取代矽膠與耐熱金屬,東曹推出新型聚氨酯與陶瓷複合材料

 

刊登日期:2026/1/23
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日本東曹(TOSOH)推出「高耐熱柔軟型聚氨酯」及「氧化物系陶瓷複合材料」兩項新材料。「高耐熱柔軟型聚氨酯」為聚碳酸酯多元醇系(Polycarbonate Diol)的雙液硬化型胺甲酸乙酯(Urethane),適用於須在-40℃至+150℃寬廣溫度範圍內長期維持穩定性的嚴苛使用環境。此材料在低溫條件下仍能保持優異的柔軟性,與既有胺甲酸乙酯相比,即使硬化後也不易產生裂紋。
 
「高耐熱柔軟型聚氨酯」預期可應用於汽車電子零組件的密封材料用途。東曹指出,目前汽車電子零組件的密封用途大多採用矽膠材料,但矽膠中含有低分子矽氧烷(Siloxane),具有揮發性與電氣絕緣性,容易附著於電子設備的電氣接點並引發接觸不良的問題。相較之下,「高耐熱柔軟型聚氨酯」不含低分子矽氧烷,對基材的黏著性優於矽膠。此外,其成本低於現有矽膠材料,而耐熱性能則可達到與矽膠同等水準。目前「高耐熱柔軟型聚氨酯」的技術開發已接近完成,並已進入可依客戶採用進度推動量產化的階段。
另一項新開發的「氧化物系陶瓷複合材料」為含有陶瓷纖維的全陶瓷材料,相較於耐熱金屬具有輕量化的優勢,同時兼具優異的耐熱性與耐腐蝕性。東曹表示,此材料透過自有界面控制技術,刻意將纖維與基體(母相)之間的界面設計成容易剝離,促使裂紋產生時應力可在界面處釋放,因而不易發生脆性破壞,展現出高抗裂特性。
 
「氧化物系陶瓷複合材料」產品線包括採用氧化鋁纖維的「TCA-01」,以及搭載莫來石纖維(Mullite Fiber)的「TCM-01」與「TCM-02」。
 
「TCA-01」的密度為2.75 g/cm³,室溫彈性模數73 GPa,室溫拉伸強度295 MPa,1,200℃的拉伸強度188 MPa。經1,200℃、1,000小時的熱暴露後,拉伸強度維持率達96%。熱傳導率為5.6 W/(m·K),自1,200℃進行空氣驟冷(Quench)後,未觀察到強度劣化。
 
「TCM-01」的密度為2.62 g/cm³,室溫彈性模數71 GPa,室溫拉伸強度183 MPa,1,200℃的拉伸強度195 MPa。經1,200℃、1,000小時熱暴露後,拉伸強度維持率為103%。熱傳導率3.3 W/(m·K),從1,200℃進行空氣驟冷亦未出現強度下降。在潛變破裂(Creep Rupture)時間方面,於1,200℃、80 MPa的條件下,超過100小時亦未發生破斷。
 
「TCM-02」的密度為2.72 g/cm³,室溫彈性模數69 GPa,室溫拉伸強度217 MPa,1,200℃的拉伸強度218 MPa。經1,200℃、1,000小時熱暴露後,拉伸強度維持率同樣為103%。熱傳導率3.3 W/(m·K),自1,200℃進行空氣驟冷後亦未見強度劣化。在1,200℃、80 MPa條件下,潛變破裂時間超過100小時也未發生破斷。
 
「氧化物系陶瓷複合材料」預期可應用於高溫治具、半導體製造設備以及航太領域的結構材料與爐材。東曹表示,此材料可望作為航空機、燃氣渦輪等高溫環境中所使用之耐熱金屬的替代方案。目前製造技術已確立,將可依客戶需求(規格與形狀)評估客製化與量產化的可行性。

資料來源: https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2512/16/news006.html
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