Termoplastična vs. Termosetne smole (kompoziti)

Uporaba termoplastike polimer smole so izredno razširjene in večina nas pride vsak dan v takšni ali drugačni obliki. Primeri običajnih termoplastičnih smol in izdelkov, izdelanih z njimi, vključujejo:

• HIŠNE ŽIVALI (steklenice vode in sode)
• Polipropilen (embalaža za embalažo)
• Polikarbonat (leče iz varnostnega stekla)
• PBT (otroške igrače)
• Vinil (okenski okvirji)
• Polietilen (trgovina z vrečkami)
• PVC (vodovodna cev)
• PEI (naslonjala za letala)
• Najlon (obutev, oblačila)

Termoplastika v obliki kompozitov najpogosteje ni ojačana, kar pomeni, da se smola oblikuje v oblike, ki se zanašajo samo na kratka, neprekinjena vlakna, iz katerih so sestavljena, da ohranijo svoje zgradba. Po drugi strani je veliko izdelkov, oblikovanih s termoset tehnologijo, izboljšanih z drugimi strukturnimi elementi - najpogosteje iz fiberglasa in karbonska vlakna—Za ojačitev

Napredek v tehnologiji termoplastov in termoplastike je v teku in zagotovo obstaja prostor za oba. Medtem ko ima vsak svoj nabor prednosti in slabosti, tisto, kar na koncu določa, kateri material je najprimernejši za katero koli aplikacijo, prihaja do a število dejavnikov, ki lahko vključujejo katero koli ali vse od naslednjega: trdnost, trajnost, prožnost, enostavnost / stroški izdelave in recikliranje.

Termoplastični kompoziti nudijo dve glavni prednosti za nekatere proizvodne namene: Prva je, da imajo številni termoplastični kompoziti povečano odpornost na udarce v primerjavi s primerljivimi termoseti. (V nekaterih primerih je razlika lahko kar 10-krat večja odpornost na udarce.)

Druga glavna prednost termoplastičnih kompozitov je njihova sposobnost, da postanejo prebavljivi. Surove termoplastične smole so pri sobni temperaturi trdne, toda ko toplota in tlak impregnirata ojačitvena vlakna, fizična sprememba se zgodi (vendar ne gre za kemično reakcijo, ki ima za posledico trajno, nepovratno spremembo). To omogoča ponovno oblikovanje in oblikovanje termoplastičnih kompozitov.

Tako lahko na primer segrejete termoplastično kompozicijsko palico, napolnjeno s termoplastiko, in jo ponovno oblikujete, da ima ukrivljenost. Ko se ohladi, bi krivulja ostala, kar ni mogoče s termosetnimi smolami. Ta lastnost kaže ogromno obljub za prihodnost recikliranja termoplastičnih kompozitnih izdelkov, ko se konča njihova prvotna uporaba.

Medtem ko ga je mogoče narediti prebavnega z uporabo toplote, ker je naravno stanje termoplastične smole trdno, ga je težko impregnirati z ojačevalnimi vlakni. Smolo je treba segreti na tališče in pritisk je treba uporabiti za integriranje vlaken, nato pa je treba kompozit ohladiti, še vedno pod pritiskom.

Uporabljati je treba posebno orodje, tehniko in opremo, od katerih so mnoge drage. Postopek je veliko bolj zapleten in drag kot tradicionalna proizvodnja kompozitov s termosetom.

V termosetni smoli se molekule surove neprečiščene smole križajo s katalitično kemično reakcijo. S to kemijsko reakcijo, najpogosteje eksotermično, molekule smole ustvarjajo med seboj izjemno močne vezi in smola spremeni stanje iz tekočega v trdno.

Na splošno se polimer ojačan z vlakni (FRP) nanaša na uporabo ojačitvenih vlaken z dolžino 1/4 palca ali več. Te komponente pa povečujejo mehanske lastnosti, čeprav so tehnično upoštevane kompoziti, ojačani z vlakni, njihova moč ni skoraj primerljiva z močjo neprekinjeno ojačanih z vlakni kompoziti.

Tradicionalni kompoziti FRP uporabljajo termoreaktivno smolo kot matrico, ki trdno drži strukturno vlakno. Običajna termoreaktivna smola vključuje:

• Poliestrska smola
• Vinil ester smola
• Epoksi
• Fenolna
• Uretan
• Najpogostejša danes uporabljena termoreaktivna smola je a poliestrska smola, ki ji sledita vinilni ester in epoksi. Termoreaktivne smole so priljubljene, ker so neočiščene in vsebovane sobna temperatura, so v tekočem stanju, kar omogoča priročno impregnacijo ojačitvenih vlaken, kot so fiberglasa, ogljikova vlakna ali Kevlar.

Tekoča smola na sobni temperaturi je dokaj enostavna za delo, čeprav za proizvodnjo na prostem potrebuje ustrezno prezračevanje. Pri laminiranju (proizvodnja zaprtih kalupov) lahko tekočo smolo hitro oblikujemo z vakuumsko ali tlačno črpalko s pozitivnim tlakom, kar omogoča množično proizvodnjo. Poleg enostavne izdelave termoreaktivne smole ponujajo veliko dolarja, pogosto pa proizvajajo vrhunske izdelke z nizkimi stroški surovin.

Koristne lastnosti termosetnih smol vključujejo:

• Odlična odpornost na topila in jedke snovi
• Odpornost proti vročini in visokim temperaturam
• Visoka trdnost utrujenosti
• Prilagojena elastičnost
• Odličen oprijem
• Odlične zaključne lastnosti za poliranje in barvanje

Potem ko je katalizirana termoreaktivna smola ne more biti obrnjena ali preoblikovana, kar pomeni, da ko je termoset sestavljen, se njegova oblika ne more spremeniti. Zaradi tega je recikliranje termosetnih kompozitov izredno težko. Sama termosetne smole ni mogoče reciklirati, vendar je nekaj novejših podjetij smolo uspešno odstranilo kompoziti skozi anaerobni postopek, znan kot piroliza in so vsaj sposobni ponovno pridobiti ojačitev vlakno.