Θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή

Ένα θερμοσκληρυνόμενο πολυμερές, συχνά γνωστό ως θερμοσκληρυνόμενο, είναι ένα πολυμερές που σχηματίζεται με μόνιμη σκλήρυνση ("πολυμερισμό") ενός μαλακού στερεού ή ιξώδους υγρού προπολυμερούς (ρητίνη). Η σκλήρυνση προκαλεί χημικές διεργασίες που οδηγούν σε ουσιαστική διασύνδεση μεταξύ των πολυμερών αλυσίδων, με αποτέλεσμα ένα αδιάλυτο και μη εγχύσιμο δίκτυο πολυμερών.

Διάγραμμα θερμοσκληρυνόμενου πολυμερούς:

Ένα μονομερές, το οποίο σχηματίζει την τελική αλυσίδα του πολυμερούς, είναι ένα από τα αντιδρώντα στο θερμοσκληρυνόμενο πολυμερές. Το δεύτερο συστατικό είναι ένας παράγοντας διασύνδεσης ή συμμονομερές που δρα ως ουσία διασύνδεσης. Η διασύνδεση διευκολύνει τη σύνδεση δύο ή περισσότερων κλώνων μονομερούς.

Διαδικασία θερμοσκληρυνόμενων υλικών:

Η διασυνδεδεμένη μοριακή δομή είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των θερμοσκληρυνόμενων πολυμερών. Για τη θερμοσκληρυνόμενη, η δομή με σταυροειδείς δεσμούς διαμορφώνεται με διάφορους τρόπους.

Στη διαδικασία θερμοσκληρύνσεως, δύο ή περισσότερες χημικές ουσίες συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα πολυμερές. Με διασταυρούμενη σύνδεση, αυτές οι χημικές ουσίες συνδυάζονται για να παράγουν ένα θερμοσκληρυνόμενο πολυμερές. Η θερμότητα χρησιμοποιείται ευρέως για την επιτάχυνση των χημικών αντιδράσεων. Ένα από τα πιο γνωστά μέλη αυτής της κατηγορίας είναι τα εποξικά.

Το δεύτερο είδος θερμοσκληρυνόμενου πολυμερούς κατασκευάζεται με τη χρήση καταλυτών για την επιτάχυνση της ανάπτυξης διασταυρούμενων δομών σε υγρή μορφή. Αυτά τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή είναι σταθερά για μεγάλες χρονικές περιόδους και δεν απαιτούν καταλύτες.
Στις θερμοσκληρυνόμενες διαδικασίες διαμόρφωσης, χρησιμοποιείται θερμότητα για την τήξη του αρχικού κοκκώδους θερμοσκληρυνόμενου υλικού. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται χύτευση σε υψηλή θερμοκρασία για να ληφθεί το επιθυμητό σχήμα. Κατά τη διαδικασία στερεοποίησης, σχηματίζονται διασταυρώσεις.

Ιδιότητες θερμοσκληρυνόμενων πολυμερών:

Τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά είναι λιγότερο διαλυτά σε συμβατικούς διαλύτες λόγω της διασταυρούμενης μοριακής τους δομής.
Μπορεί να αντέξει πολύ μεγαλύτερες θερμοκρασίες.
Λόγω της διασταυρούμενης αρχιτεκτονικής τους, τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά δεν μπορούν να επαναλυθούν.
Οι θερμοσκληρυντές είναι εύθραυστοι και δεν έχουν τις όλκιμες ιδιότητες των θερμοπλαστικών.
Οι θερμοσκληρυντές προσφέρουν μεγαλύτερη ακαμψία και ανώτερες μηχανικές δυνατότητες από τα θερμοπλαστικά λόγω της διασταυρούμενης μοριακής τους δομής. Το μέτρο ελαστικότητας των θερμοσκληρυνόμενων υλικών είναι συνήθως 2-3 φορές μεγαλύτερο από αυτό των θερμοπλαστικών.

Πλεονεκτήματα των θερμοσκληρυνόμενων πολυμερών:

Τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά βελτιώνουν τη χημική αντίσταση, τη θερμική αντίσταση, τη δομική ακεραιότητα και τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού.
Τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή χρησιμοποιούνται για σφραγισμένα προϊόντα λόγω της αντοχής τους στην παραμόρφωση.
Τα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά αντέχουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες από τα θερμοπλαστικά.
Έχουν εξαιρετικά ευέλικτο σχεδιασμό, μπορούν να κατασκευαστούν με χοντρά ή λεπτά τοιχώματα, έχουν ωραία αισθητική εμφάνιση, μεγάλη σταθερότητα διαστάσεων και είναι φθηνά.
Ο θερμοσκληρυντής δεν έχει αναστρέψιμη μεταβαλλόμενη συμπεριφορά.
Κατά τον πολυμερισμό, τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή σχηματίζουν συνδέσεις ή χημικούς δεσμούς μεταξύ γειτονικών αλυσίδων (ωρίμανση). Ως αποτέλεσμα, το τρισδιάστατο δίκτυο είναι πολύ πιο άκαμπτο από τη δισδιάστατη (γραμμική) θερμοπλαστική δομή.
Οι αλυσίδες διασύνδεσης δεν είναι ελεύθερες να κινούνται όταν εφαρμόζεται θερμότητα και ο θερμοσκληρυντής τοποθετείται σε μόνιμη σκληρή δομή.
Οι θερμοσκληρυντές χαμηλής πυκνότητας σταυροειδών συνδέσμων μπορούν να μαλακώσουν με θέρμανση σε υψηλές θερμοκρασίες, αλλά σε αντίθεση με τα θερμοπλαστικά, δεν διαλύονται και διατηρούν το αρχικό τους σχήμα.
Οι θερμοσκληρυντές, όπως οι φαινολικές και οι εποξειδικές ρητίνες, έχουν μακρά ιστορία ως υλικά κυκλωμάτων και συσκευασίας.
Οι θερμοσκληρυντές προτιμώνται για πολλές εφαρμογές υγρής πάστας επειδή έχουν χαμηλή συγκέντρωση διαλύτη και μπορούν εύκολα να αντιμετωπιστούν σε διαδικασίες υγρής πάστας για συγκόλληση μεγάλων επίπεδων επιφανειών.

Μειονεκτήματα των θερμοσκληρυνόμενων πολυμερών:

Τα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά δεν είναι ανακυκλώσιμα.
Το άψογο φινίρισμα της επιφάνειας των θερμοσκληρυνόμενων πολυμερών είναι δύσκολο να επιτευχθεί.
Δεν μπορεί να καλουπωθεί ή να αναμορφωθεί.

Παραδείγματα:

Τα συστήματα υαλοβάμβακα με πολυεστερική ρητίνη περιλαμβάνουν τα ακόλουθα εξαρτήματα:ενώσεις χύτευσης φύλλων και ενώσεις χύτευσης χύμα, περιέλιξη νήματος, πλαστικοποίηση υγρής τοποθέτησης, επισκευαστικές ενώσεις και προστατευτικές επιστρώσεις.
Οι μονωτικοί αφροί, τα στρώματα, οι επικαλύψεις, οι κόλλες, τα εξαρτήματα αυτοκινήτων, οι κύλινδροι εκτύπωσης, οι σόλες των παπουτσιών, τα δάπεδα, οι συνθετικές ίνες και άλλες εφαρμογές χρησιμοποιούν πολυουρεθάνες. Τα πολυμερή πολυουρεθάνης δημιουργούνται συνδυάζοντας δύο μονομερή/ολιγομερή με διλειτουργικές ή υψηλότερες λειτουργίες.
Στεγανωτικές επιστρώσεις ανθεκτικές στην τριβή κατασκευασμένες από υβρίδια πολυουρίας/πολυουρεθάνης.
Βουλκανισμένο καουτσούκ
Ο βακελίτης είναι μια ρητίνη φαινόλης-φορμαλδεΰδης που βρίσκεται συνήθως σε ηλεκτρικούς μονωτές και πλαστικά σκεύη.
Το Duroplast είναι ένα ελαφρύ αλλά ανθεκτικό πλαστικό παρόμοιο με τον βακελίτη που χρησιμοποιείται για την κατασκευή ανταλλακτικών οχημάτων.
Το κόντρα πλακέ, οι μοριοσανίδες και οι ινοσανίδες μέσης πυκνότητας περιέχουν αφρό ουρίας-φορμαλδεΰδης.
Στις επιφάνειες του πάγκου, χρησιμοποιείται ρητίνη μελαμίνης.
Ο φθαλικός διαλλυλεστέρας (DAP) είναι μια χημική ουσία που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικούς συνδέσμους υψηλής θερμοκρασίας και προδιαγραφών mil και σε άλλα εξαρτήματα. Συνήθως, γεμίζει ένα ποτήρι.
Πολλά πλαστικά ενισχυμένα με ίνες, όπως πλαστικό ενισχυμένο με γυαλί και πλαστικό ενισχυμένο με γραφίτη, χρησιμοποιούν εποξική ρητίνη ως συστατικό μήτρας. χύσιμο; ηλεκτρονικά ενθυλάκωση? κατασκευή; Προστατευτικές επιστρώσεις? κόλλες? σφράγιση και σύνδεση.
Οι εποξειδικές ρητίνες novolac χρησιμοποιούνται σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, ηλεκτρική ενθυλάκωση, κόλλες και μεταλλικές επικαλύψεις.
Οι βενζοξαζίνες χρησιμοποιούνται σε δομικά προεμποτίσματα, υγρή χύτευση και κόλλες μεμβράνης για σύνθετη κατασκευή, συγκόλληση και επισκευή, είτε μόνες τους είτε σε συνδυασμό με εποξειδικές και φαινολικές ρητίνες.
Πολυϊμίδια και βισμαλεϊμίδια χρησιμοποιούνται σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων και μέρη αμαξώματος αεροσκαφών, σύνθετες κατασκευές αεροδιαστημικής, ως υλικό επίστρωσης και σε σωλήνες ενισχυμένους από γυαλί.
Για ηλεκτρονικές εφαρμογές που απαιτούν διηλεκτρικά χαρακτηριστικά και απαιτήσεις υψηλής θερμοκρασίας γυαλιού σε δομικά σύνθετα εξαρτήματα αεροσκαφών, χρησιμοποιούνται κυανικοί εστέρες ή πολυκυανουρικά.
Οι ρητίνες σιλικόνης χρησιμοποιούνται ως πρόδρομες ουσίες για θερμοσκληρυνόμενα σύνθετα υλικά πολυμερούς μήτρας καθώς και για σύνθετα κεραμικής μήτρας.
Ο θειολύτης είναι ένα θερμοσκληρυνόμενο φαινολικό πολυστρωματικό υλικό που είναι ηλεκτρικά μονωτικό.
Οι ρητίνες βινυλεστέρων χρησιμοποιούνται συνήθως σε υγρή πλαστικοποίηση, χύτευση και ταχεία πήξη βιομηχανικών υλικών προστασίας και επισκευής.

Συμπέρασμα:

Ένα θερμοσκληρυνόμενο πολυμερές, γνωστό και ως θερμοσκληρυνόμενο ή θερμοσκληρυνόμενο πλαστικό, είναι ένα πολυμερές που αποτελείται από ισχυρά διακλαδισμένα ή διασυνδεδεμένα μόρια. Τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή στερεοποιούνται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας χύτευσης και δεν μπορούν να μαλακώσουν ξανά με θερμότητα. Τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή περιλαμβάνουν ρητίνες βακελίτη και ουρίας-φορμαλδεΰδης. Τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά είναι λιγότερο διαλυτά σε συμβατικούς διαλύτες λόγω της διασταυρούμενης μοριακής τους δομής.

Τα θερμοσκληρυνόμενα υλικά βελτιώνουν τη χημική αντοχή του υλικού, τη θερμική αντίσταση, τη δομική ακεραιότητα και τις μηχανικές ιδιότητες. Τα θερμοσκληρυνόμενα πλαστικά δεν είναι ανακυκλώσιμα. Πριν από τη σκλήρυνση, το αρχικό υλικό για θερμοσκληρυντικά είναι συνήθως εύκαμπτο ή υγρό και είναι συχνά σχεδιάζονται για να διαμορφώνονται στο τελικό σχήμα. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως κόλλα.