重点之一是使用由其他工业后或消费后的废弃物提取的回收材料来制造Tepex热塑性基材。

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朗盛子公司Bond-Laminates新半成品的基体材料有50%的成分来自可回收聚碳酸酯水瓶产生的回收物。这些新产品的主要目标应用包括笔记本电脑盖以及智能手机、平板电脑和电子书的外壳

用于电缆护套的高性能材料

对电力和电信基础设施日益增长的需求促使国际聚合物配混集团Hexpol TPE开发出一系列用于电缆护套应用的复合物——Dryflex Cable。

据称,Dryflex Cable拥有顶级的耐用性、性能和人身安全性,该系列包括基于不同聚合物化学的牌号,如EVA、TPE和TPV技术。Dryflex Cable系列为市场带来了范围非常宽泛的特性和订制可能性,使电缆制造商可以灵活地为其应用选择理想的解决方案。

Dryflex Cable系列包括低烟无卤(LSHF)或低烟零卤(LSZH)阻燃材料。它们旨在提供增强的阻燃性能,低烟低毒。这些材料符合RoHS、SVHC和REACH法规,并且满足IEC 60754-1/2部分的要求,不含卤素。Hexpol TPE英国办事处常务董事Mark Clayton说:“我们自己设定的挑战是,开发出可靠性和耐用性超过全球标准的材料,该材料还要拥有符合人类安全的最低毒性和最低烟雾等级。凭借我们的新牌号,我们可以用高水平的订制和易加工性为市场提供领先的性能。”

Dryflex Cable 52180 N是用于低压电源或数据电缆应用的一款代表性材料。另一款Dryflex Cable 51898 N是针对需要提高耐热性和耐流体性的苛刻应用而开发。与PVC一样,Dryflex Cable材料可以采用标准挤出设备加工。材料即时可用,无需后期硫化,有助于最大程度地减少步骤并提高生产率。这些材料是完全可回收的,任何的生产废料都可以进行再处理。

Dryflex Cable的使用增强了的人员密集区域(需要快速、安全疏散人员)的安全性。它们还可以在有昂贵或敏感设备的限制区域中使用。这些地方可能包括高层建筑、医院、机场、火车和交通枢纽、数据中心、购物中心、发电设施和海上平台。据报道,这些材料提供了出色的热力学性能,使其适用于通信和电缆。典型的应用包括低压、数据、绝缘、护套和基底。

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