Что такое термопласты?

Термопласты — это полимеры, которые при нагревании в процессе переработки переходят из твердого агрегатного состояния, в жидкое: высокоэластическое или вязкотекучее, что обеспечивает возможность формования их различными методами. Эти переходы обратимы и могут повторяться многократно, что позволяет, в частности, производить переработку бытовых и производственных отходов из термопластов в новые изделия.

Полимеры-термопласты могут иметь: линейное или разветвлённое строение, быть аморфными (полистирол, полиметилметакрилат), полукристаллическими (полиэтилен, полипропилен).

Линейные (или разветвленные) полимеры, т. е. полимеры, макромолекулы которых представляют собой цепочечные последовательности повторяющихся звеньев. Как правило, линейные полимеры сравнительно гибки и эластичны, большинство из них легко размягчается и расплавляется.

В большинстве случаев термопласты являются аморфными полимерами или имеют аморфно-кристаллическое строение. Как правило, они не растворимы в воде, растворимы в близких по природе органических растворителях, стойки к кислотам и щелочам и мало гигроскопичны.

Термопласты, используемые без наполнителей, называют смолами. Термопластичные полимерные смолы широко распространены и мы постоянно сталкиваемся с их применением. Термопластичные смолы главным образом не армированные, что означает, что смола формуется в формы и не имеет армирования, которое обеспечивает прочность.

Примеры наиболее распространённого использования термопластичных смол и продуктов, произведенных с их использованием:

Пентаэритрит – Бутылки для воды и содовой
Полипропилен – Упаковочные контейнеры
Поликарбонат – Линзы защитных очков
ПБТ – Детские игрушки
Винилопласт – Оконные рамы
Полиэтилен – Полиэтиленовые пакеты
ПВХ – Трубные материалы
Полиэтиленимин – Подлокотники в самолетах
Нейлон – Обувь

При производстве изделий из термопластика в качестве армирующего материала используется короткие прерывистые волокна. Наиболее распространена стеклоткань, но углеродная ткань также используется. Это повышает механические свойства изделия и технически рассматривается как композиционный материал, армированный волокнами, однако прочность с ним несравнима. В основном, для композитов данного типа используется армирующее волокно длиной ¼ и более.

С недавнего времени термопластичные смолы стали использоваться с непрерывным волокном для создания композиционных изделий конструкционного назначения. Существует рад явных преимуществ и недостатков термопластичных композитов против термоотверждающихся композитов.

Преимущества :

Во-первых, у большинства термопластичных смол более высокая ударопрочность по сравнению с термоотверждающимися композитами. В ряде случаев эта разница может быть десятикратной.

Другим основным преимуществом термопластичных композитов является их способность изменяться. Сырые термопластичные композиты при комнатной температуре находятся в твердом состоянии. Когда при определенной температуре и под давлением пропитывается армирующее волокно, происходит физическое изменение, а не химическая реакция как в случае с термоотверждающимися композитами.

Это позволяет видоизменять термопластичные композиты. Например, пултрузионный термопластичный композитный стержень может быть нагрет и переформован с изгибом. Но данные операции не возможны с термоотверждающимися композитами. Данная способность также позволяет вторично перерабатывать термопластичные композиты, когда у них уже закончился срок службы (теоретически, практически еще не применяется)

Недостатки:

Главный недостаток термопластичных композитов заключается в том, что термопластичные смолы по природе находятся в твердом состоянии, и пропитывать армирующее волокно гораздо сложнее. Смола должна быть нагрета до температуры плавления, так как потребуется пропитка и охлаждение волокна под давлением. Это довольно сложно и значительно отличается от традиционного метода производства термоотверждающихся композитов. Потребуется использование специальных инструментов, оборудования и технологии, что приведет к дополнительным большим затратам.

Так как технология производства термопластичных и термоотверждаемых композитов постоянно развивается, а применение есть для каждого типа, следовательно, в будущем предпочтение одному из видов оказываться не будет.

Материалы: