Termoplasticele și polimerii termorezistenți sunt tipuri de plastic care suferă diferite procese de producție și produc o varietate de proprietăți în funcție de materialele constitutive și metoda de producție. Termenii termoplastic și termoset reprezintă modul în care un material este sau poate fi prelucrat la o temperatură modificată .

principala diferență fizică este modul în care răspund la temperaturi ridicate. Când sunt încălzite până la punctul lor de topire, termoplastele se înmoaie într-o formă lichidă. Prin urmare, procesul de întărire este reversibil, ceea ce înseamnă că acestea pot fi remoulded și reciclate. Pe de altă parte, polimerii termorezistenți formează o structură reticulată în timpul procesului de întărire, împiedicându-i să fie topiți și remulați.

ca analogie, gândiți-vă la termoseturi precum betonul, odată ce s-au setat, nu se pot întoarce niciodată la forma lichidă (proces ireversibil). În timp ce termoplastele sunt ca apa, pot trece între gheață și apă cu aplicarea sau îndepărtarea căldurii (proces reversibil).

aici, veți afla despre:

• ce termoplastice și termoseturi sunt
• ce reticulare este și cum diferențiază termoplasticele de termoseturi
• proprietățile termoplasticelor și termosetelor
• prelucrarea termoplasticelor și termosetelor
• materiale și aplicații tehnologice relevante

ce sunt termoplasticele?

un termoplastic este o rășină care este solidă la temperatura camerei, dar devine plastică și moale la încălzire, curgând datorită topirii cristalului sau datorită trecerii temperaturii de tranziție a sticlei (Tg). La prelucrare, de obicei prin procese de turnare prin injecție sau turnare prin suflare, termoplastele iau forma matriței în care sunt turnate sub formă de topire și se răcesc pentru a se solidifica în forma dorită. Aspectul semnificativ al termoplasticelor este reversibilitatea lor, capacitatea de a fi reîncălzită, de a se topi din nou și de a schimba forma. Acest lucru permite prelucrarea suplimentară a aceluiași material, chiar și după ce a fost pregătit ca solid. Procese precum extrudarea, termoformarea și turnarea prin injecție se bazează pe un astfel de comportament al rășinii. Unele materiale termoplastice obișnuite includ polietilenă (PE), policarbonat (PC) și clorură de polivinil (PVC).

cu toate acestea, ca orice alt material, termoplasticele au limitările lor. Dacă este supus unor temperaturi extrem de ridicate, materialul se poate înmuia, deforma și pierde o parte din proprietățile sale fizice .

ce sunt termoseturile?

o rășină termorezistentă sau un polimer termorezistent este, în general, un material lichid la temperatura camerei care se întărește ireversibil la încălzire sau Adăugare chimică. Când este plasat într-o matriță și încălzit, termosetul se solidifică în forma specificată, dar acest proces de solidificare include formarea anumitor legături, numite legături încrucișate, care țin moleculele în loc și schimbă natura de bază a materialului, împiedicându-l să se topească. Ca urmare, un termoset, spre deosebire de un termoplastic, nu poate reveni la faza inițială, făcând procesul ireversibil. Termoseturile, la încălzire, devin setate, fixate într-o formă specifică. În timpul supraîncălzirii, termoseturile tind să se degradeze fără a intra într-o fază fluidă. Procese precum turnarea prin compresie, turnarea prin transfer de rășină, pultruzia, așezarea manuală și înfășurarea filamentului depind de comportamentul polimerului termorezistent. Unele termoseturi comune includ epoxidice, poliimide și fenolice, dintre care multe sunt semnificative în compozite .

ce este reticularea (vindecarea)?

Termoseturile și termoplastele diferă în diferite moduri în ceea ce privește comportamentul lor, dar toate aceste proprietăți divergente rezultă dintr-o diferență fundamentală fundamentală în structura lor chimică. Această diferență de bază poate fi observată în modul în care rășinile termorezistente, pe toată lungimea lanțului lor polimeric, au pete particulare care pot fi activate chimic pentru a face parte din reacțiile de legătură chimică cu moleculele de polimer vecine. Deoarece toate termoseturile poartă astfel de pete reactive chimic, este adesea cazul în care toate tipurile de termoseturi au tendința de a se conecta între ele. Un astfel de proces de formare a legăturilor chimice între diferite molecule termorigide se numește reticulare (sau întărire). La întărire, legăturile încrucișate formate nu numai că limitează moleculele de polimer de la mișcare, dar și atomii din interiorul acestor molecule sunt împiedicați într-un grad mai mare decât atracțiile intermoleculare.

un alt mod de a observa diferența comportamentală dintre termoseturi și termoplastice este prin greutatea lor moleculară. Pe măsură ce comparăm ambele tipuri de polimeri, termoseturile se remarcă prin modul în care greutatea lor moleculară crește drastic la întărire. Termoplastele sunt cunoscute ca având valori mai mari ale greutății moleculare decât termoseturile necurățate. Cu toate acestea, atunci când reticularea are loc între două termoseturi, se formează o rețea de polimeri cu greutate moleculară aproape dublă față de greutatea atunci când cele două erau separate. Pe măsură ce numărul moleculelor legate crește, greutatea moleculară continuă să crească, depășind-o pe cea a termoplasticelor. Această creștere drastică a greutății moleculare determină modificări majore ale proprietăților materialului, cum ar fi un punct de topire crescut. Cu o creștere continuă a greutății moleculare datorită reticulării, punctul de topire poate crește și ajunge la un punct care depășește punctul de descompunere. În acest caz, un polimer termoset ar avea o greutate moleculară foarte mare pe care s-ar descompune înainte de a se putea topi, ceea ce definește de ce prelucrarea termosetului este ireversibilă .

proprietățile termoplasticelor vs termoseturi

Termoplasticele oferă, în general, rezistență ridicată, flexibilitate și sunt rezistente la contracție, în funcție de tipul de rășină (polimerul în formă lichidă topită). Sunt materiale versatile care pot fi folosite pentru orice, de la pungi de transport din plastic la rulmenți de înaltă tensiune și piese mecanice de precizie.

Termoseturile produc, în general, o rezistență chimică și termică mai mare, precum și o structură mai puternică care nu se deformează ușor.

iată o listă care arată diferența dintre termoplastice și termoseturi în ceea ce privește caracteristicile și proprietățile. Observați efectul reticulării ca factor de bază în divergența acestor materiale unul de celălalt.

Tabelul 1: Termoplastice vs termoseturi

punct de topire mai mare decât temperatura de degradare

rezistentă la căldură și substanțe chimice

aspectul termic al procesului

Caracteristică/proprietate	termoplastice	Termosete
structura moleculară	polimer liniar: legături moleculare slabe într-o formare cu lanț drept	polimeri de rețea: nivel ridicat de reticulare cu legături moleculare chimice puternice
punct de topire	punct de topire mai mic decât temperatura de degradare
mecanic	flexibil și elastic. Rezistență ridicată la impact (10x mai mult decât termoseturi). Puterea provine din cristalinitate	Inelastic și fragil. Puternic și rigid. Puterea vine din reticulare.
polimerizare	polimerizare adițională: repolymerised during manufacture (before processing)	Polycondensation polymerisation: polimerizat în timpul prelucrării
microstructură	compus din regiuni amorfe cristaline și elastice dure în stare solidă	compus din rășină termorezistentă și fibră de armare în stare solidă
Dimensiune	dimensiunea este exprimată prin greutate moleculară	dimensiunea este exprimată prin densitate de legătură încrucișată
reciclabilitate	reciclabile și reutilizabile prin aplicarea de căldură și/sau presiune	nereciclabile	chimice rezistență	foarte rezistentă la substanțe chimice	repararea fisurilor	fisurile pot fi reparate cu ușurință	dificil de reparat fisurile
termoplasticele de topire sunt endotermice	termoseturile de reticulare sunt exoterme
temperatura de serviciu	temperatura de utilizare continuă (tăiată) mai mică decât termoseturile	mai mică decât temperatura de utilizare continuă cut decât termoplastice
solubilitate	se poate dizolva în solvenți organici	nu se dizolvă în solvenți organici

prelucrarea termoplasticelor vs termoseturi

prelucrarea termoplastică

termoplastele pot fi prelucrate într-o varietate de metode, inclusiv turnare prin extrudare, turnare prin injecție, termoformare și formare în vid.

materialul Granular este introdus în matriță, de obicei sub formă de granule sferice cu diametrul de aproximativ 3 mm. Aceste granule sunt apoi încălzite până la punctul de topire, ceea ce necesită temperaturi foarte ridicate.

deoarece termoplasticele sunt izolatoare termice foarte eficiente, răcirea în timpul procesului de întărire durează mai mult decât alte materiale plastice. Prin urmare, răcirea rapidă este întreprinsă pentru a obține o rată ridicată de ieșire, de obicei prin pulverizare cu apă rece sau cufundarea în băi de apă. Pentru a răci filmele din plastic termoplastic, aerul rece este suflat pe suprafață. Plasticul se micșorează la răcire, variind între o rată de contracție de 0,6% până la 4% în funcție de material. Rata de răcire și contracție are un efect distinct asupra cristalizării materialului și a structurii interne, motiv pentru care rata de contracție este întotdeauna specificată pentru termoplastice.

prelucrarea polimerilor termorezistenți

rășinile termorezistente sunt prelucrate sub formă lichidă sub căldură. Procesul de întărire implică adăugarea de agenți de întărire, inhibitori, întăritori sau plastifianți la rășină și armare sau umpluturi, în funcție de rezultatul necesar.

cele mai frecvent utilizate rășini termorigide includ:

• epoxidice
• Poliester
• fenolice
• Silicon
• poliuretan
• poliamidă

termorigide polimer compozite prelucrare

termorigide polimer compozite sunt realizate folosind un proces de laminare, care se leagă împreună rășini, cum ar fi epoxidice, silicon, melamină, etc. cu materiale de bază de armare, cum ar fi sticla, lenjeria și grafitul.

înainte de întărire, substratul de armare este scufundat în liantul de rășină în forma sa lichefiată. Odată legate, foile de material sunt trecute printr-un cuptor pentru a le vindeca parțial. Mai multe foi sunt apoi îngrămădite la grosimea necesară, încălzite și presate împreună pentru a forma un laminat. Alternativ, foile pot fi înfășurate împreună și încălzite pentru a crea tije.

materiale termoplastice și termorezistente și aplicațiile lor

tipuri de termoplastice și aplicațiile lor

termoplastic	proprietăți și aplicații
poliamidă (nailon)	material dur și relativ dur utilizat pentru carcase de scule electrice, șine de perdea, rulmenți, componente pentru angrenaje și haine
Polimetil metacrilat (PMMA, acrilic)	plastic rigid, durabil și dur pentru semnalizare, fuselaj de aeronave, ferestre, chiuvete și căzi de baie
clorură de polivinil (PVC)	material dur și durabil care este utilizat în mod obișnuit pentru țevi, pardoseli, dulapuri, jucării și accesorii generale de uz casnic și industrial
polipropilenă	material ușor, dar dur, care se zgârie destul de ușor, cu o rezistență chimică excelentă, utilizat pentru echipamente medicale și de laborator, sfoară, frânghie și ustensile de bucătărie
polistiren (PS)	ușor, rigid, material dur, fragil, rezistent la apă utilizat în principal pentru ambalaje rigide
politetrafluoretilenă (PTFE, Teflon)	material foarte rezistent și flexibil utilizat pentru ustensile de gătit antiaderente, componente pentru mașini, angrenaje și garnituri
polietilenă de joasă densitate (LDPE)	material dur, relativ moale, rezistent la substanțe chimice utilizat pentru ambalare, jucării, pungi de plastic și folie
polietilenă de înaltă densitate (HDPE)	material rigid, dur, rezistent la substanțe chimice utilizat pentru sticle de plastic și carcasă pentru uz casnic goods

Types of thermosetting polymers and their applications

Thermoset	Properties and applications
Epoxy resin	Hard material that is brittle without extra reinforcement. Folosit pentru adezivi și lipirea materialelor
melamină formaldehidă	dur, rigid și puternic, cu rezistență chimică și apă decentă, utilizat pentru laminatele de suprafață de lucru, veselă și izolație electrică
rășină poliesterică	tare, rigid și fragil atunci când nu este laminat. Folosit pentru încapsulare, lipire și turnare
uree formaldehidă	dur, rigid, puternic și fragil utilizat în principal în dispozitive electrice datorită proprietăților sale bune de izolare electrică
poliuretan	material dur, puternic și durabil utilizat în vopsea, spumă izolatoare, încălțăminte, piese auto, adezivi și materiale de etanșare
rășină fenol-formaldehidică (PF)	material rezistent la căldură și electric utilizat în articole electrice, prize și prize, piese auto, vase și produse de precizie piese industriale