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La pirámide de los materiales poliméricos: aplicación de cables extruidos de poliimida (PI)
El fabricante TST CABLES revela las características, ventajas y aplicaciones del cable PI extruido de poliimida de material polimérico superior.
El 8 de diciembre de 2018, por la mañana temprano, se lanzó la sonda Chang’e-4 desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Xichang. Esta vez, Chang’e-4 llevó con éxito la bandera nacional a la parte posterior de la luna, marcando el espacio con el «logotipo chino». Se informa que la bandera nacional de la sonda no está hecha de telas de fibra química comunes, seda, algodón y otros textiles. Es bien sabido que el entorno espacial es muy especial. No hay atmósfera en la superficie de la luna. Está en un estado de vacío. Cuando se expone a la luz solar, la temperatura máxima de la superficie de la luna durante el día puede alcanzar los 123 ° C. Por la noche, fuera del módulo lunar, la temperatura en la luna caerá bruscamente a menos 233 ° C.
Los materiales ordinarios no pueden soportar una diferencia de temperatura tan extrema. Además, los rayos ultravioleta producidos por el sol son muy fuertes, y también hay radiación de rayos cósmicos y partículas de alta energía, que tienen un fuerte efecto destructivo sobre los materiales.
La bandera que ondea en la luna está hecha de material de película de polímero orgánico PI, que es completamente diferente de la bandera común. Puede soportar el duro entorno de la superficie lunar y no se decolora ni se deforma. ¿Cuáles son las ventajas especiales del material PI que lo hacen único entre los materiales poliméricos? Los amigos que estén interesados en el material PI pueden obtener más información sobre él con TST CABLES.
Introducción a la poliimida (PI)
Recientemente, todos los países han incluido la investigación, el desarrollo y la utilización del PI como una de las prioridades de desarrollo de nuevos materiales químicos en el siglo XXI. El PI tiene grandes perspectivas de aplicación como material estructural o funcional debido a sus características sobresalientes en rendimiento y síntesis.
La poliimida (PI) es conocida como el material superior de la pirámide de materiales poliméricos y también se la conoce como un «solucionador de problemas». Algunos expertos de la industria incluso creen que «sin el PI, hoy en día no habría tecnología microelectrónica».
La poliimida (PI) es un compuesto polimérico heterocíclico aromático con un enlace de cadena de imida en su estructura molecular. Es una de las variedades de plásticos de ingeniería más resistentes al calor. La PI tiene un rendimiento excelente y se usa ampliamente en escenarios de aplicación complejos como la industria aeroespacial, la industria química mecánica, la defensa nacional y la industria militar. La PI tiene la clasificación de retardante de llama más alta (UL-94), buen rendimiento de aislamiento eléctrico, propiedades mecánicas, estabilidad química, resistencia al envejecimiento, resistencia a la radiación y baja pérdida dieléctrica. Estas propiedades no cambiarán significativamente en un amplio rango de temperaturas (-269 ℃ ~ 400 ℃), por lo que se usa ampliamente en pantallas flexibles, transporte ferroviario, aeroespacial, retardante de fuego, fotorresistencia, empaquetado electrónico, aspas de ventilador, automóviles, armas y equipos y muchos otros campos.
Perspectivas de mercado de la poliimida (PI)
Según las estadísticas pertinentes, el tamaño del mercado mundial de la industria manufacturera de aviación sigue creciendo y el tamaño actual del mercado mundial ha superado el billón de dólares estadounidenses.
La escala del mercado aeroespacial comercial de China ha crecido año tras año. De 2015 a 2020, el valor de producción ha superado el billón de yuanes desde 376,42 mil millones de yuanes, con una tasa de crecimiento anual promedio del 22%. Se espera que el tamaño del mercado alcance los 233,82 mil millones de yuanes en 2024. Las instituciones relevantes predicen que el tamaño del mercado mundial de equipos de aviación comercial crecerá un 3,7% en los próximos cinco años y, para 2027, el tamaño del mercado mundial de equipos de aviación alcanzará los 117,69 mil millones de dólares estadounidenses.
Descripción general del cable de poliimida (PI)
Definición: El cable de poliimida se refiere a un cable que utiliza poliimida como material aislante.
Características: Tiene una excelente resistencia a altas temperaturas, buenas propiedades eléctricas y estabilidad química, y es adecuado para entornos de alta temperatura y campos de aplicación especiales.
Normas: Las normas comunes para cables de poliimida incluyen UL1330, UL1331, etc. Estas normas especifican las propiedades eléctricas, mecánicas y de combustión del cable.
Clasificación y aplicación del material de poliimida (PI)
Los materiales de poliimida (PI) se pueden aplicar en muchos campos debido a su excelente rendimiento, y también se pueden dividir en muchos tipos, incluidos plásticos de ingeniería, fibras, PI fotosensibles, materiales de espuma, revestimientos, adhesivos, películas, aerogeles, materiales compuestos, etc.
Entre muchos polímeros, la poliimida (PI) es el único polímero con una amplia gama de aplicaciones y muestra un rendimiento sobresaliente en todos los campos de aplicación.
Además, con la madurez gradual de la industria de la fibra de carbono, la demanda de materiales compuestos reforzados con fibra de carbono ha aumentado significativamente. La combinación de poliimida y fibra de carbono, como una de las combinaciones de materiales compuestos más excelentes, tiene ventajas obvias para apoderarse del mercado de alta gama. La poliimida (PI) abarca casi todos los tipos de materiales poliméricos, incluidas películas de alto rendimiento, plásticos de ingeniería, plásticos de espuma, fibras químicas, adhesivos, matrices de resina, materiales aislantes, materiales funcionales, materiales compuestos, etc.
En base a esto, TST CABLES organiza especialmente las características de los materiales de poliimida y las direcciones de aplicación relacionadas en varios campos, y presentará los cables de poliimida en detalle desde múltiples ángulos.
Alambre plano electromagnético PI (tipo extrusión)
El «alambre plano de alambre magnético PI» generalmente se refiere a un alambre PI especial que se usa para enrollar equipos eléctricos como motores y transformadores. Aquí, «PI» significa «poliimida», que es un plástico termoendurecible de alto rendimiento conocido por su excelente resistencia al calor y sus propiedades de aislamiento eléctrico. El alambre magnético se refiere al alambre utilizado para enrollar las bobinas de los motores, transformadores y otros dispositivos electromagnéticos, y el alambre plano se refiere a la forma de la sección transversal de este alambre, que es plana en lugar de la forma redonda tradicional.
El alambre magnético plano tiene varias ventajas sobre el alambre redondo:
1. Alto aprovechamiento del espacio: los alambres planos se pueden disponer de manera compacta, lo que reduce los espacios entre las bobinas y mejora así el aprovechamiento efectivo del espacio de los motores o transformadores.
2. Buen rendimiento de disipación de calor: dado que los cables planos tienen una gran área de contacto, ayudan a mejorar la eficiencia de disipación de calor.
3. Densidad de corriente uniforme: los cables planos pueden hacer que la distribución de la corriente sea más uniforme, reducir el impacto del efecto pelicular y, por lo tanto, mejorar la eficiencia.
8 ventajas de los cables extruidos de poliimida (PI)
1. Resistencia a altas temperaturas: Los cables de poliimida pueden funcionar de manera estable en entornos de alta temperatura, con una temperatura de funcionamiento máxima de 250 °C a 265 °C.
2. Estabilidad química: Tiene buena tolerancia a una variedad de productos químicos y es adecuado para entornos industriales químicos.
3. Bajo nivel de humo y libre de halógenos: La cantidad de humo producida durante la combustión es baja y no contiene compuestos halógenos, lo que es amigable con la salud humana y el medio ambiente.
4. Retardante de llama: Tiene buenas propiedades retardantes de llama y es adecuado para aplicaciones que requieren propiedades retardantes de llama.
5. Flexibilidad: Incluso en condiciones de baja temperatura, los cables de poliimida pueden mantener una buena flexibilidad y son fáciles de doblar e instalar.
6. Resistencia al rayado: el alambre extruido de poliimida tiene mejor resistencia al rayado que el alambre envuelto en poliimida, lo que puede prevenir eficazmente daños a la piel exterior del alambre y extender la vida útil del alambre.
7. Adherencia superfuerte: el alambre extruido de poliimida tiene una adhesión de aislamiento superfuerte debido a sus ventajas especiales de proceso. Esto no solo tiene una fuerte estabilidad para la transmisión de señales, sino que tampoco causa «encogimiento» en la unión, lo que garantiza el funcionamiento seguro del equipo.
8. Baja pérdida dieléctrica: para algunos dispositivos médicos que necesitan transmitir señales de alta frecuencia, la baja pérdida dieléctrica es muy importante. El alambre extruido de poliimida tiene una constante dieléctrica más baja y una menor pérdida dieléctrica, lo que garantiza la precisión y estabilidad de la transmisión de señales y reduce la atenuación e interferencia de la señal.
Comparación de la prueba de resistencia al rayado entre un cable PI extruido nuevo y un cable PI envuelto
Los ingenieros de I+D de TST CABLES realizaron pruebas de resistencia a los rayones en cables PI extruidos y envueltos en el laboratorio bajo las mismas condiciones. Los datos son los siguientes:
| Category | Conductor diameter mm | Finished product outer diameter mm | Insulation thickness mm | Scratch resistance (10N) |
| PI CABLE Wrapping wire | 0.5 | 0.97 | 0.235 | 178 |
| PI CABLE Extrusion wire | 0.4 | 0.6 | 0.1 | 5100 |
De los resultados de resistencia al rayado anteriores, se puede ver claramente que la superficie del cable de poliimida extruido es muy lisa y tiene una alta resistencia al rayado. Los resultados experimentales muestran que el cable PI extruido tiene una vida útil más larga que el cable PI envuelto, es resistente al desgaste, resistente al rayado, resistente a la tracción y tiene propiedades eléctricas más estables.
Comparación de los datos de prueba de tensión soportada del nuevo cable PI extruido y el cable de poliimida envuelto
Áreas de aplicación de cables extruidos de poliimida (PI)
| Categoría | Diámetro del conductor mm | Diámetro exterior del producto terminado mm | Espesor del aislamiento mm | Tensión soportada Kv | Resistencia de aislamiento MΩ/Km |
| Cable de envoltura PI CABLE | 0.5 | 0.97 | 0.235 | 10 | 2332 |
| Cable PI Cable de extrusión | 0.4 | 0.6 | 0.1 | 12 | 10800 |
A partir de los datos experimentales anteriores, se puede ver que cuando el espesor del aislamiento es más del doble, la tensión soportada del cable extruido seguirá siendo mucho mayor; el valor de la resistencia del aislamiento también es varias veces mayor. Se puede ver que la tensión soportada del cable PI extruido es más fuerte y más estable que la del cable PI envuelto.
Con el avance continuo de la ciencia de los materiales, han nacido materiales de poliimida que se pueden utilizar para el moldeo por inyección. Sobre esta base, los ingenieros de cables de TST CABLES han desarrollado cables aislados con poliimida que se pueden extruir y producir después de repetidas pruebas y mejoras del proceso.
La llegada de los cables de poliimida extruidos de TST CABLES supera los defectos fatales de los cables de película de poliimida envueltos, mejora la continuidad y la hermeticidad del aislamiento de poliimida, mejora el rendimiento eléctrico y la resistencia mecánica del producto y mejora su resistencia a la corrosión química.
Industria aeroespacial:
Aplicación: Los cables de poliimida se utilizan ampliamente en cables y alambres dentro de aeronaves y naves espaciales.
Ventajas: Excelente resistencia a altas temperaturas y estabilidad química, adecuado para entornos con cambios extremos de temperatura.
Fabricación de automóviles:
Aplicación: Los cables de poliimida se utilizan para cables en los compartimentos de los motores de los automóviles, como cables de conexión de sensores.
Ventajas: Buena resistencia a altas temperaturas y resistencia química, capaz de funcionar de forma estable en condiciones extremas.
Equipos médicos:
Aplicación: Los cables de poliimida se utilizan para cables y alambres en equipos médicos, como equipos de monitorización e instrumentos terapéuticos.
Ventajas: Baja emisión de humos y libre de halógenos, adecuado para entornos médicos que requieren alta seguridad.
Equipos de laboratorio:
Aplicación: Los cables de poliimida se utilizan para cables y alambres en equipos de laboratorio, como hornos experimentales de alta temperatura.
Ventajas: Excelente resistencia a altas temperaturas y estabilidad química, adecuados para entornos experimentales que requieren un control preciso.
Automatización industrial:
Aplicación: Los cables de poliimida se utilizan ampliamente para la transmisión de señales y el suministro de energía de equipos de automatización industrial.
Ventajas: Excelente resistencia a altas temperaturas y estabilidad química, adecuados para entornos hostiles.
Equipos de calefacción:
Aplicación: Los cables de poliimida se utilizan para cables y alambres en entornos de alta temperatura, como equipos de calefacción y hornos.
Ventajas: Buena resistencia a altas temperaturas y flexibilidad, adecuado para aplicaciones que requieren doblado frecuente.
Parámetros técnicos del cable extruido de poliimida (PI)
El material del cable PI tiene una excelente estabilidad térmica y se puede utilizar durante mucho tiempo en el rango de temperatura de -269 ~ 260 ℃. La temperatura de uso a corto plazo alcanza los 400 ~ 450 ℃, y la temperatura de descomposición generalmente ronda los 500 ℃. Tiene buenas propiedades mecánicas. La resistencia a la tracción de la película de PI de isofenilo alcanza los 250 MPa, y la resistencia a la tracción de la película de PI de bifenilo alcanza los 530 MPa. Tiene un coeficiente de expansión térmica bajo, que generalmente es (2 ~ 3) × 10-5 / ℃; el tipo bifenilo puede alcanzar 10-6 / ℃. Tiene buenas propiedades dieléctricas, y su constante dieléctrica generalmente ronda los 3,4, la rigidez dieléctrica es de 100 ~ 300 kV / mm, la resistividad volumétrica es de 1017 Ω · cm y la pérdida dieléctrica es de 10-3.
Rendimiento de combustión del cable de poliimida (PI):
Grado de retardante de llama: según diferentes normas, los cables de poliimida pueden tener diferentes grados de retardante de llama, como VW-1, FT1, etc.
Prueba de combustión: prueba de combustión vertical, prueba de combustión horizontal, etc.
Normas y pruebas de cables de poliimida (PI)
UL1330: Aplicable a cables y alambres en entornos de alta temperatura, con una temperatura máxima de funcionamiento de hasta 250 °C.
UL1331: Aplicable a cables y alambres en entornos de alta temperatura, con una temperatura máxima de funcionamiento de hasta 265 °C.
Otras certificaciones: CE, TUV, CSA, etc.
Elementos de prueba para cables de poliimida (PI)
Prueba de rendimiento eléctrico: incluye prueba de resistencia del conductor, prueba de tensión soportada, prueba de resistencia de aislamiento, etc.
Prueba de rendimiento de combustión: incluye prueba de combustión vertical, prueba de combustión horizontal, etc., para garantizar que el cable tenga un buen rendimiento retardante de llama.
Prueba de rendimiento físico: incluye prueba de tracción antes y después del envejecimiento, prueba de tracción, etc., para evaluar la resistencia mecánica y la durabilidad del cable.
Prueba de adaptabilidad ambiental: incluye prueba de resistencia a altas y bajas temperaturas, prueba de resistencia a la corrosión química, etc., para garantizar el rendimiento y la seguridad del cable en diferentes condiciones ambientales.
La introducción anterior muestra algunas de las características y aplicaciones de los cables de poliimida (PI) ordinarios convencionales. Después de miles de selecciones de materiales, investigación y desarrollo y pruebas, TST CABLES ha innovado sobre la base de materiales PI ordinarios y ha desarrollado un nuevo tipo de cable de poliimida (PI) extruido, cuyo rendimiento clave supera al de los cables de poliimida (PI) ordinarios en casi veinte veces. A continuación, se presenta una comparación del rendimiento de prueba de los cables de poliimida (PI) extruidos y los cables de poliimida (PI) envueltos ordinarios. Para los usuarios que buscan un rendimiento de cable de poliimida (PI) de alta calidad, este es un gran avance y trascendencia en la tecnología de cables. En esta era llena de oportunidades, solo innovando constantemente, atreviéndose a probar y rompiendo límites podemos seguir creciendo.
Cable de poliimida (PI) extruido de alto rendimiento TST CABLES: extremadamente resistente al calor, excelente rendimiento
El cable de poliimida extruido de TST CABLES tiene ventajas únicas entre muchos productos de cable debido a sus ventajas de proceso únicas. En particular, su notable suavidad de superficie, en comparación con el cable de poliimida envuelto tradicional, el cable de poliimida extruido tiene mejor suavidad de superficie, resistencia al desgaste y rendimiento eléctrico.
Mientras buscamos un rendimiento excelente, somos muy conscientes de la importancia de la seguridad eléctrica. El cable de poliimida extruido está diseñado para entornos hostiles para garantizar que cada centímetro de cable pueda soportar la prueba del tiempo y el medio ambiente. Ya sea en sistemas de control de automatización industrial con mucho tráfico o en el campo aeroespacial con cambios extremos de temperatura, el cable de poliimida extruido de TST CABLES puede proporcionar conexiones eléctricas estables, lo que permite que cada tarea del equipo mecánico se complete sin problemas.
El cable PI de TST CABLES está fabricado con material de poliimida de alta calidad, que no solo tiene una excelente resistencia a altas temperaturas y estabilidad química, sino que también puede resistir la erosión de una variedad de productos químicos, lo que garantiza un excelente rendimiento en entornos complejos. Desde sofisticados procesos de fabricación hasta un estricto control de calidad, cada paso está diseñado para brindarle soluciones de conexión eléctrica seguras, confiables y eficientes.
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