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Las resinas PPE modificadas XYRON™ cuentan con una serie de ventajas derivadas de las PPE (como resistencia al calor, baja gravedad específica y resistencia al fuego), que las han convertido en la opción adecuada para muchas baterías y componentes periféricos montados en vehículos. Sin embargo, las resinas utilizadas para aplicaciones de baterías no solo deben ofrecer baja gravedad específica y resistencia al fuego, sino que también deben ser resistentes a varios tipos de aceites, un requisito que exige mejoras con respecto a los materiales existentes basados en PPE, una resina no cristalina.
En respuesta a esta demanda, Asahi Kasei ha combinado nuestras tecnologías patentadas de compatibilización y retardación de llama para desarrollar una nueva solución: la serie XYRON™ TF de grados de aleación de PP. Se trata de materiales retardantes de llama sin halógenos que ofrecen un alto nivel de retardancia de llama (UL94 V-0, 1,5 mm de espesor) y, al mismo tiempo, logran resistencia al aceite gracias a la aleación con PP (polipropileno), una resina cristalina.
XYRON™ TF701 es un grado de aleación PP+PPE retardante de llama resistente al aceite que exhibe una resistencia al fuego equivalente a la de los grados PS+PPE retardantes de llama junto con buenas propiedades mecánicas, baja gravedad específica y excelentes propiedades eléctricas.
Para caracterizar la resistencia al aceite, medimos la deformación crítica. Montamos un fragmento de prueba en una barra de flexión diseñada para garantizar una deformación que varía continuamente (Figura 1), recubrimos este fragmento con varios aceites y medimos la deformación mínima a la que se rompe el fragmento (la deformación crítica).
La Tabla 3 compara las deformaciones críticas medidas para
XYRON™ TF701 y para un grado de resina PS/PPE retardante de llama existente recubierto con tres tipos de aceite: aceite de motor, líquido de frenos y aceite lubricante. Para los tres aceites, la deformación crítica medida para TF701 es significativamente mayor que para la resina PS/PPE retardante de llama existente, lo que hace que TF701 sea la opción correcta de material para los componentes que pueden entrar en contacto con estos aceites.
Para caracterizar la formabilidad y la facilidad de procesamiento para el moldeo por inyección, realizamos pruebas de fluidez utilizando un molde de flujo en espiral, y los resultados se muestran a continuación. A una temperatura de molde de 80 °C y una presión de inyección máxima de 50 MPa, las pruebas a varias temperaturas del cilindro confirmaron que la fluidez de TF701 es superior a la de una resina de PS+PPE retardante de llama existente. Una posible aplicación de este material será la fabricación de espaciadores de celdas para baterías montadas en vehículos; confirmamos el uso exitoso de TF701 para formar un componente de pared delgada que imita dicho espaciador (dimensiones: 100 mm × 100 mm × 0,4 mm de espesor) mediante moldeo por inyección estándar. En general, dado el espacio limitado disponible para albergar baterías montadas en vehículos, la capacidad de formar espaciadores más delgados es ventajosa desde una perspectiva de reducción de espacio.
Otro imperativo clave es minimizar la deformación al formar los componentes, ya que los materiales susceptibles a deformaciones significativas pueden producir componentes que causen problemas de interferencia en el ensamblaje del producto. La siguiente figura cuantifica el grado de deformación observado en la formación de una placa de dimensiones 150 mm × 150 mm × 2 mm de espesor. Vemos que, en comparación con un material PP retardante de llama existente, el TF701 exhibe significativamente menos deformación y, por lo tanto, es superior para la formación de componentes.
Para caracterizar la resistencia al envejecimiento térmico (en un entorno de 80 °C), medimos la retención de la resistencia al impacto Charpy, y los resultados se muestran en la Figura 3. TF701 conserva más del 80% de su resistencia después de 3500 horas, lo que demuestra la idoneidad de este material para aplicaciones que requieren la retención a largo plazo de las propiedades físicas en entornos de alta temperatura.
También medimos la retención de la resistencia al impacto Charpy para caracterizar las propiedades de envejecimiento en un entorno cálido y húmedo (85 °C con una humedad relativa del 85 %). Como se muestra en la Figura 4, aquí nuevamente, el TF701 exhibe una alta retención de propiedades físicas, lo que indica una excelente robustez en entornos cálidos y húmedos.
Se sabe que el PP y otras resinas basadas en olefinas presentan una resistencia deficiente a la contaminación por cobre: en entornos que implican contacto con cobre u otros metales, estos materiales sufren reacciones de oxidación que degradan sus propiedades físicas. Para caracterizar la resistencia a la contaminación por cobre, medimos la retención de la resistencia a la tracción de fragmentos de prueba de materiales envueltos en láminas de cobre y envejecidos a 150 °C. Los resultados se muestran en la Figura 5. Mientras que la resistencia a la tracción de un material de PP retardante de llama existente comienza a disminuir rápidamente después de 500 horas, el TF701 conserva más del 80% de su resistencia a la tracción después de 1000 horas. Esto demuestra la capacidad del TF701 de conservar propiedades de material estables durante largos períodos de tiempo en entornos que implican contacto con cobre u otros metales.
La resistencia a la contaminación por cobre del TF701, además de su baja gravedad específica, resistencia al seguimiento y resistencia al fuego, hacen de este material una opción ideal para muchos tipos de componentes, como cubiertas de barras colectoras para sistemas de baterías montados en vehículos (componentes que evitan descargas eléctricas y cortocircuitos para barras colectoras hechas de cobre u otros metales).
Un componente aislante que separa las celdas de una batería de EV.
Se requieren paredes delgadas, peso ligero, resistencia al fuego, etc.
Una cubierta protectora aislada para el conductor a través del cual fluye alto voltaje y gran corriente de una batería de EV.
Además de requerir capacidad de seguimiento eléctrico, también se requiere resistencia a la llama y resistencia al calor.
LEONA™ SN11B
XYRON™
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