Termoplastiskie pret termoreaktīvajiem sveķiem

Divu FRP kompozītmateriālos izmantoto sveķu atšķirības

Krāsaini polimēru savienojumi.

sturti/Getty Images

Termoplastu izmantošanapolimērssveķi ir ārkārtīgi plaši izplatīti, un lielākā daļa no mums gandrīz katru dienu saskaras ar tiem vienā vai otrā veidā. Parasto termoplastisko sveķu un ar tiem ražoto izstrādājumu piemēri ir:

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

Termoreaktīvo pret termoplastisko struktūru

Termoplasti kompozītmateriālu veidā visbiežāk netiek pastiprināti, tas nozīmē, ka sveķi tiek veidoti formās, kas balstās tikai uz īsām, pārtrauktām šķiedrām, no kurām tie sastāv, lai saglabātu savu struktūru. No otras puses, daudzi produkti, kas veidoti ar termoreaktīvo tehnoloģiju, ir papildināti ar citiem konstrukcijas elementiem – visbiežāk stikla šķiedru un karbona šķiedra - pastiprināšanai.

Termoreaktīvo un termoplastisko tehnoloģiju attīstība turpinās, un noteikti ir vieta abiem. Lai gan katram no tiem ir savi plusi un mīnusi, tas, kurš materiāls ir vispiemērotākais jebkuram konkrētam lietojumam, ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, kas var ietvert jebkuru vai visus no šiem: izturība, izturība, elastība, vienkāršība/izmaksas. ražošana un pārstrāde.

Termoplastisko kompozītmateriālu priekšrocības

Termoplastiskie kompozītmateriāli dažiem ražošanas pielietojumiem piedāvā divas galvenās priekšrocības. Pirmā ir tā, ka daudziem termoplastiskiem kompozītmateriāliem ir paaugstināta triecienizturība ar salīdzināmiem termoreaktīviem materiāliem. (Dažos gadījumos atšķirība var būt pat 10 reizes lielāka par triecienizturību.)

Otra galvenā termoplastisko kompozītmateriālu priekšrocība ir to spēja padarīt kaļamus. Neapstrādāti termoplastiskie sveķi istabas temperatūrā ir cieti, bet, kad karstums un spiediens piesūcina pastiprinošo šķiedru,fiziskas pārmaiņasnotiek (tomēr tā nav ķīmiska reakcija, kuras rezultātā rodas pastāvīgas, neatgriezeniskas izmaiņas). Tas ļauj atkārtoti veidot un pārveidot termoplastiskos kompozītmateriālus.

Piemēram, jūs varat uzkarsēt pultrudētu termoplastisku kompozītmateriālu stieni un pārveidot to, lai tas būtu izliekts. Pēc atdzesēšanas līkne paliks, kas nav iespējams ar termoreaktīviem sveķiem. Šis īpašums parāda milzīgu solījumu nākotnē pārstrādāt termoplastisku kompozītmateriālu izstrādājumus, kad beigsies to sākotnējā izmantošana.

Termoplastisko kompozītmateriālu trūkumi

Lai gan to var padarīt kaļamu, izmantojot siltumu, jo termoplastisko sveķu dabiskais stāvoklis ir ciets, to ir grūti piesūcināt ar pastiprinošu šķiedru. Sveķi jāuzsilda līdz kušanas temperatūra un jāpieliek spiediens, lai integrētu šķiedras, un pēc tam kompozītmateriāls ir jāatdzesē, kamēr tas joprojām ir zem spiediena.

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

Termoreaktīvo sveķu īpašības un parastie lietojumi

Termoreaktīvos sveķos neapstrādātas nesacietinātās sveķu molekulas tiek krusteniski saistītas, izmantojot katalītisku ķīmisku reakciju. Šīs ķīmiskās reakcijas rezultātā, kas visbiežāk ir eksotermiska, sveķu molekulas izveido ārkārtīgi spēcīgas saites viena ar otru, un sveķi maina stāvokli no šķidruma uz cietu.

Vispārīgi runājot, ar šķiedru pastiprināts polimērs (FRP) attiecas uz pastiprinošu šķiedru izmantošanu, kuru garums ir 1/4 collas vai lielāks. Šīs sastāvdaļas uzlabo mehāniskās īpašības, tomēr, lai gan tās tehniski tiek uzskatītas par šķiedru pastiprinātiem kompozītmateriāliem, to izturība nav gandrīz salīdzināma ar nepārtrauktu šķiedru pastiprinātu kompozītmateriālu izturību.

Tradicionālajos FRP kompozītmateriālos kā matricu izmanto termoreaktīvos sveķus, kas stingri notur strukturālo šķiedru savā vietā. Parastie termoreaktīvie sveķi ietver:

• Poliestera sveķi
• Vinila esteru sveķi
• Epoksīds
• Fenolisks
• Uretāns
• Mūsdienās visbiežāk izmantotie termoreaktīvie sveķi ir a poliestera sveķi , kam seko vinilesteris un epoksīds. Termoreaktīvie sveķi ir populāri, jo nav sacietējuši un plkst telpas temperatūra , tie ir šķidrā stāvoklī, kas ļauj ērti impregnēt armējošās šķiedras, piemēram, stikla šķiedra , oglekļa šķiedra vai kevlars.

Termoreaktīvo sveķu priekšrocības

Ar istabas temperatūras šķidriem sveķiem ir diezgan vienkārši strādāt, lai gan tiem ir nepieciešama atbilstoša ventilācija, lai ražotu brīvā dabā. Laminēšanā (slēgto veidņu ražošanā) šķidros sveķus var ātri noformēt, izmantojot vakuuma vai pozitīva spiediena sūkni, tādējādi nodrošinot masveida ražošanu. Papildus ražošanas vienkāršībai termoreaktīvie sveķi piedāvā daudz naudas, bieži vien ražojot izcilus produktus par zemām izejvielu izmaksām.

Termoreaktīvo sveķu labvēlīgās īpašības ietver:

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

Termoreaktīvo sveķu trūkumi

Termoreaktīvos sveķus, kad tie ir katalizēti, nevar mainīt vai pārveidot, tas nozīmē, ka pēc termoreaktīvo kompozītmateriālu izveidošanas tā formu nevar mainīt. Šī iemesla dēļ termoreaktīvo kompozītmateriālu pārstrāde ir ārkārtīgi sarežģīta. Termoreaktīvie sveķi paši par sevi nav pārstrādājami, tomēr daži jaunāki uzņēmumi ir veiksmīgi izņēmuši sveķus no kompozītmateriāliem anaerobā procesā, kas pazīstams kā pirolīze, un spēj vismaz atgūt pastiprinošo šķiedru.