Poliarilat (PAR), juga dikenal sebagai poliester aromatik, adalah plastik rekayasa khusus termoplastik dengan cincin aromatik dan ikatan ester pada rantai utama molekul.
Sifat-sifat poliarilat PAR
Poliarilat (PAR), juga dikenal sebagai poliester aromatik, adalah plastik rekayasa khusus termoplastik dengan cincin aromatik dan ikatan ester pada rantai utama molekulnya. Poliarilat diindustrialisasi oleh Unitika Company dari Jepang pada tahun 1973, dengan nama dagang U-polymer. Poliarilat merupakan plastik tahan suhu tinggi dengan kinerja komprehensif yang sangat baik.
Poliarilat dibuat melalui polikondensasi fenol dihidrat dan asam dikarboksilat. Dengan menggunakan berbagai fenol dihidrat dan asam dikarboksilat sebagai bahan baku, beragam jenis poliarilat dapat diperoleh. Poliarilat yang biasa disebut dipolikondensasi dari campuran bisfenol A, asam tereftalat, dan asam isoftalat sebagai bahan baku.
PAR memiliki struktur amorf linier, dan rantai utama molekulnya terdiri dari fenil, eter, karbonil, dan isopropil. Gugus yang berbeda memiliki pengaruh yang berbeda terhadap sifat polimer, tetapi efek gabungan masing-masing gugus membuat rantai utama PAR memiliki kekakuan yang lebih tinggi, polaritas tertentu, non-kristalin, dan fleksibilitas tertentu.
1. Data kinerja beberapa poliarilat
| Pertunjukan |
U-100
(Kelas tahan panas) |
U-1060
(Kelas umum) |
U-4015
(Kelas aliran tinggi) |
U-8000
(Kelas cetak tiup) |
| Kepadatan/(g/cm³) |
1.21 |
1.21 |
1.24 |
1.26 |
| Kekerasan Rockwell (R) |
125 |
125 |
124 |
125 |
Penyerapan air
(20℃, 24 jam,%) |
0.26 |
0,25 |
0.20 |
0,15 |
| Tingkat penyerapan kelembaban (65%RH, 24 jam,%) |
0,07 |
0,07 |
0,05 |
0,03 |
| Kekuatan tarik/MPa |
71.5 |
75.0 |
83.0 |
72.5 |
| Pemanjangan(%) |
50 |
62 |
62 |
95 |
| Kekuatan lentur/MPa |
97,0 |
95.0 |
115.0 |
113.0 |
| Modulus lentur/GPa |
1.9 |
1.9 |
2.0 |
1.9 |
| Kekuatan kompresi/MPa |
96.0 |
96.0 |
98,0 |
98,0 |
| Kekuatan impak berlekuk Izod/(J/m) |
150~250 |
250~350 |
250~350 |
80~150 |
| Resistivitas volume/Ω·cm |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
2*10＾16 |
| Resistensi busur/s |
129 |
129 |
120 |
123 |
| Konstanta dielektrik (10⁶Hz) |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
3.0 |
| Tangen rugi dielektrik (10 ⁶ Hz) |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
0,015 |
2. Sifat mekanis
Poliarilat memiliki ketahanan mulur, ketahanan impak, pemulihan regangan, ketahanan aus yang sangat baik, serta kekuatan dan kekakuan mekanis yang tinggi. Poliarilat menunjukkan kekuatan tarik yang tinggi pada rentang suhu yang luas. Dibandingkan dengan polikarbonat, nilai absolut kekuatan impak poliarilat sedikit lebih rendah, tetapi ketergantungannya pada ketebalan sampel lebih kecil daripada polikarbonat. Ketika ketebalannya di atas 6,4 mm, kekuatan impaknya lebih tinggi daripada polikarbonat. Oleh karena itu, poliarilat dapat menunjukkan keunggulan yang lebih besar dalam pembuatan produk tebal berukuran besar.
Poliarilat memiliki karakteristik mulur tarik yang baik, dan jumlah mulurnya sangat kecil bahkan di bawah beban tinggi sebesar 21MPa.
Untuk material polimer, kecuali untuk benda yang sepenuhnya elastis, regangan permanen akan dihasilkan di bawah aksi gaya eksternal. Namun, poliarilat menunjukkan pemulihan regangan yang sangat baik dan kerugian histeresis yang kecil. Bahkan pada kondisi laju regangan yang tinggi, kerugian histeresis poliarilat jauh lebih kecil daripada polikarbonat dan polioksimetilena. Bahkan pada suhu yang lebih tinggi, poliarilat tetap dapat mempertahankan kinerja yang sangat baik ini tanpa menghasilkan regangan sisa yang berlebihan.
3. Sifat termal
Poliarilat memiliki cincin benzena yang lebih padat pada rantai utama molekulnya, sehingga memiliki ketahanan panas yang sangat baik. Di bawah beban 1,82MPa, suhu deformasi termal poliarilat (U-100) mencapai 175℃. Dengan menggunakan metode termal diferensial, suhu awal penurunan beratnya adalah 400℃, suhu dekomposisinya adalah 443℃, dan suhu transisi gelas poliarilat (metode DSC) adalah 193℃, yang sekitar 50℃ lebih tinggi daripada polikarbonat dan 3-4℃ lebih tinggi daripada polisulfon. Oleh karena itu, berbagai sifat poliarilat kurang terpengaruh oleh suhu dibandingkan polikarbonat dan polisulfon, serta koefisien ekspansi liniernya kecil dan stabilitas dimensinya lebih baik.
Dibandingkan dengan beberapa plastik rekayasa lainnya, poliarilat juga memiliki ketahanan solder yang sangat baik dan penyusutan termal yang sangat rendah.
4. Tahan api
Poliarilat adalah plastik yang dapat memadamkan diri sendiri dan tidak mudah terbakar. Tanpa penghambat api, sampel dengan ketebalan 1,6 mm dapat mencapai standar UL94V-0. Indeks oksigen poliarilat adalah 36,8. Indeks oksigen ini lebih tinggi daripada indeks oksigen plastik lain (termasuk yang mengandung penghambat api), tetapi lebih rendah daripada indeks oksigen polivinil klorida, polivinilidena klorida, politetrafluoroetilena, polifenilen sulfida, dll. yang mengandung halogen.
5. Sifat listrik
Sifat listrik poliarilat serupa dengan polioksimetilen, polikarbonat, dan poliamida, dan resistansi tegangannya sangat baik. Karena poliarilat memiliki higroskopisitas rendah, sifat listriknya juga sangat stabil di lingkungan lembap. Selain itu, sifat listrik poliarilat kurang terpengaruh oleh suhu. Resistivitas volume poliarilat masih dapat dipertahankan di atas 1014Ω·cm bahkan pada suhu tinggi 160℃.
6. Sifat kimia
Poliarilat memiliki ketahanan asam dan minyak yang baik, tetapi ketahanan alkali, ketahanan retak tegangan, ketahanan hidrokarbon aromatik, dan ketahanan ketonnya belum ideal. Ketahanan kimia poliarilat juga belum ideal. Poliarilat seri AX yang dimodifikasi dengan serat karbon telah meningkatkan ketahanan kimia dan ketahanan pelarut organik secara signifikan, serta kinerja pemrosesannya telah meningkat pesat. Tabel 1-2 mencantumkan sifat-sifat poliarilat seri AX.
7. Properti lainnya
Poliarilat memiliki transparansi yang sangat baik, dengan indeks bias 1,61, yang lebih tinggi daripada polikarbonat dan polimetakrilat, serta transmisi cahayanya sebesar 87% pada ketebalan 2 mm, yang kurang lebih sama dengan polikarbonat. Poliarilat memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap radiasi ultraviolet. Poliarilat dengan ketebalan 0,1 mm dapat sepenuhnya memblokir cahaya dengan panjang gelombang di bawah 350 nm. Poliarilat merupakan salah satu plastik rekayasa dengan ketahanan cuaca yang sangat baik, dan ketahanan cuacanya jauh lebih baik daripada polikarbonat.
Pencetakan dan pemrosesan PAR poliarilat
Titik lebur poliarilat sangat berbeda dari suhu dekomposisi termal, dan dapat dicetak dan diproses dengan metode pemanasan dan peleburan seperti injeksi, ekstrusi dan blow molding. Viskositas leleh poliarilat relatif tinggi, sekitar 10 kali lipat dari polikarbonat pada suhu yang sama, yang membutuhkan suhu pencetakan yang lebih tinggi untuk mendapatkan fluiditas yang lebih baik. Fluiditas poliarilat juga terkait dengan ketebalan produknya. Biasanya, ketika ketebalannya kurang dari 2mm, fluiditasnya menurun dengan cepat. Oleh karena itu, ketika poliarilat digunakan untuk mencetak produk berdinding tipis, suhu dan tekanan yang lebih tinggi harus diterapkan. Sejumlah kecil air akan menyebabkan dekomposisi poliarilat selama pencetakan, sehingga sangat penting untuk mengeringkan poliarilat terlebih dahulu sebelum dicetak. Kadar air biasanya harus dikontrol di bawah 0,02% (fraksi massa). Kondisi pengeringan umumnya 110-140℃, 6 jam.
1. Cetakan injeksi
Poliarilat dapat dicetak injeksi dengan mesin cetak injeksi umum, tetapi viskositas lelehnya relatif tinggi dan suhu cetak yang dibutuhkan relatif tinggi. Untuk mencegah material dari sintering dan karbonisasi, mesin cetak injeksi yang dilengkapi dengan katup jarum umumnya harus dihindari. Penyusutan cetakan poliarilat serupa dengan polikarbonat, keduanya sekitar 0,05%. Biasanya, cetakan untuk pencetakan injeksi polikarbonat juga dapat digunakan untuk pencetakan injeksi poliarilat. Namun, untuk produk dengan bentuk yang lebih kompleks, untuk mengkompensasi fluiditas poliarilat yang buruk, gerbang cetakan, runner, dll. harus diproses sedikit lebih besar.
Suhu cetakan poliarilat selama pencetakan injeksi umumnya tinggi. Jika suhu cetakan terlalu rendah, regangan sisa produk setelah pencetakan injeksi akan besar, dan beberapa bahkan retak tanpa gaya eksternal. Untuk produk dengan ketebalan yang tidak merata dan lebih banyak lengkungan, regangan sisa bahkan lebih besar.
2. Cetakan ekstrusi
Dibandingkan dengan pencetakan injeksi, suhu pencetakan ekstrusi poliarilat umumnya 10 hingga 20°C lebih rendah. Viskositas leleh poliarilat relatif tinggi. Untuk meningkatkan efek plastisisasi, ekstruder dengan rasio aspek, torsi, dan daya yang lebih besar umumnya sebaiknya digunakan. Selain itu, untuk menghindari sintering dan karbonisasi akibat pemanasan geser, kecepatan sekrup tidak boleh terlalu tinggi, dan struktur sekrup serta cetakan harus meminimalkan bagian-bagian yang rentan terhadap retensi material.
Modifikasi dan aplikasi PAR poliarilat
PAR dapat diperkuat dengan serat kaca, serat karbon, serat poliarilamida, serat keramik, dll., dan juga dapat diperkuat dengan serat campuran dan serat polimer super (seperti serat polietilena dengan berat molekul ultra tinggi). Serat kaca merupakan serat penguat yang paling umum digunakan. Saat memperkuat PAR dengan serat kaca, perlu menggunakan agen penggandeng KH-550 untuk perawatan dan menambahkan stabilizer dalam jumlah yang sesuai. Proses produksinya pada dasarnya sama dengan PC yang diperkuat serat kaca.
Poliarilat terutama membentuk paduan campuran dengan PET, PBT, PC, PA, fluoroplastik, dll., di antaranya merupakan sistem yang kompatibel dengan PET, PBT, PC, dll., dan sistem yang tidak kompatibel dengan PA, fluoroplastik, dll.
PAR meningkatkan kinerja produk melalui proses paduan. Paduan plastik seri PAR/PET memiliki karakteristik kekakuan tinggi, akurasi dimensi tinggi, anisotropi rendah, dan permukaan halus. Paduan ini terutama digunakan untuk komponen otomotif dan beberapa komponen presisi; PAR/PTFE dapat digunakan untuk material tahan aus berpelumas bebas oli seperti bantalan; paduan PAR/PA digunakan untuk komponen tahan panas dan tahan benturan pada mobil, seperti komponen internal dan eksternal seperti kap mesin dan panel luar mobil, serta komponen geser, komponen pemutus arus, bushing, dll.
PAR yang sangat transparan memiliki kegunaan baru di bidang teknologi optoelektronik. Film PAR memiliki nilai birefringensi kurang dari 10M dan dapat digunakan untuk membuat film tunda guna menghilangkan distorsi warna pada layar kristal cair. Film ini digunakan dalam pembuatan layar kristal cair (LCD) dan dapat menggantikan kaca yang dibutuhkan untuk LCD. Sebagai material yang tahan suhu tinggi dan sangat transparan, PAR dapat memenuhi persyaratan teknologi manufaktur LCD.
