Термопласты и термореактивные пластики — два основных типа пластмасс, широко используемых в различных отраслях. Хотя оба являются органическими полимерами и имеют некоторые общие свойства, они различаются молекулярной структурой и характеристиками, определяющими их применение.
Эта статья поможет вам понять различия между термопластикой и термосетами, которые помогут понять их различные характеристики и виды применения.
Обзор термопластика и термометов
Двумя основными категориями полимерных материалов, используемых в производстве, являются: thermosets и termoпластика.
Ниже приводится краткое определение обоих материалов:
- Термопласты являются полимерами, которые становятся мягкими или формируемыми при температуре выше определенной и укрепляются при охлаждении. Вы можете перегревать и изменять их снова и снова, не изменяя их химическую структуру.
- Термосеты являются полимерными материалами, которые необратимо излечиваются или упрочняются за счет создания взаимосвязанных сетей.
Различия между термосетом и термопластика:
| Параметр | Термопластика | Термосеты |
|---|---|---|
| Структура | Линейные, разветвленные полимеры | Перекрестные полимеры |
| Связи | Слабые силы ван дер Ваальса | Сильные кавалентные облигации |
| Температура плавления | Шарп, может быть переплавлен | Постепенное ухудшение состояния |
| Возможность утилизации | Рециркулируемая | Не подлежит рециркуляции |
| Примеры | Полиэтилен, нейлон, ПЕТ | Эпоксисы, фенолы |
Некоторые свойства ключи/nbsp; которые различаются:
- Термопластика может неоднократно закрепляться и смягчаться при нагревании, в то время как thermosets undergo постоянное затвердевание после первоначального образования
- Термопласты имеют более низкую температуру плавления по сравнению с температурой разложения термосеты
- Термосеты обычно имеют более высокую/nbsp; механическую прочность, твердость/nbsp; и термальную стабильность
Вот несколько примеров термопластика.
- Акрилик
- Нейлон
- Полиоксимеэтилен в ацетале
- Полиоксидомеэтилен в ацетале
- Поликарбонат (PC)
- Полиэтилен (PE)
- Полистирол (PS)
- Полипропилен (PP)
- Поливинилхлорид (ПВХ)
- Полиэтилен-терефталат (ПЕТ)
- Тефлон
Термосет пластмассы используются в промышленности, поскольку термосеты обеспечивают структурную целостность и являются более экономичными. Вот некоторые примеры термосетного пластика:
- Фенолики
- Силикон
- Меламин
- Эпоксид
- Поливинилиденфторид (PVDF)
- Политетрафторэтилен (ПТФЭ)
- Полиуретан
- Полимид
В производстве термопласты подходят для таких процессов, как литьё под давлением, тогда как термореактивные пластмассы требуют пропитки армирующих материалов и контролируемого отверждения. Композиты можно изготавливать как на основе термопластичных, так и на основе термореактивных полимеров. Примеры — пластики, армированные углеродным волокном (CFRP), и композиты с керамической матрицей (CMC), например C/C-SiC.
Химические свойства и структура
Полимерные цепи и перекрестки/нбсп;
Термопластика — это линейные цепи молекул, обычно на основе углерода, таких как полиэтилен и нейлон. Легко перепродать, они гибкие, потому что у них нет прочных связей между цепями. Однако молекулы в термосетах пересекаются друг с другом, создавая сложную сеть. Материалы, такие как эпоксид, силикон и фенол имеют такую сетчатую структуру, которая делает их трудно перестраивать, как только они излечиваются.
- Термопластика: линейная, нет перекрестной связи (например, поликарбонат, акрилик)
- Термосеты: перекрестные, пересекающиеся сети (например, эпокси, полиуретан)
Химическое сопротивление
Если вы против химических веществ, вы хотите знать, что выдержите. Выбор полимера — ключ. Термопластика, такая как полипропилен, может противостоять многим химическим злодеям без засады, но они могут ослабеть с помощью определенных растворителей. Термосеты, благословляющие их крепкую структуру, выходят немного сильнее – такие материалы, как эпоксид и фенол, стоят против более широкого спектра химических веществ из-за этой переплетения.
- Химическое сопротивление:
- Термопластика: хорошо к отличному (вариации по материалам, например, Nylon, Acrylic)
- Термосеты: обычно отличные (например, Silicone, Polyurethan)
Обрабатывающая и сморщенная промышленность
При производстве термопластиковых и термосетных продуктов применяются различные методы обработки:
- Термопласты: их нагревают, чтобы размягчить для таких процессов, как литьё под давлением и экструзия.
- Термосеты: Пропитанные в reinforcements и проходить контролируемые curing реакции.
Впрыск и вымогательство
При работе с термопластами обычно используют такие методы, как литье под давлением и экструзия. При литье термореактивный пластик расплавляют и впрыскивают в пресс-форму под высоким давлением. Это быстрый процесс, идеально подходящий для производства больших партий одинаковых изделий. При экструзии пластик продавливают через фильеру, получая длинные непрерывные профили.
Основные характеристики процесса:
- Гранулы термопласта подаются в нагретый цилиндр и под давлением впрыскиваются в полость пресс-формы.
- Проблемы могут возникнуть в связи с потоком в направлении и формированием слёдных линий.
- Crystalline thermoпластики, такие как polyeэтилен (PE) более подвержены риску по сравнению с amorfous shones polistiren (PS).
| Параметр | Последствия |
|---|---|
| Температура смолы | Скорость охлаждения, кристаллизм |
| Скорость впрыска | Направление потока, прочность сварной линии |
| Давление в неподвижном состоянии | Уменьшает пустоту и поглотителей |
Обработка процессов
Обрезание имеет решающее значение, когда вы работаете с пластикой thermoreging. Вы применяете тепло или химическую реакцию, и материал изменяется постоянно — его невозможно изменить после вылечения. Этот процесс позволяет thermosets как полимид, чтобы укрепиться в сильных, долговечных изделиях, таких как изоляция или клеящие вещества. Излечение делает их устойчивыми к высоким температурам и химическим веществам, поэтому они часто используются в суровых средах.
Жидкостная инфильтрация кремния
На основе результатов поиска жидкая кремниевая инфильтрация (LSI) представляет собой процесс, используемый для изготовления керамических матриц, в частности композит C/C-SiC (углеродно-углеродный карбид карбид).
- Это предполагает проникновение пористого углеродного преформы с расплавленным силиконом выше температуры плавления кремния (1414°C)/nbsp);
- Расплавленный кремний реагирует с помощью углерода, образуя карбид кремния (SiC), создавая таким образом композитную матрицу SIC
- Это эффективный и экономичный способ изготовления композитных матриц SIC по сравнению с другими процессами, такими как инфильтрация химических паров
- Для оптимизации инфильтрации можно контролировать такие технологические параметры, как температура, уровень вакуума и давление инертного газа.
- Микроструктура пористых углеводородов влияет на полноту инфильтрации и реакции
- Составы, изготовленные ЛСИ, характеризуются высокой теплостойкостью, теплопроводностью и другими улучшенными свойствами
Таким образом, жидкая кремниевая инфильтрация (LSI) представляет собой специализированный производственный процесс по созданию композитных матриц C/C-SiC с использованием расплавленной кремниевой инфильтрации и реакции на углерод.
Литьё с переносом смолы и реакционное литьё под давлением
При работе с термореактивными пластиками можно использовать трансферное формование смолы (RTM) — более совершенный вариант литья под давлением с применением предварительно сформованных заготовок. Реакционное литье под давлением (RIM) — еще один метод для термореактивных материалов: два жидких компонента смешивают, и они реагируют и затвердевают внутри пресс-формы. Оба метода позволяют получать прочные детали сложной формы, которые часто применяются в автомобилестроении и аэрокосмической отрасли.
Свойства и характеристики материала
Термопластика и thermosets существенно отличаются по своим свойствам и эксплуатационным характеристикам:
Механические свойства & nbsp;
- Прочность — термореактивные пластики обычно прочнее и долговечнее термопластов. Их часто используют в сложных условиях, где материал должен выдерживать высокие нагрузки без деформации. При этом термопласты, например полипропилен, обладают высоким отношением прочности к весу и сочетают достаточную прочность с небольшим весом.
| Характеристика | Термопластика | Термосеты |
|---|---|---|
| Твердость | Ниже | Выше |
| Сильность | Ниже | Выше |
| Жестокость | Выше | Более хрупкий |
Эластичность и гибкость
Термопластика, как правило, является более гибкой и эластичной по сравнению с термосетами. Например, термопластика, такая как полистирол, может изгибаться и растягиваться, что делает их идеальными для продуктов, которые нуждаются в некоторых отдаче. Эта эластичность обусловлена более низкими точками плавления, которые позволяют их перегревать и переогревать по мере необходимости.
Стабильность размеров и терпимость
Термосеты превосходят размерную стабильность — вы не увидите, как они изменяют форму или размеры легко под воздействием тепла или во время излечения. Их структура после установки является жесткой. Для точных частей, в которых допуски являются жесткими, это огромное преимущество. Термопласты также имеют хорошую размерную стабильность, но они могут варпироваться при неправильной обработке.
Шринкаж и Крип Похищение
Вы увидите, что термопластика, как правило, несколько уменьшается по мере того, как они охлаждаются от формирующих процессов. С другой стороны, термосеты имеют минимальное сокращение благодаря своей взаимосвязанной структуре. В долгосрочной перспективе термопластика может ползти или деформироваться при постоянном стрессе, в то время как термосеты сохраняют свою форму, обеспечивая им лучшее сопротивление со временем.
Воздействие микроструктуры
- Crystallinity свойства полукристаллических термопластиков
- Плотность поперечной связи влияет на теплостойкость и нбс; термосетов
- Порошистость/nbsp; и дефекты, ухудшающие механические характеристики
Высокотемпературное поведение
- Большинство термопластиков размягчаются около 150-200°C
- Термосеты сохраняют свойства до 300-400°C
- Окисление/nbsp; и/nbsp; corrosion Resistance имеет важное значение
Рециклирование и устойчивость
- Термопластика пригодна для рециркуляции
- Термосеты образуют взаимосвязанные сети и не могут быть переработаны
Применение и промышленное использование
Термопластика и thermosets используются в различных отраслях в связи с различиями в их собственности и экономической стоимости:
Промышленные виды применения
Некоторые основные области применения:
- Автомобиль: внутренние части, элементы нижней части конструкции
- Аэрокосмическая промышленность: конструкции воздушных корпусов, компоненты двигателя
- Строительство: трубопроводы, покрытия, клея
- Электроника: печатные схемы, соединители
| Промышленность | Использование термопластики | Использование термосетей |
|---|---|---|
| Потребительские товары | Игрушки, домашняя посуда | Наклейки, покрытия |
| Медицинские устройства | Гибкие трубопроводы, имплантаты | Эпоксидные инкапсуланты |
| Нефть и газ | Клапаны, пломбы | Покрытие трубопровода |
Составы и прекурсоры & nbsp;
- C/C-SiC составы изготовлены с использованием фенолическая смола и другие термосеты как прекурсоры
- Волокна углерода и армированные стекловолокнами пластмассы с использованием эпоксидных матриц
Экономика затрат
Хотя термопластика сопряжена с более высокими затратами на сырье, переработка термосета может быть более сложной и дорогостоящей.
Текущие тенденции исследований термосетных пластиков и термопластиков
Текущие исследования сосредоточены на дальнейшем совершенствовании thermoпластики и thermoset пластиковых материалов, а также на сопоставлении их потенциала для различных видов применения:
Разработка термосета прекурсора
- Оценка новых/нбсп; феноловых смол и других полимеров как углеводородных волокон и углерод-углерод (C/C) прекурсоров
- Удовлетворение свойств прекурсоров для оптимизированных/nbsp; composite эффективность
Совершенствование методов обработки
- Оптимизация параметров формирования впрыска для сведения к минимуму sweld line defacts
- Разработка высокоскоростных и точных технологий
Отношения между микроструктурой и производительностью
- Разъясняющие связи между кристаллизмом, плотностью поперечной связи и конечными механическими свойствами
- Стратегии по сокращению porosity и улучшению interfacyal упругость
Сравнительная оценка
- Технико-экономический анализ для определения оптимального выбора материалов
- Оценка жизненного цикла/nbsp; модели с учетом показателей устойчивости
- Материалы для ранжирования в матрицах принятия решений на основе ключевых критериев
| Критерии | Вес | Термосеты | Термопластика |
|---|---|---|---|
| Стоимость | Высокий | 2 | 4 |
| Эффективность работы | Высокий | 4 | 3 |
| Обрабатывающая способность | Средний | 3 | 4 |
Будущая перспектива Термопластика и терморегуляция пластика?
Текущие достижения в Материалы и manufacturing определят будущий ландшафт для термопластика и termosets:
Термопластические прекурсоры
- Новые конструированные прекурсоры и прекурсоры из термопластика; для изготовления композитных материалов
- Утилизируемость к рециркуляции при сохранении высоких/nbsp; механические характеристики
Гибридные системы
- Связки и композиты для оптимизации свойств
- Примеры включают в себя термопластические упрочненные эпоксии
Обрабатывающая промышленность
- Высокоскоростная 3D печатание термопластических деталей конечного использования
- Преодоление ограничений геометрической сложности
Устойчивая обработка
- Перенос в сторону на основе био и сокращения производства CO2
- Принятие Industry 4.0 Principles
| Тренд | Последствия |
|---|---|
| Легковесие | Более широкое использование высокоэффективных композитных материалов |
| Приспособление к массе | Заработная плата за производство присадок |
| Устойчивость | Рециркулируемые и экологически чистые материалы |
В целом синергическое использование thermoplics и thermosets позволит разработать высокоэффективные и устойчивые инженерные системы.
Таким образом, термопластика и термосеты существенно отличаются друг от друга в том, как они формируются и как они реагируют на тепло. Термопластика может неоднократно смягчаться теплом и затвердевать с охлаждением, что позволяет им легче перестраивать и рециркулировать. Термосеты, с другой стороны, подвергаются необратимой химической реакции при излечении, что означает, что они поддерживают свою форму на постоянной основе, но не могут быть переплавлены или переплавлены. Зная свойства термопластики по отношению к термосетам, важно, чтобы инженеры и производители отбирали нужный пластиковый материал для различных требований к продуктам и соображений, касающихся окончания срока службы.
