Termoplastiska vs. Termoreaktīvie sveķi (kompozītmateriāli)

Termoplastikas izmantošana polimērs sveķi ir ārkārtīgi plaši izplatīti, un vairums no mums katru dienu ar tiem diezgan lielā mērā saskaras. Parasto termoplastisko sveķu un to ražojumu piemēri:

• PET (ūdens un sodas pudeles)
• Polipropilēns (iepakojuma konteineri)
• Polikarbonāts (stikla stikla lēcas)
• PBT (bērnu rotaļlietas)
• Vinila (logu rāmji)
• Polietilēns (pārtikas preču somas)
• PVC (santehnikas caurule)
• PEI (lidmašīnas roku balsti)
• Neilons (apavi, apģērbs)

Termoplastika kompozītmateriālu veidā parasti netiek pastiprināta, tas nozīmē, ka sveķi tiek veidoti formas, kas balstās tikai uz īsajām, pārtrauktajām šķiedrām, no kurām tās sastāv, lai saglabātu savas struktūra. No otras puses, daudzi izstrādājumi, kas izveidoti, izmantojot termoreaktīvās tehnoloģijas, tiek uzlaboti ar citiem konstrukcijas elementiem - visbiežāk stiklplasta un karbona šķiedra- stiprināšanai.

Turpinās progresēt termoreaktīvās un termoplastiskās tehnoloģijas, un noteikti ir vieta abiem. Lai arī katram ir savs plusu un mīnusu kopums, tas galu galā nosaka, kurš materiāls ir vispiemērotākais jebkuram konkrētam lietojumam faktoru skaits, kas var ietvert kādu no šiem vai visiem šiem faktoriem: izturība, izturība, elastība, ražošanas vienkāršība / izdevumi, un pārstrādājamība.

Termoplastiskie kompozītmateriāli dažām ražošanas vajadzībām piedāvā divas galvenās priekšrocības: Pirmais ir tas, ka daudziem termoplastiskajiem kompozītmateriāliem ir paaugstināta triecienizturība salīdzinājumā ar salīdzināmiem termoelementiem. (Dažos gadījumos atšķirība var būt pat 10 reizes lielāka par triecienizturību.)

Otra galvenā termoplastisko kompozītmateriālu priekšrocība ir to spēja padarīt kaļamus. Neapstrādāti termoplastiski sveķi istabas temperatūrā ir cieti, bet, kad karstums un spiediens piesūcina pastiprinošo šķiedru, fiziskas izmaiņas notiek (tomēr tā nav ķīmiska reakcija, kuras rezultāts ir pastāvīgas, neatgriezeniskas izmaiņas). Tas ļauj pārveidot un pārveidot termoplastiskos kompozītus.

Piemēram, jūs varētu sildīt pultrētu termoplastisku kompozītmateriāla stieni un to atkārtoti formēt, lai būtu izliekums. Pēc atdzišanas līkne paliks, kas nav iespējams ar termoreaktīviem sveķiem. Šis īpašums liecina par milzīgiem solījumiem nākotnē pārstrādāt termoplastiskos kompozītmateriālus, kad to sākotnējā izmantošana beigsies.

Kaut arī to var padarīt kaļamu, izmantojot karstumu, jo termoplastisko sveķu dabiskais stāvoklis ir ciets, ir grūti tos piesūcināt ar stiegrojuma šķiedru. Sveķi jāuzsilda līdz kušanas temperatūra un šķiedru integrēšanai jāpieliek spiediens, un pēc tam kompozītmateriālu atdzesē, visu laiku atrodoties zem spiediena.

Jāizmanto speciāli instrumenti, tehnika un aprīkojums, no kuriem daudzi ir dārgi. Process ir daudz sarežģītāks un dārgāks nekā tradicionālā termoreaktīvo kompozītmateriālu ražošana.

Termoreaktīvos sveķos neapstrādātas nesacietējušās sveķu molekulas tiek savstarpēji savienotas, izmantojot katalītisko ķīmisko reakciju. Veicot šo ķīmisko reakciju, visbiežāk eksotermisko, sveķu molekulas savstarpēji izveido ārkārtīgi spēcīgas saites, un sveķi maina stāvokli no šķidruma uz cietu.

Kopumā ar šķiedru pastiprināts polimērs (FRP) attiecas uz tādu armējošo šķiedru izmantošanu, kuru garums ir 1/4 collas vai lielāks. Šie komponenti tomēr palielina mehāniskās īpašības, lai arī tie ir tehniski uzskatīti šķiedru pastiprināti kompozītmateriāli, to izturība nav gandrīz salīdzināma ar nepārtraukti šķiedru pastiprinātu kompozīti.

Tradicionālie FRP kompozītmateriāli kā matricu izmanto termoreaktīvus sveķus, kas stingri notur strukturālo šķiedru. Parastie termoreaktīvie sveķi ietver:

• Poliestera sveķi
• Vinila estera sveķi
• Epoksīds
• Fenols
• Uretāns
• Mūsdienās visbiežāk izmantotie termoreaktīvie sveķi ir a poliestera sveķi, kam seko vinilesteri un epoksīdsveķi. Termoreaktīvie sveķi ir populāri, jo nav sacietējuši un plkst telpas temperatūra, tie ir šķidrā stāvoklī, kas ļauj ērti piesūcināt armatūras šķiedras, piemēram, stiklplasta, oglekļa šķiedra vai Kevlars.

Istabas temperatūras šķidrie sveķi ir diezgan vienkārši izmantojami, lai gan tiem ir nepieciešama atbilstoša ventilācija, lai tos ražotu ārpus telpām. Laminēšanā (slēgtu veidņu ražošanā) šķidros sveķus var ātri veidot, izmantojot vakuuma vai pozitīvā spiediena sūkni, kas ļauj masveidā ražot. Papildus ražošanas vienkāršībai, termoreaktīvie sveķi piedāvā daudz sprādziena dolāram, bieži ražojot labākus produktus par zemām izejvielu izmaksām.

Termoreaktīvo sveķu labvēlīgās īpašības ietver:

• Lieliska izturība pret šķīdinātājiem un kodīgām vielām
• Izturība pret karstumu un augstu temperatūru
• Liela noguruma izturība
• Pielāgota elastība
• Lieliska saķere
• Lieliskas apdares īpašības pulēšanai un krāsošanai

Termoreaktīvos sveķus, tiklīdz tie ir katalizēti, nevar mainīt vai pārveidot, kas nozīmē, ka pēc termoreaktīva kompozīta veidošanās to formu nevar mainīt. Tādēļ termoreaktīvo kompozītmateriālu pārstrāde ir ārkārtīgi sarežģīta. Termoreaktīvie sveķi pati par sevi nav pārstrādājami, tomēr daži jaunāki uzņēmumi ir veiksmīgi noņēmuši sveķus no kompozītmateriāli, izmantojot anaerobo procesu, kas pazīstams kā pirolīze, un vismaz spēj atgūt stiegrojumu šķiedra.