termoplast og termohærdende polymerer er typer plast, der gennemgår forskellige produktionsprocesser og giver en række egenskaber afhængigt af de bestanddele og produktionsmetode. Termoplast og termohærdning står for, hvordan et materiale er eller kan behandles under en ændret temperatur .

den største fysiske forskel er, hvordan de reagerer på høje temperaturer. Når de opvarmes til deres smeltepunkt, blødgør termoplast til en flydende form. Derfor er hærdningsprocessen reversibel, hvilket betyder, at de kan omformes og genanvendes. På den anden side danner termohærdede polymerer en tværbundet struktur under hærdningsprocessen, hvilket forhindrer dem i at blive smeltet og omformet.

som en analogi, tænk på termosæt som beton, når de først er sat, kan de aldrig gå tilbage til den flydende form (irreversibel proces). Mens termoplast er som vand, kan det overgå mellem is og vand med påføring eller fjernelse af varme (reversibel proces).

Her lærer du om:

• hvilke termoplaster og termosæt er
• hvad tværbinding er, og hvordan det adskiller termoplaster fra termosæt
• egenskaber ved termoplaster og termosæt
• behandling af termoplaster og termosæt
• materialer og relevante teknologiske anvendelser

hvad er termoplaster?

en termoplast er en harpiks, der er fast ved stuetemperatur, men bliver plastisk og blød ved opvarmning, flyder på grund af krystalsmeltning eller i kraft af at krydse glasovergangstemperaturen (Tg). Ved forarbejdning, normalt via sprøjtestøbning eller blæsestøbning-lignende processer, termoplast tage form af formen, inden for hvilken de hældes som smelte, og afkøles til at størkne i den ønskede form. Det væsentlige aspekt ved termoplast er deres reversibilitet, evnen til at gennemgå genopvarmning, smelte igen og ændre form. Dette muliggør yderligere behandling af det samme materiale, selv efter at være fremstillet som et fast stof. Processer som ekstrudering, termoformning og sprøjtestøbning er afhængige af en sådan harpiksadfærd. Nogle almindelige termoplastiske materialer inkluderer polyethylen (PE), polycarbonat (PC) og polyvinylchlorid (PVC).

men som ethvert andet materiale har termoplast deres begrænsninger. Hvis materialet udsættes for ekstremt høje temperaturer, kan det utilsigtet blødgøre, deformere og miste nogle af dets fysiske egenskaber .

Hvad er termosæt?

en termohærdende harpiks eller termohærdende polymer er generelt et flydende materiale ved stuetemperatur, der hærder irreversibelt ved opvarmning eller kemisk tilsætning. Når den placeres i en form og opvarmes, størkner termohærdningen til den specificerede form, men denne størkningsproces inkluderer dannelsen af visse bindinger, kaldet tværbindinger, der holder molekylerne på plads og ændrer materialets grundlæggende natur og forhindrer det i at smelte. Som et resultat kan en termohærdning i modsætning til en termoplast ikke vende tilbage til sin indledende fase, hvilket gør processen irreversibel. Termosæt, ved opvarmning, bliver indstillet, fastgjort i en bestemt form. Under overophedning har termosæt tendens til at nedbrydes uden at komme ind i en væskefase. Processer såsom kompressionsstøbning, harpiks overførsel støbning, pultrusion, hånd lay-up, og filamentvikling afhænger termohærdende polymer adfærd. Nogle almindelige termosæt omfatter polyimid og phenol, hvoraf mange er signifikante i kompositter .

Hvad er tværbinding (hærdning)?

termosæt og termoplast adskiller sig på forskellige måder med hensyn til deres adfærd, men alle de divergerende egenskaber skyldes en underliggende, grundlæggende forskel i deres kemiske struktur. Denne underliggende forskel kan bemærkes i, hvordan termohærdede harpikser i hele længden af deres polymerkæde har særlige pletter, der kan aktiveres kemisk for at være en del af kemiske bindingsreaktioner med nærliggende polymermolekyler. Da alle termosæt bærer sådanne kemisk reaktive pletter, er det ofte tilfældet, at alle former for termosæt har tendens til at forbinde til hinanden. En sådan proces til dannelse af kemiske forbindelser på tværs af forskellige termohærdende molekyler kaldes tværbinding (eller hærdning). Efter hærdning begrænser dannede tværbindinger ikke kun polymermolekylerne i at bevæge sig, men også atomerne inde i disse molekyler forhindres i større grad end intermolekylære attraktioner.

en anden måde at observere adfærdsforskellen mellem termosæt og termoplast er via deres molekylvægt. Når vi sammenligner begge polymertyper, skiller termosæt sig ud i, hvordan deres molekylvægt drastisk øges ved hærdning. Termoplast er kendt for at have højere molekylvægtværdier end uhærdede termosæt. Men når tværbinding forekommer mellem to termosæt, dannes et polymernetværk med molekylvægt næsten dobbelt så stor som vægten, når de to var adskilte. Efterhånden som antallet af sammenkædede molekyler stiger, fortsætter molekylvægten med at stige og overstiger den for termoplast. Denne drastiske stigning i molekylvægt forårsager store ændringer i materialeegenskaber, såsom et forøget smeltepunkt. Med en kontinuerlig stigning i molekylvægt på grund af tværbinding kan smeltepunktet stige og nå et punkt, der overstiger nedbrydningspunktet. I så fald ville en termohærdende polymer have en meget høj molekylvægt, som den ville nedbrydes, før den kan smelte, hvilket definerer, hvorfor termohærdende behandling er irreversibel .

egenskaber ved termoplast vs termohærdere

termoplast giver generelt høj styrke, fleksibilitet og er modstandsdygtige over for krympning afhængigt af typen af harpiks (polymeren i smeltet flydende form). De er alsidige materialer, der kan bruges til alt fra plastbæreposer til højspændingslejer og præcisionsmekaniske dele.

termosæt giver generelt højere kemisk og varmebestandighed samt en stærkere struktur, der ikke deformeres let.

Her er en liste, der viser forskellen mellem termoplast og termosæt med hensyn til Egenskaber og egenskaber. Bemærk effekten af tværbinding som en underliggende faktor i divergerende disse materialer fra hinanden.

tabel 1: Thermoplastics vs thermosets

Thermoplasts

smeltepunkt lavere end nedbrydningstemperaturen

ikke-genanvendelig

tværbindende termosæt er eksoterm

behandling af termoplast vs termosets

termoplastisk behandling

termoplast kan behandles i en række forskellige metoder, herunder ekstrudering støbning, sprøjtestøbning, termoformning og vakuumformning.

granulært materiale føres ind i formen, sædvanligvis i form af sfæriske granulater med en diameter på ca.3 mm. Disse granuler opvarmes derefter til smeltepunkt, hvilket kræver meget høje temperaturer.

da termoplast er yderst effektive varmeisolatorer, tager køling under hærdningsprocessen længere tid end anden plast. Derfor foretages hurtig afkøling for at opnå en høj Udgangshastighed, normalt ved sprøjtning med koldt vand eller dypning i vandbad. For at afkøle termoplastiske plastfilm blæses kold luft på overfladen. Plasten krymper ved afkøling og varierer mellem en krympningshastighed på 0,6% til 4% afhængigt af materialet. Kølehastigheden og krympningen har en tydelig effekt på krystallisationen af materialet og den indre struktur, hvorfor krympningshastigheden altid er specificeret for termoplast.

termohærdende polymerbehandling

termohærdende harpikser behandles i deres flydende form under varme. Hærdningsprocessen involverer tilsætning af hærdningsmidler, hæmmere, hærdere eller blødgørere til harpiksen og forstærkning eller fyldstoffer afhængigt af det krævede resultat.

de mest almindeligt anvendte termohærdende harpikser omfatter:Polyester

termohærdende polymerkompositter behandling

termohærdende polymerkompositter fremstilles ved hjælp af en lamineringsproces, der binder sammen harpikser som f.eks. med forstærkning basismaterialer såsom glas, linned og grafit.

før hærdning dyppes forstærkningssubstratet i harpiksbindemidlet i dets flydende form. Når de er bundet, føres materialepladerne gennem en ovn for delvist at hærde dem. Flere ark stables derefter til den krævede tykkelse, opvarmes og presses sammen for at danne et laminat. Alternativt kan arkene pakkes sammen og opvarmes for at skabe stænger.

termoplastiske og termohærdende materialer og deres anvendelser

typer af termoplast og deres anvendelser

Types of thermosetting polymers and their applications