termoplastics și termoset-uri sunt două tipuri principale de materiale plastice care sunt utilizate în mod obișnuit în diferite industrii. În timp ce acestea împărtășesc unele similitudini ca polimeri organici, termoplastice și termoset-uri au diferențe cheie în structura lor moleculară și proprietățile care determină modul în care acestea pot fi utilizate.
Acest articol vă va ajuta să înțelegeți diferențele dintre termoplastice și termostate pentru a oferi o înțelegere a diferitelor caracteristici și aplicații ale acestora.
Prezentare generală a termoplasticelor și termostatelor
Cele două categorii principale de materiale polimerice utilizate în procesul de fabricație sunt thermosete și termoplastic.
Iată o scurtă definiție a ambelor materiale:
- termoplastics sunt polimeri care devin pliabili sau mulați deasupra unei temperaturi specifice și se solidifică după răcire. Le puteți reîncălzi și remodela din nou și din nou, fără a modifica structura lor chimică.
- Termosets sunt materiale polimerice care vindecă ireversibil sau se întărește prin formarea de rețele interconectate.
Diferenţe între termoset şi termoplastic:
| Parametru | Aparate termoplastice | Termostate |
|---|---|---|
| Structură | polimeri liniari, ramificati | polimeri cu legătură încrucișată |
| Legarea | Forțele slabe ale lui van der Waals | Legături covalente puternice |
| Punct de topire | Sharp, poate fi topit | Degradare treptată |
| Reciclabilitatea | Reciclabile | Nereciclabile |
| Exemple | Polietilenă, nailon, PET | Variolă, fenolică |
Unele proprietăți cheie care diferă:
- termoplastice pot fi întărite și înmuiate în mod repetat atunci când sunt încălzite, în timp ce thermosets undergo întărire permanentă după formarea inițială
- termoplastice au temperaturi de topire mai mici comparativ cu temperaturile de degradare ale thermosete
- Termostate În general, au o rezistență mai mare putere mecanică, hardness și stabilitate termică
Iată câteva exemple de termoplastic
- Acrilic
- Nailon
- Copolimer acetal Polioximetilen
- Homopolimer acetal Polioximetilen
- Policarbonat (PC)
- Polietilenă (PE)
- Polistiren (PS)
- Polipropilenă (PP)
- Policlorură de vinil (PVC)
- Polietilenă tereftalată (PET)
- Teflon
Thermset plastics sunt utilizate in industrii, deoarece termoseturile oferă integritate structurală și sunt mai economice. Iată câteva exemple de plastic termoset:
- Fenol
- Silicon
- Melamină
- Epoxi
- Fluorură de poliviniliden (PVDF)
- Politetrafluoroetilenă (PTFE)
- Poliuretan
- Poliimidă
In manufacturarea, termoplasticele sunt apte pentru procese cum ar fi matrițare prin injecție, în timp ce termoset-urile necesită impregnare de întăriri și controlate curare. Compositive poate fi realizat atât folosind polimer termoplastic și termoset matrice. Exemple sunt fibre de carbon ranforsate plastic (CFRP) și compusuri de matrice ceramică (CMC)&nsp;like C/C-SiC-C.
Proprietăți chimice și structură
Lanțuri polimer și crosslinking
termoplasticele sunt lanțuri liniare de molecule, de obicei bazate pe carbon, cum ar fi polietilenă și nailon. Ușor de remodelat, sunt flexibile pentru că le lipsesc legături puternice între lanțuri. Cu toate acestea, moleculele din termoseturi sunt interconectate, creând o rețea complexă. Materiale precum epoxidul, siliconul și fenolicul au această structură asemănătoare ochiurilor de plasă, ceea ce le face greu de remodelat odată ce s-au vindecat.
- termoplastice: Linear, fără legături încrucișate (de exemplu, policarbonat, acrilic)
- Termostate: rețele interconectate, intersectate (de exemplu, Epoxy, Polyuretan)
Rezistenţă chimică
Dacă sunteți împotriva substanțelor chimice, doriți să știți ce va rezista. Alegerea polimer este cheia. termoplastice cum ar fi polipropilenă poate rezista multe un personaj negativ chimic, fără o problemă, dar s-ar putea slăbi cu anumiți solvenți. Termosets, binecuvântează structura lor robustă, ieși un pic mai puternic . Materiale cum ar fi epoxidice și fenolic stand ferm împotriva unui spectru mai larg de substanțe chimice din cauza că interconectare plictisitor.
- Rezistenţă chimică:
- termoplastice: bune la excelente (varii pe materiale, de exemplu, Nylon, Acrilic)
- Termostate: De obicei excelente (de exemplu, Silicon, Poliuretan)
Procesul de fabricație și modelare
Atunci când aveți nevoie pentru a produce produse termoplastice și termoset, există diferite tehnici de prelucrare în:
- termoplastice: Heated to make them pliable for process like injection mulling and extrusion.
- Termostate: Ingrădite în întăriri șisuferitecontrolate curing reacții.
Transformarea și extrudarea injecției
Pentru termoplastice, metodele uzuale sunt turnarea prin injecție și extrudarea. În turnarea prin injecție, plasticul termorigid este topit și injectat într-o matriță la presiune ridicată. Procesul este rapid și ideal pentru fabricarea unor cantități mari de articole identice. La extrudare, plasticul este împins printr-o filieră pentru a crea forme lungi și continue.
Caracteristici cheie ale procesului:
- Granulele termoplastice sunt alimentate într-un cilindru încălzit și împinse sub presiune într-o cavitate a matriței.
- Aspecte pot apărea din cauza directie flux și formarea de linii sudate.
- Crystalline termoplastics like polietilena (PE) sunt mai predispuse în comparație cu amorfous ones like polistiren (PS).
| Parametru | Efecte |
|---|---|
| Temperatura matriței | Rata de răcire, cristalitate |
| Viteza de injectare | Direcția de curgere, rezistența liniei de sudare |
| Presiunea de menţinere | Reduce golurile și chiuvetele |
Procese de vindecare
Vindecarea este critică atunci când lucrați cu thermosting plastics. Aplici căldură sau o reacție chimică, iar materialul se schimbă permanent . Nu poate fi remodelat după ce este vindecat. Acest proces permite thermosets ca poliimidă pentru a se solidifica în elemente puternice, durabile, cum ar fi izolația sau adezivii. Vindecarea le face rezistente la temperaturi ridicate și substanțe chimice, astfel încât acestea sunt adesea utilizate în medii dure.
Infiltrat de siliciu lichid
Pe baza rezultatelor căutării, Infiltrarea cu siliciu lichid (LSI) este un proces utilizat pentru fabricarea compozitelor din matrice ceramica, in special C/C-SiC (carbon-carbon siliciu) compozite. Punctele cheie despre Infiltrarea cu Silicon lichid (LSI) din surse sunt:
- Implică infiltrarea unei preforme poroase de carbon cu siliciu topit deasupra punctului de topire al siliciului (1414°C)
- Siliciu topit reacționează cu carbon pentru a forma carbura de siliciu (SiC), creând astfel un compozit matrice SiC
- Este un mod eficient și eficient din punct de vedere al costurilor de fabricare a compozitelor matricei SiC în comparație cu alte procese cum ar fi infiltrarea chimică a vaporului
- Parametrii procesului, cum ar fi temperatura, nivelul de vid, și presiunea de gaz inert pot fi controlate pentru a optimiza infiltrarea
- Microstructura de preformare a carbonului poros afectează integralitatea infiltrării și reacției
- Compuşii fabricaţi de LSI au stabilitate termică ridicată, conductivitate termică şi alte proprietăţi îmbunătăţite
Pe scurt, Infiltrarea Siliconului lichid (LSI) este un proces de fabricație specializat pentru a crea compozite de matrice ceramică C/C-SiC cu ajutorul infiltrării siliciului topit și reacției cu carbon.
Turnare prin transfer de rășină și turnare prin injecție reactivă
Dacă utilizați materiale plastice termorigide, puteți apela la turnarea prin transfer de rășină (RTM) — o versiune mai sofisticată a turnării prin injecție, care folosește preforme. Turnarea prin injecție reactivă (RIM) este o altă tehnică pentru materiale termorigide, în care două componente lichide sunt amestecate pentru a reacționa și a se întări în interiorul matriței. Ambele metode produc piese rezistente, cu forme complexe, utilizate adesea în industria auto și aerospațială.
Proprietăți materiale și performanță
termoplastice și thermostes differ semnificativ în proprietățile și caracteristicile lor de performanță:
Proprietăți mecanice
- Putere -Thermosets oferă, în general, o rezistență superioară și durabilitate în comparație cu termoplastics. Ele sunt adesea utilizate în aplicații solicitante în cazul în care materialele trebuie să reziste stresului ridicat fără deformare. Între timp, termoplastice ca polipropilenă au un raport de putere mare-la-greutate, ceea ce le face suficient de puternice pentru multe utilizări în timp ce este ușor.
| Proprietate | Aparate termoplastice | Termostate |
|---|---|---|
| Duritate | Mai jos. | Mai mare |
| Stiffness | Mai jos. | Mai mare |
| Duritate | Mai mare | Mai fragil |
Elasticitate și flexibilitate
De exemplu, termoplastice, cum ar fi polistirenul se poate îndoi și se poate întinde, făcându-le ideale pentru produse care necesită unele da. Această elasticitate se datorează punctelor lor de topire mai mici, care le permit să fie reîncălzite și remodelate, după cum este necesar.
Stabilitate şi toleranţă dimensională
Termoseturile excelează în stabilitatea dimensională nu le veţi vedea schimbând forma sau dimensiunile uşor sub căldură sau în timpul vindecării. Structura lor odată stabilită este solidă ca roca. Pentru părţile de precizie în care toleranţele sunt strânse, acesta este un avantaj imens. De asemenea, suprastructurile au stabilitate dimensională bună, dar pot warp dacă nu sunt prelucrate corect.
Shrinkage and Creep Comportament
Veți observa că termoplasticele tind să se micșoreze oarecum pe măsură ce se răcesc din procesele de modelare. Pe de altă parte, termostatele au micșorări minime datorită structurii lor interconectate. Pe termen lung, termoplasticele se pot strecura sau deforma sub un stres constant, în timp ce termostatele își mențin forma în mod constant, oferindu-le o mai bună rezistență la impact în timp.
Efectele microstructurii
- Crystallinity proprietăți de impact ale termoplasticelor semicristaline
- Densitatea cross-link afectează stabilitatea termică a termoseturilor
- Porozity și defectele degradează performanța mecanică
Comportament de înaltă temperatură
- Cele mai multe termoplastice se înmoaie aproape de 150-200°C
- Termostatele păstrează proprietăţi de până la 300-400°C
- Oxidare și coroziune rezistență importantă
Reciclare și durabilitate
- termoplastice sunt reciclabile
- Termostatele formează rețele interconectate și nu pot fi reprelucrate
Aplicații și utilizare industrială
Cele termoplastice și thermostes sunt utilizate în diverse industrii din cauza diferențelor dintre proprietățile și costurile economice ale acestora:
Aplicații bazate pe industrie
Câteva domenii majore de aplicare:
- Automotive: Piese interioare, componente sub-the-hood
- Aerospațial: Structuri ale cadrului aerian, componente ale motorului
- Constructie: Conducte, acoperiri, adezivi
- Electronice: plăci de circuite imprimate, conectori
| Industria | Utilizarea termoplasticelor | Utilizarea termostatelor |
|---|---|---|
| Bunuri de consum | Jucării, articole de casă | Adezive, acoperiri |
| Dispozitive medicale | Tuburi flexibile, implanturi | Encapsulante epoxidice |
| Petrol și gaze | Valve, sigilii | Acoperiri pentru țevi |
Composite și precursoare
- C/C-SiC compozite made using fenolic resyncy and other termosets as precursors
- Fibra de carbon si fibra de sticla din material plastic armat folosind matrice epoxidice
Economie costurilor
În timp ce termoplasticele au costuri mai mari de materii prime, prelucrarea termosetului poate fi mai complexă și mai costisitoare. Analiza costurilor ciclului de viață este importantă pentru a determina alegerea optimă a materialului.
Tendinţe de cercetare actuale de plastic termoset şi termoplastice
Cercetarea continuă se concentrează pe îmbunătăţirea şi mai mult a termoplastics şi plasticthermosted, precum şi pe compararea potenţialului acestora pentru diferite aplicaţii:
Dezvoltarea precursorului termosetului
- Evaluarea rășinilor noi fenolice și a altor polimeri ca fibre de carbon și carbon-carbon (C/C) precursori
- Proprietăţi precursoare pentru performanţă optimizate compozite
Îmbunătățiri ale metodei de prelucrare
- Optimizarea parametrilor de modelare a injecției pentru a minimiza linia sudată defecte
- Dezvoltarea de înaltă viteză și precizie producție adjuvantă tehnici
Relaţii microstructurale-protejate
- Legături elucidante între crystallinitate, densitatea cross-link și proprietățile mecanice finale
- Strategii de reducere porozitate șiîmbunătățire putere interfacială
Evaluare comparativă
- Analize tehno-economice pentru determinarea alegerii optime a materialului
- Evaluarea ciclului de viață modele având în vedere indicatorii de durabilitate
- Materiale de clasificare a matricelor decizionale pe baza unor criterii-cheie
| Criterii | Greutate | Termostate | Aparate termoplastice |
|---|---|---|---|
| Cost | Ridicat | 2 | 4 |
| Performanță | Ridicat | 4 | 3 |
| Manfacturabilitatea | Mediu | 3 | 4 |
Viitor Outlook of termoplastics and termofixing Plastics?
Progresele în curs de desfășurare în materiale și manufacturarea va contura viitorul peisaj pentru termoplastice și thermosete:
Precursoare termoplastice
- Noi precursori termoplastici   pentru fabricarea compozitelor
- Reciclabilitatea efectului de levier menținând în același timp performanța mecanică ridicată
Sisteme hibride
- Blends și compozite pentru optimizarea proprietăților
- Exemplele includ epoze termoplastice rezistente
Fabricarea aditivului
- Imprimarea 3D de mare viteză a pieselor termoplastice cu utilizare finală
- Depășește limitările în complexitatea geometrică
Prelucrarea durabilă
- Mutare către o producție cu bio-based și o producție cu emisii reduse de CO2
- Adoptarea Industria 4.0 Principii
| Tendință | Implicații |
|---|---|
| Ponderare ușoară | Utilizarea sporită a materialelor compozite de înaltă performanță |
| Personalizare în masă | Fabricarea aditivului de mediere |
| Sustenabilitatea | Materiale reciclabile și ecologice |
În general, utilizarea sinergică a termoplastice și thermosete va permite dezvoltarea de sisteme de înaltă performanță și de inginerie durabilă.
În rezumat, termoplasticele și termoseturile diferă semnificativ în modul în care sunt formate și cum răspund la căldură. termoplasticii pot fi înmuiați în mod repetat cu căldură și împietriți cu răcire, permițându-le să fie remodelați și reciclate mai ușor. Thermosets, pe de altă parte, suferă o reacție chimică ireversibilă atunci când sunt vindecați, ceea ce înseamnă că își păstrează forma permanent, dar nu pot fi retopiți sau remodelați.Cunoașterea proprietăților termoplasticelor față de termostate este importantă pentru ingineri și producători pentru a selecta materialul plastic potrivit pentru diferitele cerințe ale produsului și considerente legate de sfârșitul vieții.
