O masterbatch de PES, também conhecido como masterbatch de polietersulfona, é um masterbatch de plástico de engenharia de alto desempenho composto principalmente de polietersulfona (PES). A PES é um polímero termoplástico amorfico de alto desempenho com excelente resistência ao calor, propriedades mecânicas, estabilidade química e propriedades elétricas. Portanto, o masterbatch de PES tem uma ampla gama de aplicações em vários setores de fabricação de alta tecnologia.

Características básicas

Propriedade física

Apariência e forma: O masterbatch PES geralmente está em forma granular e a cor pode ser personalizada de acordo com as necessidades, como preto, cor natural ou transparente.

Estabilidade dimensional: Possui excelente estabilidade dimensional e pode manter dimensões estáveis em temperaturas elevadas e em ambientes agressivos.

Coeficiente de dilatação térmica: Um pequeno coeficiente de dilatação térmica ajuda a manter a precisão dimensional do componente durante as mudanças de temperatura.

Propriedade mecânica

Resistência e módulo: O masterbatch de PES possui alta resistência e módulo, sendo capaz de suportar grandes cargas.

Resiliência: Demonstra boa resiliência, adequada para cenários de aplicação que exigem resistência a impactos e vibrações.

Performance térmica

Temperatura de utilização a longo prazo: A temperatura de utilização a longo prazo do masterbatch de PES pode atingir 180-200 ℃, com melhor resistência térmica a curto prazo e capacidade de suportar temperaturas mais elevadas.

Estabilidade térmica: pode manter um desempenho estável em temperaturas elevadas e não se deforma ou se decompoe facilmente.

Estabilidade química

Resistência à corrosão: Possui resistência à corrosão em várias substâncias químicas, incluindo ácidos, bases e solventes orgânicos.

Resistência à hidrólise: pode manter um desempenho estável, mesmo em ambientes úmidos.

Prestação elétrica

Isolamento elétrico: Pode manter um desempenho de isolamento elétrico estável em ambientes de alta temperatura e alta umidade.

Constante dielétrica e perda dielétrica: Possui constante dielétrica e perda dielétrica estáveis, adequadas para o campo da eletrônica e da engenharia elétrica.

Retardante de chama

Alguns masterbatches PES apresentam propriedades retardadoras de chama e podem atender a padrões específicos de segurança, como o nível UL94-V0.

Processabilidade

Tecnologia de processamento: pode ser transformada em vários produtos através de vários processos, como moldagem por injeção, extrusão, moldagem por sopro, etc.

Requisitos de pré-secagem: A pré-secagem é necessária antes do processamento para remover a umidade absorvida e garantir a qualidade do processamento.

Tipos

O masterbatch de PES (Poliéter Sulfona) pode ter vários tipos de acordo com diferentes padrões de classificação, e a seguir estão algumas das classificações mais comuns:

Classificação por função

Masterbatch PES comum: Possui as propriedades básicas da resina PES, como boa resistência ao calor, propriedades mecânicas e isolamento elétrico, e é utilizado principalmente na produção de produtos plásticos gerais para melhorar o desempenho global dos produtos.

Masterbatch PES melhorado: geralmente adicionado com materiais de reforço, como fibra de vidro e fibra de carbono, o que pode melhorar significativamente a resistência mecânica, a rigidez e a estabilidade dimensional dos produtos PES. É adequado para componentes plásticos de engenharia com exigências de alta resistência, como peças automotivas, carcaças de equipamentos eletrônicos, etc.

Masterbatch de PES retardante à fogo: Ao adicionar retardantes de fogo para modificação, o masterbatch de PES possui boas propriedades retardantes de fogo, o que pode atender aos rigorosos requisitos de retardância de fogo dos materiais em áreas como a eletrônica e a aviação, reduzindo o risco de incêndio.

Masterbatch PES resistente ao desgaste: com a adição de enchimentos resistentes ao desgaste ou tratamento de superfície, a resistência ao desgaste e à fricção do material PES é melhorada. É comumente utilizado na fabricação de componentes que exigem resistência à fricção a longo prazo, como engrenagens, rolamentos, correias transportadoras, etc.

Masterbatch de PES condutivo: Ao adicionar meios condutores, como fuligem de carbono e fibra de carbono, o masterbatch de PES é dotado de condutividade e pode ser utilizado para a fabricação de produtos plásticos com funções antistáticas e de blindagem eletromagnética. Tem aplicações importantes na eletrônica, comunicação e outros campos.

Classificado por aditivos

Tipo de aditivo inorgânico PES masterbatch: A adição de enchimentos inorgânicos, como carbonato de cálcio, talco em pó, dióxido de titânio, etc., pode melhorar o desempenho de processamento do PES, reduzir os custos e, em certa medida, aumentar a rigidez, a resistência ao calor e a estabilidade dimensional do produto.

Masterbatch orgânico de PES: Aditivos orgânicos, como plastificantes, antioxidantes, absorventes UV, etc., são adicionados para melhorar a flexibilidade, a resistência ao envelhecimento e a resistência às intempéries do PES, prolongando a vida útil do produto.

Masterbatch de aditivos PES composto: Vários tipos de aditivos são adicionados simultaneamente para obter melhorias abrangentes de desempenho e atender às exigências complexas de aplicação. Por exemplo, ao adicionar simultaneamente fibra de vidro e retardante de chama, o masterbatch de PES pode ter tanto alta resistência quanto boa retardância de chama.

Classificado por método de processamento

Masterbatch PES de grau de injeção: possui boa fluidez e formabilidade, adequado para processos de moldagem por injeção, pode encher rapidamente as cavidades do molde e produzir produtos plásticos de alta precisão e de formas complexas, como carcaças de componentes eletrônicos, brinquedos, etc.

Masterbatch de PES de grau de extrusão: Com boa resistência à fusão e uniformidade, é adequado para processos de moldagem por extrusão e pode produzir produtos plásticos, como tubos, folhas, filmes, etc. É amplamente utilizado na construção, embalagens, medicina e outros campos.

Masterbatch de PES para moldagem por sopro: Com alta viscosidade de fusão e elasticidade, pode manter uma boa estabilidade de forma durante o processo de moldagem por sopro e é utilizado para a fabricação de diversos produtos plásticos oco, como garrafas plásticas, recipientes, etc.

Relação de fórmula

A proporção de diferentes tipos de formulações de masterbatch de PES pode variar dependendo dos requisitos específicos de desempenho, dos processos de produção e dos cenários de aplicação. A seguir estão alguns exemplos da faixa de proporção aproximada para os tipos mais comuns de masterbatch de PES:

Masterbatch PES melhorado

Resina de PES: 60% -80%

Fibra de vidro: 20% -40%

Agente de ligação: 0,5% -2%, utilizado para melhorar a força de ligação entre a fibra de vidro e a resina PES.

Masterbatch retardante de chama PES

Resina PES: 70% -90%

Retardante de chama: 10% -30%, escolha diferentes retardantes de chama e sua dosagem de acordo com o nível de retardante de chama necessário, como retardantes de chama à base de bromo, retardantes de chama à base de fósforo, etc.

Agente sinérgico: 0-5%, como trióxido de antimónio, utilizado em combinação com retardantes de chama para aumentar o efeito retardante de chama.

Masterbatch PES resistente ao desgaste

Resina PES: 75% -90%

Aditivos resistentes ao desgaste: 10% -25%, como dióxido de molibdênio, grafite, carboneto de silício, etc.

Lubrificante: 0,5% -3%, ajuda a melhorar o desempenho de processamento e aumentar a suavidade da superfície, reduzindo a fricção.

Masterbatch PES condutor

Resina PES: 70% -90%

Médio condutor: 10% -30%, como fuligem condutora, fibra de carbono, etc.

Dispersante: 0,5% -3%, ajuda a dispersar uniformemente o meio condutor na resina.

Aditivo inorgânico PES masterbatch

Resina PES: 70% -90%

Aditivos inorgânicos: 10% -30%, como carbonato de cálcio, talco em pó, dióxido de titânio, etc.

Agente de tratamento de superfície: 0,5% -3%, utilizado para melhorar a compatibilidade entre os enchimentos inorgânicos e a resina PES.

Aditivo orgânico PES masterbatch

Resina PES: 90% -98%

Plasticizador: 0-10%, adicionado de acordo com os requisitos de flexibilidade.

Antioxidantes: 0,1% -1%

Absorvente UV: 0,1% -1%, utilizado para melhorar a resistência às intempéries.

Os coeficientes da fórmula acima são apenas para referência. Na produção real, é necessário fazer ajustes e otimizações com base nas exigências específicas do produto, nas características da matéria-prima e no equipamento de produção, para obter um desempenho e benefícios econômicos optimos. Ao mesmo tempo, pode haver diferenças nas fórmulas de produção de diferentes fabricantes.

Processo de produção

O processo de produção de masterbatch PES geralmente inclui etapas como preparação de matérias-primas, mistura, extrusão, granulação, etc. A seguir, apresentamos uma introdução específica:

1. Preparação da matéria-prima

Selecione partículas de resina PES adequadas como material de base, prepare aditivos correspondentes de acordo com o tipo de masterbatch, como materiais de reforço, retardadores de chama, enchimentos resistentes ao desgaste, meios condutores, etc., e assegure que a pureza e a qualidade das matérias-primas atendam aos requisitos de produção.

2. Mistura

Adicione a resina PES e os aditivos ao agitador de alta velocidade de acordo com a proporção de fórmula definida para uma mistura completa. Por meio da agitação a alta velocidade, o aditivo é uniformemente disperso na superfície das partículas de resina PES para formar uma pré-mistura. Para alguns aditivos difíceis de dispersar, pode ser necessário adicionar uma quantidade adequada de dispersante para melhorar o efeito de dispersão.

3. Extrusão

A pré-mistura é alimentada para a extrusora de dois parafusos. As extrusoras de dois parafusos possuem boas capacidades de mistura e transporte, o que permite derreter e misturar completamente os materiais no tambor. Durante o processo de extrusão, é necessário controlar estritamente parâmetros como temperatura, velocidade e pressão da extrusora.

O controle de temperatura é particularmente crítico e diferentes temperaturas de aquecimento devem ser definidas de acordo com as características da resina PES e o desempenho dos aditivos. Geralmente, a temperatura de aquecimento deve aumentar gradualmente desde a seção de alimentação até a cabeça da máquina, para garantir que o material se funda uniformemente durante o processo de extrusão, evitando a degradação do material ou o falha do aditivo causada por altas temperaturas.

O ritmo da engrenagem afetará o efeito de mistura e a produtividade de extrusão do material e precisa ser ajustado de acordo com a situação real. Normalmente, velocidades de rotação mais altas são benéficas para melhorar a uniformidade da mistura, mas velocidades de rotação excessivamente altas podem causar superaquecimento do material devido ao cisalhamento.

A pressão do extrusor também deve ser mantida estável para garantir uma extrusão suave dos materiais e obter uma boa qualidade de extrusão.

4. Granulação

O material extrudado da cabeça do extrusor tem a forma de tiras ou filamentos e é resfriado e moldado por resfriamento por ar ou água. O material resfriado entra no granulador e é cortado em partículas de uma determinada dimensão por uma ferramenta de corte, resultando em um masterbatch de PES.

Durante o processo de granulação, é necessário controlar a velocidade de corte e a nitidez da ferramenta de corte para garantir que o tamanho das partículas dos grânulos-mãe seja uniforme e que a superfície seja lisa. Ao mesmo tempo, o masterbatch pode ser filtrado, se necessário, para remover partículas que são muito grandes ou muito pequenas, garantindo consistência na qualidade do produto.

5. Embalagem

O masterbatch PES produzido é embalado em sacos selados ou tambores de plástico para evitar a umidade e a contaminação. O modelo do produto, as especificações, a data de produção e outras informações devem ser indicadas na embalagem para fins de armazenamento e gestão.

Durante todo o processo de produção, para garantir a estabilidade e consistência da qualidade do produto, é necessário manter e manutenção regular do equipamento de produção, realizar inspeções de qualidade nas matérias-primas e produtos, como testar a distribuição do tamanho das partículas do masterbatch, a taxa de fluxo do derretimento, as propriedades mecânicas, a retardação de chama e outros indicadores. Com base nos resultados da inspeção, os parâmetros do processo de produção devem ser ajustados em tempo hábil.

Equipamento de produção

O equipamento de produção de masterbatch PES inclui principalmente equipamentos de mistura, equipamentos de extrusão, equipamentos de granulação, etc. A seguir, apresentamos uma introdução específica:

1. Equipamentos híbridos

Misturador de alta velocidade: utilizado para misturar completamente a resina PES com vários aditivos. Através de lâminas de agitação giratórias a alta velocidade, consegue uma mistura uniforme dos materiais em um curto período de tempo. Suas características são alta eficiência de mistura, boa uniformidade de mistura e capacidade de ajuste de acordo com diferentes fórmulas e requisitos de produção.

Mixer planetário duplo: adequado para ocasiões com altos requisitos de mistura, especialmente quando o conteúdo de aditivos é baixo ou é necessário uma mistura mais fina. Possui duas lâminas de agitação planetária que rotam enquanto giram, gerando fortes efeitos de cisalhamento e agitação para garantir a dispersão uniforme dos aditivos na resina PES.

2. Equipamento de extrusão

Extrusor de dois parafusos: É um dos equipamentos principais para a produção de masterbatch de PES. Possui dois parafusos interligados que podem proporcionar bons efeitos de transporte, mistura e plastificação do material. Os extrusores de dois parafusos podem ser projetados com combinações de parafusos baseadas nas características do material e nas exigências do processo, para obter resultados de extrusão otimizados. Também está equipado com várias seções de aquecimento e resfriamento, que podem controlar com precisão a temperatura do material durante o processo de extrusão.

Extrusor de um parafuso: Em algumas situações em que os requisitos de mistura não são altos ou a escala de produção é pequena, também são utilizados extrusores de um parafuso. Possui uma estrutura simples e fácil de operar, mas, em comparação com os extrusores de dois parafusos, sua capacidade de mistura e plastificação é relativamente fraca. Os extrusores de um parafuso são geralmente adequados para a produção de produtos de masterbatch de PES relativamente simples.

3. Equipamento de granulação

Granulador submerso: É um dos equipamentos de granulação mais utilizados atualmente. Ele corta diretamente o material de fusão quente extrudado em partículas debaixo d'água, e as partículas cortadas esfriam rapidamente na água. Possui as vantagens de forma de partícula regular, tamanho de partícula uniforme e superfície lisa. A eficiência de produção do granulador submerso é alta e pode adaptar-se a diferentes escalas de produção. O tamanho das partículas pode ser controlado ajustando a velocidade e a quantidade do cortador.

Granulador refrigerado a ar: o material extrudado é refrigerado por ar antes de ser granulado. A estrutura dos granuladores refrigerados a ar é relativamente simples e econômica, mas o efeito de refrigeração e a precisão da forma das partículas podem não ser tão bons quanto os granuladores submersos. É adequado para situações em que os requisitos de qualidade das partículas não são particularmente altos.

4. Equipamento auxiliar

Sistema de alimentação: incluindo tanque, máquina de alimentação automática, etc., utilizado para transportar automaticamente a matéria-prima para o misturador e extrusor, alcançar a produção automatizada, melhorar a eficiência de produção e reduzir os erros de operação manual.

Sistema de refrigeração: Para extrusoras e granuladores, é necessário equipar sistemas de refrigeração correspondentes, como dispositivos de refrigeração por água circulante, dispositivos de refrigeração por ar, etc., para controlar a temperatura dos equipamentos e materiais, garantindo a estabilidade do processo de produção e da qualidade do produto.

Screening equipment: used to screen the PES masterbatch after granulation, remove oversized or undersized particles that do not meet the particle size requirements, and ensure the uniformity of the product’s particle size. Common screening equipment includes vibrating screens, rotating screens, etc.

Equipamentos de embalagem: incluindo máquinas de embalagem automáticas, máquinas de selagem, etc., utilizadas para embalar o masterbatch de PES produzido, geralmente utilizando embalagens seladas para evitar a umidade, a oxidação ou a contaminação do masterbatch.

Além disso, para garantir o controle de qualidade e os testes no processo de produção, é necessário equipar alguns equipamentos de teste, como os medidores de taxa de fluxo de fusão, as máquinas de teste de desempenho mecânico, os analisadores termogravimétricos, os analisadores de tamanho de partículas, etc., para a detecção e análise de vários indicadores de desempenho de matérias-primas, produtos semi-acabados e produtos acabados.

Requisitos relacionados

Na produção de masterbatch de PES, os equipamentos de extrusão precisam atender a várias exigências, como plasticização, mistura e controle de temperatura, para garantir a qualidade do produto e a eficiência da produção. A seguir, apresentamos uma introdução específica:

Boa capacidade de plastificação

A resina PES tem um alto ponto de fusão e viscosidade, e o equipamento de extrusão deve ter uma capacidade de plasticização suficiente para conseguir fundir completamente a resina PES em um curto período de tempo, garantindo uma boa fluidez do material durante o processo de extrusão, para atender aos requisitos do processo de produção.

Prestação de mistura eficiente

Devido à necessidade de adicionar vários aditivos, como materiais de reforço, retardadores de chama, enchimentos, etc., na produção de masterbatch de PES, o equipamento de extrusão deve ser capaz de misturar completamente a resina de PES e os aditivos em estado fundido, para garantir a consistência e a estabilidade dos resultados do masterbatch.

Controlo preciso da temperatura

A resina PES é sensível à temperatura e uma temperatura excessiva pode facilmente levar à degradação e descoloração da resina, afetando o desempenho do produto. Se a temperatura for muito baixa, isso causará uma má plasticização do material e tornará a extrusão difícil. Portanto, o equipamento de extrusão deve estar equipado com um sistema de controle de temperatura de alta precisão, que pode controlar a temperatura do material dentro do intervalo definido em diferentes estágios de produção. A precisão do controle de temperatura geralmente precisa atingir ± 1 ℃ ou até mais.

Controle estável da pressão

A pressão de extrusão estável é a chave para garantir a qualidade do produto e a estabilidade da produção. O equipamento de extrusão deve ser capaz de manter uma pressão de extrusão estável em diferentes velocidades de produção e características do material, evitando problemas como o tamanho inconstante do produto e a qualidade superficial inadequada causada por flutuações de pressão.

Resistência forte à corrosão

Durante o processo de produção, certos aditivos podem apresentar certa corrosividade, como alguns retardantes de chama halogenados. Portanto, os componentes, como o tambor e a rosca do equipamento de extrusão, que entram em contato com o material, devem ser feitos de materiais resistentes à corrosão, como aço inoxidável, aço de liga, etc., para prolongar a vida útil do equipamento e garantir a continuidade da produção.

Alta eficiência de produção

Para atender à demanda do mercado e reduzir os custos de produção, os equipamentos de extrusão devem ter alta capacidade de produção e ser capazes de extrudir uma certa quantidade de masterbatch de PES de alta qualidade por unidade de tempo. Ao mesmo tempo, os equipamentos devem ter um bom grau de automação, ser fáceis de operar e manter, reduzir a intervenção manual e melhorar a eficiência de produção.

Design flexível de combinação de parafusos

Diferentes tipos de produção de masterbatch de PES exigem combinações diferentes de parafusos para obter resultados de extrusão otimizados. O equipamento de extrusão deve permitir uma ajustagem flexível de parâmetros como a relação comprimento x diâmetro, a profundidade da ranhura e a relação de compressão dos parafusos, com base nas características específicas do material, nas fórmulas e nas exigências do processo de produção, para atender às diversas necessidades de produção.

Aplicação

O masterbatch PES possui diversas propriedades excelentes, como alta resistência ao calor, boas propriedades mecânicas, retardância ao fogo, etc., por isso tem uma ampla gama de aplicações em vários campos. A seguir, apresentamos algumas das principais áreas de aplicação:

Área eletrônica e elétrica

Conector: O masterbatch PES possui alta resistência ao calor e bom desempenho de isolamento elétrico, o que permite suportar a alta temperatura gerada pelos dispositivos eletrônicos durante a operação, ao mesmo tempo em que garante a estabilidade da transmissão de sinais. Por isso, é amplamente utilizado na fabricação de diversos conectores.

Sócio de interruptor: A sua excelente performance de retardamento de chamas pode prevenir eficazmente incêndios e garantir a segurança elétrica, sendo frequentemente utilizado na produção de carcaças de soquetes de interruptor.

Esqueleto da bobina: O esqueleto da bobina feito de masterbatch de PES apresenta boa estabilidade dimensional e resistência mecânica, e consegue manter sua forma inalterada durante o uso prolongado, garantindo a operação normal da bobina.

Setor da indústria automotiva

Componentes periféricos do motor, como a capota do motor, o coletor de ar, etc. O masterbatch PES pode manter boas propriedades mecânicas em ambientes de alta temperatura, resistir a altas temperaturas e a ambientes químicos complexos no compartimento do motor, ao mesmo tempo em que reduz o peso do veículo e melhora a economia de combustível.

Componentes eletrônicos automotivos: utilizados para a fabricação de carcaças de unidades de controle eletrônico (ECU), carcaças de sensores, etc. Sua alta isolamento e resistência à interferência eletromagnética protegem os componentes eletrônicos das influências ambientais externas, garantindo o funcionamento estável dos sistemas eletrônicos automotivos.

Setor aeroespacial

Os componentes internos de aeronaves, como quadros de assentos, suportes para bagagem, etc., o masterbatch de PES possui as características de alta resistência e leveza, o que permite reduzir o peso da aeronave, melhorar a eficiência do combustível e diminuir os custos operacionais, ao mesmo tempo em que se garante a resistência estrutural da aeronave.

Equipamentos eletrônicos de aviação: A sua excelente resistência à radiação e desempenho elétrico o tornam um material ideal para a fabricação de carcaças e placas de circuitos de equipamentos eletrônicos de aviação. Ele pode garantir a confiabilidade e estabilidade dos equipamentos em ambientes eletromagnéticos complexos e condições de radiação em altitudes elevadas.

Campo de fibra

Fibras de alta performance: o masterbatch de PES pode ser utilizado para produzir fibras de alta performance, como tecidos industriais especiais, materiais de filtro, etc. Estas fibras apresentam características como alta resistência, resistência a altas temperaturas e resistência à corrosão química, o que pode atender às exigências de utilização em ambientes agressivos.

Fibra médica: Devido à sua boa biocompatibilidade, o masterbatch de PES pode ser utilizado para a fabricação de materiais de fibra médica, como suturas e vasos sanguíneos artificiais, e tem aplicações importantes no setor médico.

Além disso, o masterbatch de PES tem algumas aplicações nos campos da óptica, da proteção ambiental, etc., como a fabricação de lentes ópticas, filmes plásticos ecologicamente corretos, etc. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, os campos de aplicação do masterbatch de PES continuarão a se expandir e aprofundar.