- Термопласты и термореактивные материалы: различия и сравнения материалов
- Что такое термопласт?
- Что такое термореактивная пластмасса?
- Термопласты и термореактивные материалы: применение и использование
- Термопласты против термореактивных материалов: физические свойства
- Термопластик против термореактивного пластика: возможность вторичной переработки и экологичность
- Термопластик и термореактивный пластик: стоимость
- Материалы, альтернативные термопластам и термореактивным материалам
Термопласты и термореактивные материалы: различия и сравнения материалов
Термопласты и термореактивные материалы представляют собой два класса пластиковых материалов. Они отличаются друг от друга своими свойствами, методами, используемыми для их производства, и их областями применения.
Термопласты используются для изготовления многих предметов повседневного обихода, таких как бутылки для воды, соломинки, одежда, багаж и компоненты машин в автомобилях и самолетах.
Изделия из термопластов могут производиться различными методами изготовления пластмасс, такими как литье под давлением, выдувное формование, экструзия и термоформование.
Как и термопласты, реактопласты также широко используются и часто используются в ситуациях, когда критическими факторами являются теплостойкость и устойчивость к окружающей среде.
Поэтому реактопласты часто используются в электронике, тяжелых приборах и машинах, а также в оборудовании для химической обработки.
Изготовление термореактивных изделий обычно осуществляется посредством реакционного литья под давлением и литья под давлением смолы.
Важно, чтобы дизайнеры понимали разницу между двумя материалами, чтобы иметь возможность выбирать наилучшие варианты материалов для своей продукции. В этой статье термопласт сравнивается с термореактивным с точки зрения применения, свойств и стоимости.
Что такое термопласт?
Термопласты представляют собой группу пластмасс, которые полезны, потому что их можно нагревать и размягчать или плавить для формования, а затем затвердевать до желаемой формы после охлаждения, не подвергаясь необратимым химическим изменениям.
Это позволяет легко перерабатывать их, просто нагревая и придавая им новую форму. При комнатной температуре термопласты твердые.
Однако при высоких температурах термопласты начинают размягчаться и в конечном итоге полностью плавятся при температуре значительно выше температуры стеклования.
Такие материалы, как полипропилен (ПП), полиэтилен (ПЭ), поликарбонат (ПК), нейлон и полиоксиметилен (ПОМ), являются примерами термопластичных материалов.
Наиболее распространенными процессами изготовления деталей из термопластов являются литье под давлением, экструзия и термоформование.
Термопласты используются в нескольких отраслях промышленности для различных целей, в том числе: текстиль, пищевые контейнеры, кухонная утварь, ручные и электроинструменты, трубы и электрические кабели, компоненты машин и конструкций, медицинские устройства и многое другое.
Что такое термореактивная пластмасса?
Термореактивные пластмассы представляют собой полимеризованные пластмассы, состоящие из отдельных мономеров, которые при комнатной температуре находятся в жидком или мягком твердом состоянии.
При нагревании или при добавлении определенных химических веществ (катализаторов) термореактивные материалы необратимо затвердевают.
Приложенное тепло (или химический катализатор) заставляет полимерные цепи в термореактивном пластике сшиваться друг с другом, более прочно удерживая молекулы на месте.
Сшивание изменяет свойства материала, делая его непроницаемым и жестким. После того, как происходят химические изменения сшивки, термореактивные полимеры нельзя переплавлять или перерабатывать.
Как и термопласты, термореактивные продукты изготавливаются с использованием форм, но с несколько иными процессами, такими как реактивное литье под давлением или литье с переносом смолы.
Благодаря процессу сшивания термореактивные материалы обладают высокой коррозионной стойкостью и устойчивостью к ползучести.
Это делает термореактивные материалы идеальными для применений, требующих высокого отношения прочности к весу или превосходной термической и экологической устойчивости, например, воздухозаборных коллекторов в автомобилях или поршней дисковых тормозов в тяжелой технике.
Фенольная смола, силикон, полиуретан и эпоксидная смола являются некоторыми примерами термореактивных материалов.
Термопласты и термореактивные материалы: применение и использование
Несмотря на различия в методах изготовления и свойствах термопластичных и термореактивных материалов, любой из них может успешно использоваться для некоторых применений.
Для других применений подойдут только особые свойства того или иного типа пластика. В приведенном ниже списке выделены некоторые общие области применения термопластичных и термореактивных материалов:
- Текстиль и обивка
- Упаковка еды и напитков
- Медицинское и научное лабораторное оборудование
- Потребительские товары, такие как игрушки, лампы и канцелярские товары
Ниже перечислены эксклюзивные области применения термореактивных материалов:
- Строительные материалы, такие как клеи, герметики и изоляция
- Осветительная арматура
- Компоненты легких плавсредств (лодки, байдарки, гидроциклы)
Ниже перечислены общие приложения между ними:
- Легкие компоненты в автомобилях, самолетах и тяжелой технике
- Посуда и кухонная утварь
- Электронные компоненты
- Трубопровод и сантехника
Термопласты против термореактивных материалов: физические свойства
Существуют заметные различия в физических свойствах термопластичных и термореактивных материалов.
В зависимости от конкретного сравниваемого термопласта или термореактивного материала эти два материала могут быть очень похожими — почти идентичными по своим свойствам — или сильно различаться.
В Таблице 1 ниже показано общее сравнение свойств двух материалов с использованием полипропилена (ПП) и эпоксидной смолы (термоотверждаемой) в качестве основы для сравнения:
| Свойства | Термопласт (полипропилен) | Термореактивный (эпоксидный) |
|---|---|---|
|
Температура теплового прогиба |
Низкая температура теплового изгиба (HDT) по сравнению с реактопластами |
Исключительно высокая температура теплового изгиба (HDT) по сравнению с термопластами |
|
Износостойкость |
Износостойкость аналогична термореактивным |
Аналогичная или более низкая износостойкость по сравнению с термопластом из-за наполнителей и добавок |
|
Стойкость к истиранию |
Стойкость к истиранию аналогична термореактивным материалам |
Стойкость к истиранию аналогична термопластам |
|
Химическая устойчивость |
Плохая устойчивость к некоторым химическим веществам, включая органические и высокополярные растворители и углеводороды. |
Высокая химическая стойкость по сравнению с термопластами |
|
Эластичность |
Более эластичный, чем термореактивные материалы |
Менее эластичен, чем термопласты, из-за сшитых жестких связей. |
|
Плотность |
Такая же плотность, как у термореактивных материалов |
Плотность аналогична термопластам |
|
Прочность |
Более высокая прочность по сравнению с термореактивными |
Более низкая ударная вязкость по сравнению с термопластом из-за поперечных связей, которые делают материал хрупким. |
Термопластик против термореактивного пластика: возможность вторичной переработки и экологичность
Основное различие между термопластичными и термореактивными материалами заключается в том, как они перерабатываются и насколько они устойчивы к окружающей среде.
Термопластичные материалы могут быть повторно использованы несколько раз после того, как они изначально отформованы в детали.
Поскольку существующие детали из термопласта можно переплавить, их можно измельчить в гранулы и использовать для изготовления деталей из 100% переработанного пластика или их можно смешать с первичной термопластичной смолой для создания новых деталей.
Тем не менее, если термопластичные материалы просто выбрасываются, а не перерабатываются, для их полного разложения в природе требуются десятилетия.
С другой стороны, термореактивные материалы нельзя ни использовать повторно, ни перерабатывать. Из-за сшитых связей в термореактивных материалах их нельзя переплавлять и реформировать.
Хотя их термическая стабильность обеспечивает долгий срок службы деталей, изготовленных из термореактивных материалов, их трудно, если вообще возможно, перерабатывать в больших масштабах.
Кроме того, поскольку и термопластичные, и термореактивные материалы имеют нефтяную основу, ни один из них не может считаться экологически безопасным.
Термопластик и термореактивный пластик: стоимость
Цены на большинство термопластов часто ниже, чем на термореактивные. Разница в цене заключается в инструментах, материалах и рабочей силе, необходимых для производства термопластичных и термореактивных смол.
Поскольку для завершения процесса сшивания реактопластов требуются наполнители и добавки, они часто дороже. Однако некоторые термопласты могут быть дороже реактопластов по той же причине.
Несмотря на это, как термопластичные, так и термореактивные материалы в определенных областях применения намного более рентабельны, чем аналогичные детали из металлов.
Материалы, альтернативные термопластам и термореактивным материалам
Хотя может быть трудно заменить пластмассы, которые специально используются не только из-за их экономической эффективности, но и из-за их термической, химической и электрической стабильности, альтернативные материалы могут использоваться вместо пластмасс в других областях.
Например, стекло и керамика могут стать хорошей альтернативой пластиковым контейнерам для еды, напитков и хранения. Кроме того, натуральная одежда и волокна могут использоваться для изготовления некоторых видов текстиля и обивки, в которых используются пластмассы.
Некоторые биоразлагаемые пластики, такие как PLA, обладают сходными свойствами с термопластами и термореактивными материалами и могут использоваться вместо пластиков на нефтяной основе.
В этой статье представлены термопласты и реактопласты, объяснено, что они собой представляют, и обсуждены их различия и области применения.
