Vespel 是杜邦公司生产的一系列耐用高性能聚酰亚胺基塑料的商标。

特点和应用
Vespel 主要用于航空航天、半导体和运输技术。它结合了耐热性、润滑性、尺寸稳定性、耐化学性和抗蠕变性,可用于恶劣和 的环境条件。
与大多数塑料不同,即使在高温下也不会产生明显的释气,这使得它可用于轻质隔热罩和坩埚支撑。它在真空应用中也表现良好,低至极低的低温。然而,Vespel 往往会吸收少量的水,从而导致放置在真空中的泵时间更长。

尽管在这些特性中,有些聚合物都超过了聚酰亚胺,但它们的结合是 Vespel 的主要优势。

热物理性质
Vespel 通常用作测试热绝缘体的导热性参考材料,因为它具有高再现性和热物理性能的一致性。例如,它可以承受高达 300 °C 的反复加热,而不会改变其热性能和机械性能。已经发布了大量测量的热扩散率、比热容和推导密度的表格,这些表格都是温度的函数。
磁性
Vespel 用于 NMR 波谱的高分辨率探针,因为它的体积磁化率(Vespel SP-1 在 21.8 °C 时为 -9.02 ± 0.25×10?6[5])接近室温下的水(20 °C 时为 -9.03×10?6 [6]) 负值表示两种物质都是抗磁性的.将NMR样品周围材料的体积磁化率与溶剂的体积磁化率相匹配,可以减少磁共振线的磁化率展宽。
制造应用加工
Vespel 可以通过直接成型 (DF) 和等静压成型(基本形状 - 板材、棒材和管材)进行加工。对于原型数量,通常使用基本形状以提高成本效益,因为 DF 零件的工具成本相当高。对于大规模的CNC生产,DF零件通常用于降低每个零件的成本,而牺牲的材料性能不如等静压生产的基本形状。
类型
对于不同的应用,特殊配方被混合/复合。形状由三个标准过程生成:
压缩成型(用于板材和环);
等静压成型(棒材用);和
直接成型(用于大批量生产的小尺寸零件)。
与从压缩成型或等静压形状加工而成的零件相比,直接成型零件的性能特征较低。等静压形状具有各向同性的物理性质,而直接成型和压缩成型的形状表现出各向异性的物理性质。

标准聚酰亚胺化合物的一些例子是:

SP-1原生聚酰亚胺提供从低温到 300 °C (570 °F) 的工作温度、高等离子体电阻以及 UL 等级,可实现最小的导电性和导热性。这是未填充的基质聚酰亚胺树脂。它还提供高物理强度和 伸长率,以及 的电气和热绝缘值。示例:Vespel SP-1。15%石墨(按重量计),SP-21添加到基础树脂中,可提高耐磨性并减少摩擦,适用于滑动轴承、止推垫圈、密封环、滑块和其他磨损应用。这种化合物具有石墨填充等级中 的机械性能,但低于原始等级。示例:Vespel SP-21。40%石墨(按重量计),SP-22增强耐磨性、降低摩擦、提高尺寸稳定性(低热膨胀系数)和抗氧化稳定性。示例:Vespel SP-22。10%聚四氟乙烯和15%石墨(按重量计),SP-211添加到基础树脂中,可在各种操作条件下实现 的摩擦系数。它还具有出色的耐磨性, 可达 149 °C (300 °F)。典型应用包括滑动轴承或直线轴承,以及上面列出的许多磨损和摩擦用途。示例:Vespel SP-211。15%填充钼(二硫化钼固体润滑剂),SP-3在真空和其他无湿环境中,石墨实际上会变得具有磨蚀性,具有耐磨性和耐摩擦性。典型应用包括密封件、滑动轴承、齿轮和外太空中的其他磨损表面、超高真空或干燥气体应用。示例:Vespel SP-3。
材料属性数据
Vespel的材料特性(通过等静压成型和机械加工生产)
财产 单位 测试
条件 SP-1
(未填充) SP-21
(15%石墨) SP-22
(40%石墨) SP-211
(10%聚四氟乙烯,
15%石墨) SP-3
(15%钼
2)
比重 无量 纲 1.43 1.51 1.65 1.55 1.60
热膨胀
系数 10?6/K 211–296 千米 45 34 27 [9]
296–573 千米 54 49 38 54 52
导热 W/mK 在 313 K 0.35 0.87 1.73 0.76 0.47
体积电阻率 Ω·米 在 296 K 1014-10 15 1012-10 13
介电常数 无量 纲 在 100 Hz 时 3.62 13.53
在 10 kHz 时 3.64 13.28
在 1 MHz 时 3.55 13.41


Vespel is the trademark of a range of durable high-performance polyimide-based plastics made by DuPont.[1][2]

Characteristics and applications
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Vespel is mostly used in aerospace, semiconductor, and transportation technology. It combines heat resistance, lubricity, dimensional stability, chemical resistance, and creep resistance, and can be used in hostile and extreme environmental conditions.

Unlike most plastics,[3] it does not produce significant outgassing even at high temperatures, which makes it useful for lightweight heat shields and crucible support. It also performs well in vacuum applications,[4] down to extremely low cryogenic temperatures. However, Vespel tends to absorb a small amount of water, resulting in longer pump time while placed in a vacuum.

Although there are polymers surpassing polyimide in each of these properties, the combination of them is the main advantage of Vespel.

Thermophysical properties
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Vespel is commonly used as a thermal conductivity reference material for testing thermal insulators, because of high reproducibility and consistency of its thermophysical properties. For example, it can withstand repeated heating up to 300 °C without altering its thermal and mechanical properties.[citation needed] Extensive tables of measured thermal diffusivity, specific heat capacity, and derived density, all as functions of temperature, have been published.[citation needed]

Magnetic properties
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Vespel is used in high-resolution probes for NMR spectroscopy because its volume magnetic susceptibility (?9.02 ± 0.25×10?6 for Vespel SP-1 at 21.8 °C[5]) is close to that of water at room temperature (?9.03×10?6 at 20 °C [6]) Negative values indicate that both substances are diamagnetic. Matching volume magnetic susceptibilities of materials surrounding NMR sample to that of the solvent can reduce susceptibility broadening of magnetic resonance lines.

Processing for manufacturing applications
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Vespel can be processed by direct forming (DF) and isostatic molding (basic shapes – plates, rods and tubes). For prototype quantities, basic shapes are typically used for cost efficiency since tooling is quite expensive for DF parts. For large scale CNC production, DF parts are often used to reduce per part costs, at the expense of material properties which are inferior to those of isostatically produced basic shapes.[7]

Types
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For different applications, special formulations are blended/compounded. Shapes are produced by three standard processes:

compression molding (for plates and rings);
isostatic molding (for rods); and
direct forming (for small size parts produced in large volumes).
Direct-formed parts have lower performance characteristics than parts that have been machined from compression-molded or isostatic shapes. Isostatic shapes have isotropic physical properties, whereas direct formed and compression molded shapes exhibit anisotropic physical properties.

Some examples of standard polyimide compounds are:

SP-1 virgin polyimideprovides operating temperatures from cryogenic to 300 °C (570 °F), high plasma resistance, as well as a UL rating for minimal electrical and thermal conductivity. This is the unfilled base polyimide resin. It also provides high physical strength and maximal elongation, and the best electrical and thermal insulation values. Example: Vespel SP-1.15% graphite by weight, SP-21added to the base resin for increased wear resistance and reduced friction in applications such as plain bearings, thrust washers, seal rings, slide blocks and other wear applications. This compound has the best mechanical properties of the graphite-filled grades, but lower than the virgin grade. Example: Vespel SP-21.40% graphite by weight, SP-22for enhanced wear resistance, lower friction, improved dimensional stability (low coefficient of thermal expansion), and stability against oxidation. Example: Vespel SP-22.10% PTFE and 15% graphite by weight, SP-211added to the base resin for the lowest coefficient of friction over a wide range of operating conditions. It also has excellent wear resistance up to 149 °C (300 °F). Typical applications include sliding or linear bearings as well as many wear and friction uses listed above. Example: Vespel SP-211.15% moly-filled (molybdenum disulfide solid lubricant), SP-3for wear and friction resistance in vacuum and other moisture-free environments where graphite actually becomes abrasive. Typical applications include seals, plain bearings, gears, and other wear surfaces in outer space, ultra-high vacuum or dry gas applications. Example: Vespel SP-3.
Material properties data
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Material properties of Vespel[8] (produced by isostatic molding and machining)
Property Units Test
condition SP-1
(unfilled) SP-21
(15% graphite) SP-22
(40% graphite) SP-211
(10% PTFE,
15% graphite) SP-3
(15% MoS
2)
Specific gravity dimensionless 1.43 1.51 1.65 1.55 1.60
Thermal expansion
coefficient 10?6/K 211–296 K 45 34 27 [9]
296–573 K 54 49 38 54 52
Thermal conductivity W/mK at 313 K 0.35 0.87 1.73 0.76 0.47
Volume resistivity Ω·m at 296 K 1014–1015 1012–1013
Dielectric constant dimensionless at 100 Hz 3.62 13.53
at 10 kHz 3.64 13.28
at 1 MHz 3.55 13.122




性能优势

飞机发动机外件
杜邦™ Vespel® 可以帮助解决飞机发动机外部部件的严苛密封、磨损、摩擦、振动和耐热性挑战。

Vespel® 飞机发动机风扇叶片材料
杜邦™ Vespel® 为飞机风扇叶片耐磨条和叶片垫片提供经过验证的强度、耐磨性和低摩擦。

发动机部件
杜邦™ Vespel® 零件在高温下具有持久的性能,摩擦和磨损小,是衬套、垫圈和密封圈的理想选择。

涡轮增压器
杜邦™ Vespel® 部件有助于减少排放,同时具有耐热性和隔热性,是涡轮增压器和 EGR 系统的理想选择。

半导体制造后端
尺寸稳定的杜邦™ Vespel® 部件是晶圆处理和芯片测试的理想选择 - 它们磨损低,不会损坏金属或陶瓷等晶圆。

飞机发动机短舱设计
杜邦™ Vespel® 具有久经考验的剪切强度、抗冲击性和减轻重量,可提高飞机发动机短舱的性能。

Vespel® 发动机机油系统密封件
杜邦™ Kalrez® O 形圈、垫圈和定制密封件可承受喷气燃料、发动机润滑油、液压油、火箭推进剂和氧化剂的侵蚀。

动力运动车辆
杜邦™ Vespel® 离合器组件具有韧性、高摩擦下的低磨损和抗冲击性,使其成为全地形车、摩托车等的理想选择。

飞机发动机短舱设计
杜邦™ Vespel® 具有久经考验的剪切强度、抗冲击性、轻量化和高耐热性,可提高飞机发动机短舱性能。

传动系统组件

高性能 Vespel® 传动系统组件有助于控制摩擦、限制磨损并降低卡死风险

Vespel® CP-0664 为 V 型槽增添了活力
个案研究
 
 
喷气发动机设计中的 V 型槽在发动机风扇壳体和机舱之间形成空气密封。V型槽通常由涂层铝制成，在长时间使用过程中会腐蚀和损坏，导致密封不良和漏气。
在 V 型槽应用中，由 Vespel CP-0664 复合材料制成的 V 型槽耐磨条为涂层铝提供了一种耐用、低摩擦和耐磨的替代品。Vespel CP-0664 具有保护大型发动机部件和风扇外壳的能力，这些损坏可能需要昂贵的维修和发动机停止使用。®®
应用
喷气发动机设计利用 V 形槽在发动机风扇壳和机舱之间形成空气密封。V 型槽需要经久耐用，以承受腐蚀和发动机使用寿命内的多种冲击。
挑战
主要的密封部件通常是涂层铝。
涂层必须能够承受反复的冲击，以避免对主要金属造成损坏。
V型槽必须经过处理，以防止因暴露于天气和操作环境而腐蚀。
组件必须在现场易于维护，以 限度地延长服务时间。
溶液
Vespel CP-0664 是一种独特的复合织物涂层，用于高达 400F/205C 的各种航空航天应用。®°°
材料可以预先成型为所需的几何形状，以便与关键表面粘合。
织物为铝表面提供低摩擦和耐用的涂层，同时形成腐蚀屏障。
特点和优势
耐
磨性 VespelCP-0664 已在喷气发动机风扇和机舱中得到广泛使用，并通过多年的服务证明了自己。磨损测试已在各种测试条件下进行，并被证明可以承受 7,500 到 250,000 多次循环。在配合的金属表面上形成一层转移膜，从而 限度地减少金属和复合材料表面的磨损。®
 
冲击/磨损测试夹具，配合表面上带有转移膜，可减少摩擦并增强耐用性
 
低摩擦
PTFE纤维增强了摩擦性能，将动态摩擦系数降至0.15以下。更高的负载只会改善摩擦行为。
剪切强度/抗冲击性/耐久性
Vespel® CP-0664 承受了 70 次冲击，动态负载超过 150 磅，没有对材料或配合组件造成明显损坏。
耐
腐蚀性 Vespel® CP-0664 具有独特的复合结构，可在配合的金属表面之间形成绝缘屏障。
设计灵活性
材料可以模塑以匹配大多数 V 型槽设计的独特几何形状。零件可以在初次组装时或在现场轻松粘合。
保护昂贵的组件免受磨损，延长使用寿命
许多铝涂层很脆，在使用中很容易损坏，或者在暴露于正常环境条件下会受到腐蚀。Vespel® CP-0664 已被证明能够保护较大的发动机部件和风扇外壳免受损坏，从而导致昂贵的维修和发动机停止服务。
解决各种问题
Vespel® CP-0664 已被用于解决各种问题。从 V 型槽、风扇叶片根部和门/整流罩导轨到反推器上的履带衬垫。多功能性和耐用性使您能够跳出框框思考，以解决导致主要部件维修费用高昂的磨损和涂层问题。

 
 
优势
Vespel® CR-6100 可实现更小的间隙，减少了水的再循环和湍流，增加了流量和排放压力。泵检修的综合结果使泵效率提高了约 8%。
较小的CWT完全退役后，每年可节省超过40万美元的电力和维护费用（每千瓦时0.06美元）。五台泵和一台备用泵的大修费用已全部支付，仅节省了一年的能源。如果将避免较小的CWT装置的年度维护成本包括在内，则节省的数字将更大。
由于CWT主水流的总流量增加了超过补偿较小的CWT装置退役所需的水流量，因此每年可额外节省超过200,000美元的能源（电力和蒸汽）。