در این برگه قصد داریم به معرفی ترموپلاستیک و ترموست بپردازیم و ویژگی‌های آنها را مقایسه کنیم. پس با ما همراه باشید.
فهرست مطالب
1- مقدمه
2- ترموپلاستیک چیست؟
3- ترموست چیست؟
4- مقایسه فرآیند ترموپلاستیک و ترموست
5- خواص ترموپلاستیک و ترموستینگ
6- کاربردهای ترموپلاستیک و ترموستینگ
7- مزایای ترموپلاستیک و ترموستینگ
1- مقدمه
ترموپلاستیک‌ها و پلیمرهای ترموست انواع مختلفی از پلاستیک هستند که فرآیندهای ساخت متفاوتی را طی می‌کنند و بر اساس عناصر تشکیل‌دهنده و روش های ساخت دارای کیفیت های متفاوتی هستند. اصطلاحات ترموپلاستیک و ترموست توضیح می‌دهند که چگونه یک ماده می‌تواند در هنگام تغییر دما پردازش‌شود. در ادامه به بررسی این دو نوع پلاستیک می‌پردازیم.
2- ترموپلاستیک چیست ؟
ترموپلاستیک شکلی از پلاستیک است که از رزین های پلیمری تشکیل شده‌است که هنگام گرم شدن، نرم و هنگام سرد شدن، سخت می‌شود. هنگامی که ترموپلاستیک گرم می‌شود، خواص فیزیکی آن تغییر می‌کند، اما ماهیت شیمیایی آن ثابت می‌ماند و به مایعی همگن تبدیل می‌شود که می‌توان شکل واندازه آن را تغییر داد، دوباره قالب زد و بازیافت کرد.
مواد ترموپلاستیک در بسیاری از ترکیبات، ساختارهای کریستالی، و چگالی، موجود هستند که هر کدام دارای مزایایی می‌باشند. یکی از ویژگی‌های کلیدی برگشت پذیری ترموپلاستیک‌ها یا ظرفیت آنها برای گرم‌شدن مجدد، ذوب‌شدن و تغییر شکل است. این ویژگی، امکان پردازش بیشتر همان ماده را حتی پس از جامد‌شدن آن فراهم می‌کند. اکستروژن، ترموفرمینگ و قالب گیری تزریقی بر رفتار رزینی مانند این، متکی هستند.
پلی اتیلن (PE) ، پلی کربنات (PC) و پلی وینیل کلرید (PVC) و برخی از پلیمرهای معمولی از نوع ترموپلاستیک هستند.
3- ترموست چیست ؟
رزین ترموست که به عنوان پلیمر ترموست نیز شناخته‌می‌شود، و به صورت حرارت یا شیمیایی اعمال‌می‌شود، یک ماده مایع است که برای همیشه سخت می‌شود. ترموست با حرارت دادن و قرار دادن در قالب به شکل دلخواه درمی‌آید. با این حال، فرآیند انجماد شامل تشکیل پیوندهای عرضی است که مولکول‌ها را در جای خود نگه می دارد و ویژگی اصلی ماده را تغییر می‌دهد و از ذوب شدن آن جلوگیری می‌کند.
در نتیجه، بر خلاف یک ترموپلاستیک، یک ترموست نمی‌تواند به حالت اولیه خود بازگردد و این فرآیند را غیرقابل برگشت می‌کند. ترموست‌ها با حرارت دادن به شکل دقیقی تنظیم و ثابت می‌شوند.
ترموست‌ها بدون اینکه وارد فاز سیال شوند در صورت گرم‌شدن بیش از حد حل می‌شوند. قالب‌گیری فشاری، قالب‌گیری انتقال رزین، اکستروژن، چیدمان دستی و غیره همگی به رفتار پلیمرهای ترموست متکی هستند. اپوکسی، پلی‌آمید و فنولیک، ترموست‌های رایج هستند و بسیاری از آنها در کامپوزیت‌ها مهم هستند.
4- مقایسه فرآیند ترموپلاستیک و ترموست
1-4-فرآیند ترموپلاستیک
– قالب‌گیری اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی، شکل‌دهی گرما و شکل‌دهی خلاء همه روش‌هایی برای پردازش ترموپلاستیک‌ها هستند.
– مواد گرانول به شکل گرانول های کروی با قطر حدود 3 میلی متر در قالب وارد می‌شوند. سپس گرانول ها تا نقطه ذوب حرارت داده‌می‌شوند که به دمای بسیار بالا نیاز دارد.
– از آنجایی که ترموپلاستیک‌ها عایق های حرارتی عالی هستند، خنک سازی در طول فرآیند نسبت به سایر پلیمرها زمان بیشتری می‌برد. برای تولید نرخ خروجی بالا، خنک‌سازی سریع معمولاً با پاشیدن آب سرد یا فرو بردن آن در حمام آب انجام‌می‌شود.
– هوای سرد روی سطح فیلم های پلاستیکی ترموپلاستیک دمیده‌می‌شود تا خنک شوند. پلاستیک با سرد شدن منقبض می‌شود و نرخ انقباض آن بسته به نوع آن از 0.6 تا 4 درصد متغیراست.
– سرعت سرد شدن و انقباض تاثیر مشخصی بر تبلور و ساختار داخلی مواد دارد، به همین دلیل است که نرخ انقباض ترموپلاستیک همیشه ذکر‌می‌شود.
2-4-فرآیند ترموستینگ
-مرحله اول معمولاً به عنوان رزوله شناخته‌می‌شود که در این مرحله رزین در حالت نامحلول و ذوب پذیراست.
– ترموست‌ها در مرحله دوم فقط تا حدی محلول هستند و تمایل دارند ویژگی های یک ترموپلاستیک را با تغییرات برگشت پذیر به خود بگیرند.
– واکنش اتصال – متقابل در مرحله نهایی رخ می‌دهد و ساختار نهایی ترموست شکل می‌گیرد. این بیشتر مستلزم فرآیند قالب گیری است که در دمای کنترل شده و با مقداری فشار اعمال‌می‌شود.
– یک ساختار شبکه داخلی سه بعدی از زنجیره‌های پلیمری در محصول نهایی وجود خواهد داشت. در این مرحله نمی‌توان محصول را از نظر حرارتی دچار اعوجاج کرد.
– رزین های ترموست در حالت مایع گرم می‌شوند. بسته به خروجی مورد نظر، بازدارنده ها، سخت کننده‌ها یا نرم کننده‌ها به رزین و تقویت کننده یا پرکننده ها اضافه می‌شوند.
5- خواص ترموپلاستیک و ترموستینگ
1-5- خواص ترموپلاستیک
از الیاف برای تثبیت بسیاری از پلیمرهای ترموپلاستیک استفاده‌می‌شود. تقویت کیفیت های فیزیکی، به ویژه دمای انحراف گرما را افزایش می‌دهد. الیاف شیشه بیشترین استفاده را در تقویت‌کننده دارند.
مقاومت سایش پلیمرهای ترموپلاستیک را می‌توان با استفاده از تقویت‌کننده آرامید بهبود بخشید. اگرچه هر پلیمر ترموپلاستیک را می‌توان با الیاف استفاده کرد، موارد زیر رایج ترین آنها هستند. پلیمرهای پلی آمید از الیاف شیشه برای کنترل شکنندگی استفاده‌می‌کنند که در این حالت استحکام کششی سه برابر افزایش می یابد و دمای انحراف گرما از 150 به 500 درجه فارنهایت افزایش می‌یابد.
ترکیبات پلی کربنات با استفاده از بارگذاری 10، 20، 30 و 40 درصد الیاف شیشه خواص فیزیکی خود را تا حد زیادی بهبود می‌بخشند. پلیمرهای دیگری که از افزودن الیاف شیشه سود می‌برند عبارتند از پلی فنیلن سولفید، پلی پروپیلن و پلی اتر سولفون. پلیمرها اغلب به عنوان جایگزینی برای فلز در کاربردهای ساختاری استفاده‌می‌شوند. در بیشتر موارد، جایگزینی یک بخش پلیمری با یک بخش فلزی، باعث کاهش وزن می‌شود.
علاوه بر این، بر خلاف فلزات، پلیمرها ممکن است به راحتی به شکل هندسی در بیایند که تولید آنها با فلزات دشوار است. مهندسین می‌توانند شکل جذابی را طراحی کنند که به شکل گیری پلاستیک با پلیمر کمک می‌کند و در نتیجه باعث صرفه جویی در هزینه و وزن و بهبود زیبایی می‌شود.
البته، صرفه جویی، بیشتر در هزینه انجام می‌شود زیرا قسمت پلیمری، بر خلاف قسمت فلزی مربوطه، برای محافظت در برابر خوردگی نیازی به رنگ آمیزی ندارد. پلیمر بر اساس الزامات مکانیکی و دما و محیط شیمیایی که در آن استفاده خواهد شد، انتخاب می‌شود.
2-5- خواص ترموستینگ
ساختار مولکولی متقاطع، ویژگی اساسی پلیمرهای ترموست است. به دلیل این ساختار متقاطع، محصولاتی که از مواد ترموست ساخته‌می‌شوند با یک ماکرومولکول بزرگ همراه هستند.
به دلیل ساختار مولکولی متقاطع، مواد ترموست نسبت به ترموپلاستیک‌ها در حلال های رایج، کمتر حل می‌شوند. مواد ترموست می‌توانند دمای بسیار بالاتر از حد معمول را تحمل کنند. با این حال، به دلیل ساختارهای متقاطع، مواد ترموست را نمی‌توان دوباره ذوب کرد. ترموست‌ها ساختاری شکننده دارند و خواص کششی مشابهی با ترموپلاستیک‌ها ندارند.
به دلیل ساختار مولکولی متقاطع، ترموست‌ها نسبت به ترموپلاستیک‌ها سفتی و خواص مکانیکی برتری دارند. مدول الاستیسیته مواد ترموست ۲ تا ۳ برابر ترموپلاستیک‌ها است.
6- کاربردهای ترموپلاستیک و ترموستینگ
1-6- کاربردهای پلیمرهای ترموپلاستیک
ترموپلاستیک‌ها در دنیای امروزی تقریباً اجتناب ناپذیر هستند. آنها در همه جا استفاده‌می‌شوند، از مواد بسته بندی و ذخیره سازی گرفته تا کالاهای مصرفی، تجهیزات پزشکی گرفته تا قطعات ماشین آلات، قطعات الکتریکی/الکترونیکی تا پوشش‌های خودرو. صنعت خودرو، در بازار ترموپلاستیک پیشرو است. یکی از پرکاربردترین مواد در تجارت، پلی پروپیلن است. به دلیل افزایش استحکام، سختی و ظرفیت حرارتی، می‌توان آن را برای سپر خودرو و جعبه باتری استفاده کرد.
برای عایق الکتریکی از پلیمرهای ترموپلاستیک با مقاومت حرارتی بالا استفاده‌می‌شود. این کار با پلی استایرن (به شکل فوم پلی استایرن منبسط شده)، پلی پروپیلن و پلی وینیل کلراید (PVC) انجام می‌شود. نایلون ها با ویژگی های استحکام عالی، دوام و مقاومت در برابر سایش شناخته‌شده‌اند. در نتیجه چرخ دنده، بدنه ابزار برقی، پیچ های ماشین و سایر قطعات مکانیکی از آن ساخته‌می‌شود.
الاستومرهای ترموپلاستیک به دلیل درجه خلوص بالا، قابلیت بازیافت، قابلیت ارتجاعی خوب، سهولت استریلیزاسیون و هزینه کم، به طور گسترده در تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرنگ‌ها، لوله‌های پزشکی و دستگاه‌های اندازه‌گیری گلوکز همگی از آنها استفاده‌می‌کنند (درپوش شیشه‌ها، بالشتک‌های لمسی نرم، واشرها و غیره). پلیمرهای ترموپلاستیک، زمانی که برای بسته بندی استفاده‌می‌شوند، سبک وزن، ایمن و بهداشتی هستند، برای استفاده بسیار راحت هستند و به نگهداری کمک می‌کنند.
2-6- کاربردهای پلیمرهای ترموستینگ
پلاستیک‌های ترموستینگ در برابر حرارت مقاوم هستند و برای ایجاد دوشاخه و شارژر لپ تاپ، اتصالات الکتریکی، دستگیره ها و موارد دیگر استفاده‌می‌شوند.
به دلیل پایداری شیمیایی و حرارتی بالا، استحکام، سختی و قالب‌پذیری برتر، اجزای ترموست به طور گسترده‌ای در صنایع از جمله خودروسازی، لوازم خانگی، برق، روشنایی و انرژی کاربرد دارند. همچنین، از آنها برای ساخت پانل های تجهیزات ساختمانی استفاده‌می‌شود.
7- مزایای ترموپلاستیک و ترموستینگ
1-7- مزایای ترموپلاستیک
– پروسه ای که در مصرف انرژی صرفه جویی می‌کند
– طیف گسترده ای از ویژگی های سودمند تولید با حجم بالا و دقت بالا با هزینه کم را دارا است.
– فلزات را می‌توان با انواع مختلفی از آن جایگزین کرد که منجر به کاهش وزن قابل توجهی می‌شود.
– در مقایسه با اکثر فلزات، مقاومت بالاتری دارد.
– نسبت به اکثر فلزات می تواند انحراف بیشتری را بدون تغییر شکل تحمل کند.
7-مزایای پلاستیک ترموستینگ
– دارای کیفیت عایق الکتریکی عالی‌است
– در برابر گرمای شدید مقاوم تر‌است.
– ثبات ابعادی عالی ذارد.
– در برابر خوردگی فوق العاده‌است.
– هدایت حرارتی پایینی دارد.
– ضد آب است.
– امکان انعطاف در طراحی محصول را فراهم می‌کند.
– می‌توان آن را به شکل های مختلف قالب گیری کرد.
– برای بهینه سازی عملکرد محصول، نسبت استحکام به وزن بالایی دارد.
نتیجه گیری
پلاستیک‌های ترموستینگ و ترموپلاستیک‌ها هر دو پلیمر هستند، اما واکنش آنها به گرما متفاوت است. ترموپلاستیک‌ها می‌توانند پس از پخت در معرض حرارت ذوب شوند، اما پلاستیک‌های ترموست شکل خود را حفظ کرده و جامد می‌مانند.
ترموپلاستیک‌ها برای کاربردهای مواد بازیافتی خوب هستند زیرا نقطه ذوب پایینی دارند. از سوی دیگر، پلاستیک‌های ترموست قوی‌تر هستند، زیرا می‌توانند در برابر دمای بالا بدون از دست دادن شکل خود مقاومت کنند.
لینک اصلی مقالهبرای مشاهده محصولات مشابه وارد لینک‌های زیر شوید.