Termoplásticos e termoconjuntos são dois tipos principais de plásticos que são comumente usados em várias indústrias. Enquanto eles compartilham algumas semelhanças como polímeros orgânicos, termoplásticos e termoconjuntos têm diferenças-chave em sua estrutura molecular e propriedades que determinam como eles podem ser usados.
Este artigo irá ajudá-lo a entender as diferenças entre termoplásticos e termoconjuntos para ajudar a fornecer uma compreensão de suas diferentes características e aplicações.
Visão geral de termoplásticos e termoconjuntos
As duas principais categorias de materiais poliméricos utilizados na fabricação são thermosets e thermoplastics.
Aqui está uma breve definição de ambos os materiais:
- Termoplásticos e nbsp; são polímeros que se tornam flexíveis ou moldáveis acima de uma temperatura específica e solidificam após o resfriamento. Você pode reaquecê-los e reformulá-los novamente e novamente sem alterar sua estrutura química.
- Thermosets & nbsp; são materiais poliméricos que curam ou endurecem irreversivelmente através da formação de redes interligadas.
Diferenças entre termofixo e & nbsp; termoplástico:
| Parâmetros | Termoplásticos | Termoconjuntos |
|---|---|---|
| Estrutura | Polímeros lineares, ramificados | Polímeros reticulados |
| Bonding | Forças fracas de van der Waals | Fortes ligações covalentes |
| Ponto de fusão | Sharp, pode ser refundido | Degradação gradual |
| Reciclabilidade | Reciclável | Não reciclável |
| Exemplos | Polietileno, nylon, PET | Epóxis, fenólicos |
Algumas propriedades do key que diferem:
- Os termoplásticos podem ser repetidamente endurecidos e amaciados quando aquecidos, enquanto thermosets undergo o endurecimento permanente após a formação inicial
- Termoplásticos & nbsp; têm temperaturas de fusão mais baixas em comparação com as temperaturas de degradação de & nbsp;thermosets
- Thermosets & nbsp; geralmente têm maior & nbsp; resistência mecânica, & nbsp; dureza & nbsp; e & nbsp; estabilidade térmica
Aqui estão alguns exemplos de termoplástico
- Acrílico
- Nylon
- Copolímero acetal Polioximetileno
- Homopolímero acetal Polioximetileno
- Policarbonato (PC)
- Polietileno (PE)
- Poliestireno (PS)
- Polipropileno (PP)
- Policloreto de vinilo (PVC)
- Tereftalato de polietileno (PET)
- Teflon
Thermoset os plásticos são usados nas indústrias porque os termosets fornecem a integridade estrutural e são mais econômicos. Aqui estão alguns exemplos do plástico do termoset:
- Fenólicos
- Silicone
- Melamina
- Epoxy
- Fluoreto de polivinilideno (PVDF)
- Politetrafluoroetileno (PTFE)
- Poliuretano
- Poliimida
In fabricação, termoplásticos são passíveis de processos como moldagem por injeção, enquanto os termoconjuntos exigem impregnação de reforços e compósitos cura. Compósitos podem ser feitos usando matrizes de polímeros / termoplásticos
Propriedades químicas e estrutura
Cadeias de polímero e Crosslinking
Os termoplásticos são cadeias lineares de moléculas, geralmente à base de carbono, como polietileno e nylon. Fácil de remodelar, eles são flexíveis porque não têm ligações fortes entre cadeias. No entanto, as moléculas em termoconjuntos são reticuladas, criando uma teia complexa. Materiais como epóxi, silicone e fenólicos têm essa estrutura semelhante a uma malha, o que os torna difíceis de remodelar depois de curados.
- Termoplásticos: Linear, sem crosslinking (por exemplo, policarbonato, acrílico)
- Termosets: Redes interligadas e interseccionais (por exemplo, Epoxy, Poliuretano)
Resistência química
Se você está contra produtos químicos, você quer saber o que vai aguentar. A escolha do polímero é fundamental. Os termoplásticos como o polipropileno podem resistir a muitos vilões químicos sem um engate, mas podem enfraquecer com certos solventes. Os termoconjuntos, abençoe sua estrutura resistente, saia um pouco mais forte – materiais como epóxi e fenólico permanecem firmes contra um espectro mais amplo de substâncias químicas devido a esse crosslinking irritante.
- Resistência química:
- Termoplásticos: Bom a excelente (varia por material, por exemplo, & nbsp; Nylon, & nbsp; Acrylic)
- Thermosets: Tipicamente excelente (por exemplo, & nbsp; Silicone, & nbsp; Poliuretano)
Processo de fabricação e moldagem
Quando você precisa produzir produtos termoplásticos e termofixos, existem diferentes técnicas para processamento em:
- Termoplásticos: Aquecido para torná-los flexíveis para processos como & nbsp; moldagem por injeção & nbsp; e extrusão.
- Termoconjuntos: impregnado em reforços e sofrer controlado curando reacções.
Moldagem e extrusão por injeção
Quando você está lidando com & nbsp; termoplásticos, técnicas como & nbsp; moldagem por injeção & nbsp; e & nbsp; extrusão são os métodos de go-to. Na moldagem por injeção, o plástico termofixo é derretido e injetado em um molde sob alta pressão. É um processo rápido, ideal para fazer grandes quantidades de itens idênticos. Para extrusão, o plástico é empurrado através de uma matriz longa para criar formas contínuas.
Principais características do processo:
- Thermoplastic pellets são alimentados em uma pressão aquecida barrel e forçados em uma cavidade de molde sob .
- Os problemas podem ocorrer devido à direção do fluxo & nbsp; e à formação de linhas de solda & nbsp;.
- Cristalina & nbsp; termoplásticos como & nbsp; polietileno (PE) & nbsp; são mais propensos em comparação com & nbsp; amorfos & nbsp; ones como & nbsp; poliestireno (PS).
| Parâmetros | Efeitos |
|---|---|
| Temperatura do molde | Taxa de refrigeração, cristalinidade |
| Velocidade de injeção | Direção do fluxo, força da linha de solda |
| Segurando a pressão | Reduz vazios e pias |
Processos de Cura
A cura é fundamental quando você está trabalhando com os plásticos de reposição. Você aplica calor ou uma reação química, e o material muda permanentemente – não pode ser remodelado depois que é curado. Este processo permite que os thermosets & nbsp; como a poliimida se solidifiquem em itens fortes e duráveis, como isolamento ou adesivos. A cura os torna resistentes a altas temperaturas e produtos químicos, por isso são frequentemente usados em ambientes agressivos.
Infiltração de silício líquido
Com base nos resultados da pesquisa, a Infiltração de Silício Líquido (LSI) é um processo usado para fabricar compósitos de matriz cerâmica, especificamente compósitos C / C-SiC (carbono-carbono de silício). Os pontos-chave sobre a Infiltração de Silício Líquido (LSI) das fontes são:
- Envolve a infiltração de uma pré-forma de carbono poroso com silício fundido acima do ponto de fusão de silício (1414 °C) e nbsp;
- O silício fundido reage com o carbono para formar carboneto de silício (SiC), criando assim um composto de matriz SiC
- É uma maneira eficiente e econômica de fabricar compósitos de matriz SiC em comparação com outros processos, como a Infiltração de Vapor Químico
- Parâmetros de processo como temperatura, nível de vácuo e pressão de gás inerte podem ser controlados para otimizar a infiltração
- A microestrutura de pré-forma de carbono poroso afeta a integridade da infiltração e da reação
- Compósitos feitos pela LSI têm alta estabilidade térmica, condutividade térmica e outras propriedades aprimoradas
Em resumo, a Infiltração de Silício Líquido (LSI) é um processo de fabricação especializado para criar compósitos de matriz cerâmica C / C-SiC usando infiltração de silício fundido e reação com carbono.
Transferência de resina e injeção de reação Molding
Se você estiver usando plásticos de termofixo, você pode usar o molde de transferência de resina (RTM) e o nbsp; é como uma versão mais sofisticada de moldagem por injeção, usando pré-formas. & nbsp; Moldagem por injeção de reação (RIM) & nbsp; é outra técnica para termofixos, misturando dois componentes líquidos para reagir e definir dentro do molde.
Propriedades e desempenho dos materiais
Thermoplastics and thermosets difere significativamente em suas propriedades e características de desempenho:
Propriedades mecânicas
- Strength -Thermosets geralmente oferecem resistência e durabilidade superiores em comparação com os termoplásticos. Eles são frequentemente usados em aplicações exigentes, onde os materiais devem suportar alta tensão sem deformar. Enquanto isso, os termoplásticos como o polipropileno possuem uma alta relação resistência-peso, o que os torna fortes o suficiente para muitos usos, sendo leves.
| Propriedade | Termoplásticos | Termoconjuntos |
|---|---|---|
| Dureza | Mais baixo | Mais alto |
| Rigidez | Mais baixo | Mais alto |
| Dureza | Mais alto | Mais frágil |
Elasticidade e flexibilidade
Os termoplásticos são tipicamente mais flexíveis e elásticos do que os termoconjuntos. Por exemplo, os termoplásticos, como o poliestireno, podem dobrar e esticar, tornando-os ideais para produtos que exigem alguma dose. Essa elasticidade é devido aos seus pontos de fusão mais baixos, que permitem que eles sejam reaquecidos e remodelados conforme necessário.
Estabilidade e tolerância dimensionais
Os termoconjuntos se destacam na estabilidade dimensional você não os verá mudando de forma ou dimensões facilmente sob calor ou durante a cura. Sua estrutura, uma vez definida, é sólida. Para peças de precisão, onde as tolerâncias são apertadas, essa é uma enorme vantagem. Os termoplásticos também têm boa estabilidade dimensional, mas podem deformar se não forem processados corretamente.
Encolhimento e Comportamento Creep
Você observará que os termoplásticos tendem a encolher um pouco à medida que esfriam dos processos de moldagem. Por outro lado, os termoconjuntos têm um encolhimento mínimo graças à sua estrutura ligada. A longo prazo, os termoplásticos podem rastejar ou se deformar sob estresse constante, enquanto os termoconjuntos mantêm sua forma firmemente, dando-lhes melhor resistência ao impacto ao longo do tempo.
Efeitos da microestrutura
- Crystallinity impacta as propriedades dos termoplásticos semicristalinos
- A densidade de ligação cruzada afeta a estabilidade térmica & nbsp; de termoconjuntos
- Porosidade & nbsp; e defeitos degradam o desempenho mecânico
Comportamento de alta temperatura
- A maioria dos termoplásticos amacia perto de 150-200 ° C
- Termoconjuntos retêm propriedades até 300-400 °C
- Oxidação & nbsp; e & nbsp; corrosão & nbsp; resistência importante
Reciclagem e Sustentabilidade
- Os termoplásticos são recicláveis
- Termoconjuntos formam redes interligadas e não podem ser reprocessados
Aplicações e Uso da Indústria
Thermoplastics & nbsp; e & nbsp;thermosets & nbsp; são usados em várias indústrias devido a diferenças em suas propriedades e economia de custos:
Aplicações Setoriais
Algumas das principais áreas de aplicação:
- Automotivo: Peças interiores, componentes sub-the-hood
- Aeroespacial: Estruturas de fuselagem, componentes do motor
- Construção: Tubos, revestimentos, adesivos
- Eletrônica: Placas de circuito impresso, conectores
| Indústria | Termoplásticos Uso | Termoconjuntos Uso |
|---|---|---|
| Bens de consumo | Brinquedos, utensílios domésticos | Adesivos, revestimentos |
| Dispositivos médicos | Tubulação flexível, implantes | Encapsulantes epóxi |
| Petróleo e gás | Válvulas, vedações | Revestimentos para tubos |
Compostos e Precursores
- C/C-SiC composites made using resina fenólica e outros termofixos as precursores
- Fibra de carbono e plásticos reforçados com fibra de vidro usando matrizes epóxi
Economia de custos
Enquanto os termoplásticos têm custos de matéria-prima mais altos, o processamento do termofixo pode ser mais complexo e caro. A análise de custo do ciclo de vida & nbsp; é importante determinar a escolha ideal do material.
Tendências atuais de pesquisa de plásticos termofixos e termoplásticos
A pesquisa em curso está focada em melhorar ainda mais os plásticos termoplásticos e termoplásticos, bem como comparar seu potencial para diferentes aplicações:
Thermoset Desenvolvimento Precursor
- Avaliando as resinas novas fenólicas e outros polímeros as fibra de carbono and carbono-carbono (C/C) precursores
- Adaptação de propriedades precursoras para optimized composite performance
Melhorias no Método de Processamento
- Otimizando os parâmetros de moldagem por injeção para minimizar & nbsp; linha de solda & nbsp; defeitos
- Desenvolvimento de alta velocidade e precisão & nbsp; fabricação aditiva & nbsp; técnicas
Relações Microestrutura-Propriedade
- Ligações elucidantes entre cristallinidade, densidade de ligações cruzadas e propriedades mecânicas finais
- Estratégias para reduzir & nbsp; porosidade & nbsp; e melhorar & nbsp; resistência interfacial
Avaliação comparativa
- Análises técnico-econômicas para determinar a escolha ideal do material
- Avaliação do ciclo de vida & nbsp; modelos considerando métricas de sustentabilidade
- Matrizes de decisão que classificam materiais com base em critérios-chave
| Critérios | Peso | Termoconjuntos | Termoplásticos |
|---|---|---|---|
| Custo | Alto | 2 | 4 |
| Desempenho | Alto | 4 | 3 |
| Fabricabilidade | Médio | 3 | 4 |
Perspectivas futuras de & nbsp; Plásticos termoplásticos e termofixos?
Avanços contínuos em & nbsp; materiais & nbsp; e & nbsp; fabricação & nbsp; moldará a paisagem futura para & nbsp; termoplásticos & nbsp; e & nbsp;thermosets:
Precursores termoplásticos
- Novos precursores termoplásticos para fabricação de compósitos
- Alavancagem reciclabilidade, mantendo alto desempenho mecânico
Sistemas Híbridos
- Blends e compósitos para otimizar propriedades
- Exemplos incluem & nbsp; epóxis temperados termoplásticos
Fabricação de aditivos
- Impressão 3D de alta velocidade de peças termoplásticas de uso final
- Supera as limitações da complexidade geométrica
Processamento Sustentável
- Mudança para bio-based e produção de redução de CO2
- Adoção de & nbsp; Indústria 4.0 & nbsp;princípios
| Tendência | Implicações |
|---|---|
| Leveza | Aumento do uso de compósitos de alto desempenho |
| Personalização em massa | Alavancagem de manufatura aditiva |
| Sustentabilidade | Materiais recicláveis e ecológicos |
No geral, a utilização sinérgica dosthermoplastics and thermosets permitirá o desenvolvimento de sistemas de engenharia sustentáveis e de alto desempenho.
Em resumo, os termoplásticos e os termofixos diferem significativamente em como são formados e como respondem ao calor. Os termoplásticos podem ser repetidamente suavizados com calor e endurecidos com resfriamento, permitindo que sejam remodelados e reciclados com mais facilidade. & nbsp; Os termoplásticos, por outro lado, sofrem uma reação química irreversível quando curados, o que significa que mantêm sua forma permanentemente, mas não podem ser refundidos ou remoldados; Conhecer as propriedades dos termoplásticos e dos materiais importantes para os fabricantes de termoplásticos versus os requisitos de termoplásticos.
