Θερμοπλαστικό εναντίον Θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες (σύνθετα)

Η χρήση θερμοπλαστικού πολυμερές Οι ρητίνες είναι εξαιρετικά διαδεδομένες και οι περισσότεροι από εμάς έρχονται σε επαφή μαζί τους με τη μία ή την άλλη μορφή σχεδόν κάθε μέρα. Παραδείγματα κοινών θερμοπλαστικών ρητινών και προϊόντων που κατασκευάζονται μαζί τους περιλαμβάνουν:

• ΚΑΤΟΙΚΙΔΙΟ ΖΩΟ (μπουκάλια νερό και σόδα)
• Πολυπροπυλένιο (δοχεία συσκευασίας)
• Πολυανθρακικό (γυαλί ασφαλείας)
• ΑΒΤ (παιδικά παιχνίδια)
• Βινύλιο (κουφώματα)
• Πολυαιθυλένιο (τσάντες παντοπωλείων)
• PVC (υδραυλικός σωλήνας)
• PEI (υποβραχιόνια αεροπλάνου)
• Νάιλον (υποδήματα, ρούχα)

Τα θερμοπλαστικά με τη μορφή σύνθετων υλικών συνήθως δεν ενισχύονται, δηλαδή η ρητίνη σχηματίζεται σχήματα που βασίζονται αποκλειστικά στις κοντές, ασυνεχείς ίνες από τις οποίες αποτελούνται για τη διατήρηση τους δομή. Από την άλλη πλευρά, πολλά προϊόντα που σχηματίζονται με θερμοσκληρυνόμενη τεχνολογία ενισχύονται με άλλα δομικά στοιχεία - συνήθως από υαλοβάμβακα και ίνα άνθρακα- για ενίσχυση.

Οι εξελίξεις στη θερμοσκληρυνόμενη και τη θερμοπλαστική τεχνολογία βρίσκονται σε εξέλιξη και σίγουρα υπάρχει μια θέση και για τα δύο. Ενώ ο καθένας έχει το δικό του σύνολο πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων, αυτό που τελικά καθορίζει ποιο υλικό ταιριάζει καλύτερα σε οποιαδήποτε δεδομένη εφαρμογή έρχεται σε ένα αριθμός παραγόντων που μπορεί να περιλαμβάνουν οποιοδήποτε ή όλα τα ακόλουθα: αντοχή, ανθεκτικότητα, ευελιξία, ευκολία / κόστος κατασκευής και ανακυκλωσιμότητα.

Τα θερμοπλαστικά σύνθετα προσφέρουν δύο μεγάλα πλεονεκτήματα για ορισμένες κατασκευαστικές εφαρμογές: Το πρώτο είναι ότι πολλά θερμοπλαστικά σύνθετα έχουν αυξημένη αντοχή σε κρούση με συγκρίσιμα θερμοστάτες. (Σε ορισμένες περιπτώσεις, η διαφορά μπορεί να είναι έως και 10 φορές η αντίσταση στην κρούση.)

Το άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των θερμοπλαστικών σύνθετων υλών είναι η ικανότητά τους να καταστούν ελαφρά. Οι ακατέργαστες θερμοπλαστικές ρητίνες είναι στερεές σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά όταν η θερμότητα και η πίεση εμποτίζουν μια ενισχυτική ίνα, α φυσική αλλαγή συμβαίνει (ωστόσο, δεν είναι μια χημική αντίδραση που οδηγεί σε μια μόνιμη, μη αναστρέψιμη αλλαγή). Αυτό επιτρέπει στα θερμοπλαστικά σύνθετα να αναδιαμορφωθούν και να επαναδιαμορφωθούν.

Για παράδειγμα, θα μπορούσατε να θερμάνετε μια πολυστρωματική θερμοπλαστική σύνθετη ράβδο και να τη μορφοποιήσετε ξανά για να έχετε καμπυλότητα. Μόλις κρυώσει, η καμπύλη θα παρέμενε, κάτι που δεν είναι δυνατό με θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες. Αυτή η ιδιότητα δείχνει τεράστια υπόσχεση για το μέλλον της ανακύκλωσης θερμοπλαστικών σύνθετων προϊόντων όταν τελειώσει η αρχική τους χρήση.

Ενώ μπορεί να γίνει ελατό μέσω της εφαρμογής θερμότητας, επειδή η φυσική κατάσταση της θερμοπλαστικής ρητίνης είναι στερεή, είναι δύσκολο να την εμποτίσει με ενισχυτικές ίνες. Η ρητίνη πρέπει να θερμανθεί το σημείο τήξης και πίεση πρέπει να εφαρμοστεί για την ενσωμάτωση ινών, και στη συνέχεια, το σύνθετο πρέπει να ψύχεται, ενώ είναι ακόμη υπό πίεση.

Πρέπει να χρησιμοποιούνται ειδικά εργαλεία, τεχνικές και εξοπλισμός, πολλά από τα οποία είναι ακριβά. Η διαδικασία είναι πολύ πιο περίπλοκη και ακριβή από την παραδοσιακή θερμοσκληρυνόμενη σύνθετη κατασκευή.

Σε μία θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη, τα ακατέργαστα μη σκληρυμένα ρητίνη μόρια διασχίζονται μέσω καταλυτικής χημικής αντίδρασης. Μέσω αυτής της χημικής αντίδρασης, πιο συχνά εξώθερμης, τα μόρια ρητίνης δημιουργούν εξαιρετικά ισχυρούς δεσμούς μεταξύ τους και η ρητίνη αλλάζει κατάσταση από υγρό σε στερεό.

Σε γενικές γραμμές, το ενισχυμένο με ίνες πολυμερές (FRP) αναφέρεται στη χρήση ενισχυτικών ινών με μήκος 1/4-ιντσών ή μεγαλύτερο. Αυτά τα συστατικά αυξάνουν τις μηχανικές ιδιότητες, ωστόσο, αν και θεωρούνται τεχνικά σύνθετα ενισχυμένα με ίνες, η αντοχή τους δεν είναι σχεδόν συγκρίσιμη με αυτή των συνεχών ενισχυμένων με ίνες σύνθετα υλικά.

Τα παραδοσιακά σύνθετα FRP χρησιμοποιούν μια θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη ως τη μήτρα που συγκρατεί σταθερά τη δομική ίνα. Η κοινή θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη περιλαμβάνει:

• Πολυεστερική ρητίνη
• Ρητίνη βινυλίου εστέρα
• Εποξειδικό
• Φαινολικός
• Ουρεθάνη
• Η πιο κοινή θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη που χρησιμοποιείται σήμερα είναι μια πολυεστερική ρητίνη, ακολουθούμενη από βινυλεστέρα και εποξυ. Οι θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες είναι δημοφιλείς επειδή δεν έχουν σκληρυνθεί και σε θερμοκρασία δωματίου, βρίσκονται σε υγρή κατάσταση, η οποία επιτρέπει τον εύκολο εμποτισμό των ενισχυτικών ινών όπως υαλοβάμβακα, ανθρακονήματα ή Kevlar.

Η υγρή ρητίνη σε θερμοκρασία δωματίου είναι αρκετά απλή για χρήση, αν και απαιτεί επαρκή εξαερισμό για εφαρμογές παραγωγής υπαίθριου. Στην πλαστικοποίηση (κατασκευή κλειστών καλουπιών), η υγρή ρητίνη μπορεί να διαμορφωθεί γρήγορα χρησιμοποιώντας αντλία κενού ή θετικής πίεσης, επιτρέποντας τη μαζική παραγωγή. Πέρα από την ευκολία κατασκευής, οι θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες προσφέρουν πολλά χτυπήματα για τα χρήματα, παράγοντας συχνά ανώτερα προϊόντα με χαμηλό κόστος πρώτων υλών.

Οι ευεργετικές ιδιότητες των θερμοσκληρυντικών ρητινών περιλαμβάνουν:

• Εξαιρετική αντοχή σε διαλύτες και διαβρωτικά
• Αντοχή στη θερμότητα και την υψηλή θερμοκρασία
• Υψηλή αντοχή στην κόπωση
• Προσαρμοσμένη ελαστικότητα
• Εξαιρετική πρόσφυση
• Εξαιρετικές ιδιότητες φινιρίσματος για στίλβωση και βαφή

Μια θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη, μόλις καταλυθεί, δεν μπορεί να αντιστραφεί ή να ξαναδιαμορφωθεί, που σημαίνει, όταν σχηματιστεί ένα θερμοσκληρυνόμενο σύνθετο, το σχήμα του δεν μπορεί να αλλάξει. Εξαιτίας αυτού, η ανακύκλωση θερμοσκληρυντικών σύνθετων είναι εξαιρετικά δύσκολη. Η ίδια η θερμοσκληρυνόμενη ρητίνη δεν είναι ανακυκλώσιμη, ωστόσο, μερικές νεότερες εταιρείες έχουν αφαιρέσει με επιτυχία τις ρητίνες σύνθετα μέσα από μια αναερόβια διαδικασία γνωστή ως πυρόλυση και είναι τουλάχιστον σε θέση να ανακτήσουν το ενισχυτικό ίνα.