termoplasty i polimery termoutwardzalne są rodzajami tworzyw sztucznych, które podlegają różnym procesom produkcyjnym i dają różne właściwości w zależności od materiałów składowych i metody produkcji. Terminy termoplastyczne i termoutwardzalne oznaczają, w jaki sposób materiał jest lub może być przetwarzany w zmienionej temperaturze .

główną fizyczną różnicą jest to, jak reagują na wysokie temperatury. Po podgrzaniu do temperatury topnienia tworzywa termoplastyczne miękną do postaci płynnej. Dlatego proces utwardzania jest odwracalny, co oznacza, że można je ponownie formować i poddawać recyklingowi. Z drugiej strony, polimery termoutwardzalne tworzą usieciowaną strukturę podczas procesu utwardzania, zapobiegając ich stopieniu i ponownemu formowaniu.

jako analogię, pomyśl o termoutwardzalnych takich jak beton, po ich ustawieniu nigdy nie mogą wrócić do postaci płynnej (proces nieodwracalny). Podczas gdy tworzywa termoplastyczne są jak woda, może przejść między lodem a wodą z zastosowaniem lub usuwaniem ciepła (proces odwracalny).

tutaj dowiesz się o:

• czym są termoplasty i termoutwardzalne
• czym jest usieciowanie i jak odróżnia termoplasty od termoutwardzalnych
• właściwości termoplastów i termoutwardzalnych
• obróbka termoplastów i termoutwardzalnych
• materiały i odpowiednie zastosowania technologiczne

czym są termoplasty?

termoplastyczny jest żywicą, która jest stała w temperaturze pokojowej, ale staje się Plastikowa i miękka po podgrzaniu, płynąca z powodu topnienia kryształu lub z powodu przekroczenia temperatury zeszklenia (Tg). Po przetworzeniu, zwykle poprzez formowanie wtryskowe lub procesy podobne do formowania z rozdmuchem, tworzywa termoplastyczne przyjmują kształt formy, w której są wlewane w postaci stopu i schładzane w celu zestalenia do pożądanego kształtu. Istotnym aspektem tworzyw termoplastycznych jest ich odwracalność, zdolność do ponownego podgrzewania, ponownego stopienia i zmiany kształtu. Pozwala to na dodatkową obróbkę tego samego materiału, nawet po przygotowaniu jako bryła. Procesy takie jak wytłaczanie, termoformowanie i formowanie wtryskowe polegają na takim zachowaniu żywicy. Niektóre typowe materiały termoplastyczne obejmują polietylen (PE), Poliwęglan (PC) i polichlorek winylu (PVC).

jednak, jak każdy inny materiał, tworzywa termoplastyczne mają swoje ograniczenia. W przypadku ekstremalnie wysokich temperatur materiał może niechcący zmiękczyć, odkształcić się i stracić część swoich właściwości fizycznych .

czym są termoutwardzalne?

Żywica termoutwardzalna lub termoutwardzalny polimer jest na ogół ciekłym materiałem w temperaturze pokojowej, który twardnieje nieodwracalnie po podgrzaniu lub dodaniu chemicznym. Po umieszczeniu w formie i ogrzaniu termoutwardzalna krzepnie do określonego kształtu, ale ten proces krzepnięcia obejmuje tworzenie pewnych wiązań, zwanych sieciami, które utrzymują cząsteczki w miejscu i zmieniają podstawowy charakter materiału, zapobiegając jego topieniu. W rezultacie termoutwardzalny, w przeciwieństwie do termoplastycznego, nie może powrócić do początkowej fazy, czyniąc proces nieodwracalnym. Termoutwardzalne, po podgrzaniu, stają się ustawione, mocowane w określonej formie. Podczas przegrzania termoutwardzalne mają tendencję do degradacji bez wchodzenia w fazę płynną. Procesy takie jak formowanie tłoczne, formowanie transferowe żywicy, pultruzja, układanie ręczne i nawijanie włókien zależą od zachowania polimeru termoutwardzalnego. Niektóre wspólne termoutwardzalne obejmują epoksydowe, poliimidowe i fenolowe, z których wiele ma znaczenie w kompozytach .

co to jest usieciowanie (utwardzanie)?

termoutwardzalne i termoplasty różnią się w różny sposób pod względem zachowania, ale wszystkie te rozbieżne właściwości wynikają z podstawowej, fundamentalnej różnicy w ich strukturze chemicznej. Tę podstawową różnicę można zauważyć w tym, jak żywice termoutwardzalne, na całej długości łańcucha polimerowego, mają szczególne miejsca, które mogą być aktywowane chemicznie, aby być częścią reakcji wiązania chemicznego z sąsiednimi cząsteczkami polimeru. Ponieważ wszystkie termoutwardzalne posiadają takie chemicznie reaktywne miejsca, często zdarza się, że wszystkie rodzaje termoutwardzalnych mają tendencję do łączenia się ze sobą. Taki proces tworzenia związków chemicznych w różnych cząsteczkach termoutwardzalnych nazywa się sieciowaniem (lub utwardzaniem). Po utwardzeniu, utworzone połączenia sieciowe nie tylko ograniczają cząsteczki polimeru przed poruszaniem się, ale także Atomy wewnątrz tych cząsteczek są utrudnione w większym stopniu niż intermolecular attractions.

innym sposobem obserwacji różnicy behawioralnej między termoutwardzalnymi i termoplastycznymi jest ich masa cząsteczkowa. Porównując oba typy polimerów, termoutwardzalne zestawy wyróżniają się tym, jak ich masa cząsteczkowa drastycznie wzrasta po utwardzeniu. Termoplasty są znane mieć wyższe wartości masy cząsteczkowej niż nieutwardzone termoutwardzalnych. Jednak, gdy sieciowanie występuje między dwoma termoutwardzeniami, sieć polimerowa jest utworzona z masy cząsteczkowej prawie dwukrotnie większej niż masa, gdy dwa były oddzielne. Wraz ze wzrostem liczby połączonych cząsteczek Masa cząsteczkowa nadal rośnie, przekraczając masę tworzyw termoplastycznych. Ten drastyczny wzrost masy cząsteczkowej powoduje poważne zmiany właściwości materiału, takie jak podwyższona temperatura topnienia. Przy ciągłym wzroście masy cząsteczkowej w wyniku usieciowania temperatura topnienia może wzrosnąć i osiągnąć punkt przekraczający punkt rozkładu. W takim przypadku polimer termoutwardzalny miałby bardzo dużą masę cząsteczkową, która rozkładałaby się przed stopieniem, co definiuje, dlaczego przetwarzanie termoutwardzalne jest nieodwracalne .

właściwości termoplastów vs termoutwardzalnych

termoplasty ogólnie zapewniają wysoką wytrzymałość, elastyczność i są odporne na skurcz, w zależności od rodzaju żywicy (polimer w stopionej postaci ciekłej). Są to wszechstronne materiały, które mogą być używane do wszystkiego, od plastikowych toreb na zakupy po łożyska o wysokim naprężeniu i precyzyjne części mechaniczne.

termoutwardzalne ogólnie dają wyższą odporność chemiczną i cieplną, a także mocniejszą strukturę, która nie odkształca się łatwo.

oto lista pokazująca różnicę między termoplastami a termoutwardzalnymi pod względem cech i właściwości. Zauważ efekt usieciowania jako podstawowego czynnika w odchodzeniu tych materiałów od siebie.

Tabela 1: Termoplasty vs termoutwardzalne

temperatura topnienia

mikrostruktura

Obróbka tworzyw termoplastycznych vs termoutwardzalne

obróbka termoplastyczna

tworzywa termoplastyczne mogą być przetwarzane w różnych metodach, w tym wytłaczanie, formowanie wtryskowe, termoformowanie i formowanie próżniowe.

granulowany materiał jest podawany do formy, zwykle w postaci sferycznych granulek o średnicy około 3 mm. Granulki te są następnie podgrzewane do temperatury topnienia, co wymaga bardzo wysokich temperatur.

ponieważ tworzywa termoplastyczne są wysoce wydajnymi izolatorami termicznymi, chłodzenie podczas procesu utwardzania trwa dłużej niż inne tworzywa sztuczne. Dlatego szybkie chłodzenie jest podejmowane w celu osiągnięcia wysokiej wydajności, zwykle przez opryskiwanie zimną wodą lub zanurzenie w łaźni wodnej. Aby schłodzić termoplastyczne folie z tworzyw sztucznych, zimne powietrze jest wdmuchiwane na powierzchnię. Plastik kurczy się po ochłodzeniu, wahając się od 0,6% do 4% skurczu w zależności od materiału. Szybkość chłodzenia i skurczu ma wyraźny wpływ na krystalizację materiału i struktury wewnętrznej, dlatego szybkość skurczu jest zawsze określana dla tworzyw termoplastycznych.

termoutwardzalna obróbka polimerów

żywice termoutwardzalne są przetwarzane w postaci płynnej pod wpływem ciepła. Proces utwardzania polega na dodaniu do żywicy środków utwardzających, inhibitorów,utwardzaczy lub plastyfikatorów oraz zbrojenia lub wypełniaczy, w zależności od wymaganego wyniku.

do najczęściej stosowanych żywic termoutwardzalnych należą:

• epoksydowe
• Poliester
• fenolowe
• Silikon
• poliuretan
• Poliamid

termoutwardzalne kompozyty polimerowe są wytwarzane przy użyciu procesu laminowania, który wiąże ze sobą żywice, takie jak epoksydowe, silikonowe, melaminowe itp. ze wzmocnionymi materiałami bazowymi, takimi jak szkło, len i grafit.

przed utwardzeniem podłoże wzmacniające zanurza się w spoiwie żywicznym w postaci skroplonej. Po związaniu arkusze materiału są przepuszczane przez piekarnik, aby częściowo je utwardzić. Kilka arkuszy jest następnie układanych w stosy do wymaganej grubości, podgrzewanych i prasowanych razem, tworząc laminat. Alternatywnie arkusze mogą być owinięte razem i ogrzewane w celu utworzenia prętów.

Materiały termoplastyczne i termoutwardzalne i ich zastosowania

rodzaje tworzyw termoplastycznych i ich zastosowania

poliamid (nylon)

polimetakrylan metylu (PMMA, akryl)

polichlorek winylu (PVC)

td

politetrafluoroetylen (PTFE, Teflon)

polietylen o niskiej gęstości (LDPE)

Types of thermosetting polymers and their applications

żywica fenolowo-formaldehydowa (PF)