Termoplasty vs. Termosetové pryskyřice (kompozity)

Použití termoplastů polymer pryskyřice jsou velmi rozšířené a většina z nás s nimi přichází do styku v té či oné formě každý den. Příklady běžných termoplastických pryskyřic a výrobků z nich vyrobených zahrnují:

• PET (lahve na vodu a soda)
• Polypropylen (obalové kontejnery)
• Polykarbonát (bezpečnostní skleněné čočky)
• PBT (dětské hračky)
• Vinyl (okenní rámy)
• Polyetylen (nákupní tašky)
• PVC (vodovodní potrubí)
• PEI (područky pod letadlo)
• Nylon (obuv, oblečení)

Termoplasty ve formě kompozitů nejsou nejčastěji vyztuženy, což znamená, že se pryskyřice formuje tvary, které se opírají pouze o krátká, nespojitá vlákna, z nichž jsou složeny, aby si je udržely struktura. Na druhé straně, mnoho výrobků formovaných termosetovou technologií je vylepšeno o další strukturální prvky - nejčastěji laminát a uhlíkové vlákno— Pro posílení.

Pokroky v technologii termosetů a termoplastů stále probíhají a je tu určitě místo pro oba. Zatímco každý má svůj vlastní soubor výhod a nevýhod, to, co nakonec určuje, který materiál je pro danou aplikaci nejvhodnější, je - počet faktorů, které mohou zahrnovat některé nebo všechny z následujících: síla, trvanlivost, flexibilita, snadnost / náklady na výrobu a - recyklovatelnost.

Termoplastické kompozity nabízejí dvě hlavní výhody pro některé výrobní aplikace: První je, že mnoho termoplastických kompozitů má zvýšenou odolnost proti nárazu vůči srovnatelným termosetům. (V některých případech může být rozdíl až desetinásobek odolnosti proti nárazu.)

Další hlavní výhodou termoplastických kompozitů je jejich schopnost stát se kujnou. Surové termoplastické pryskyřice jsou pevné při pokojové teplotě, ale když teplo a tlak impregnují vyztužující vlákno, fyzická změna dochází (ale nejde o chemickou reakci, která vede k trvalé, nevratné změně). To umožňuje termoplastickým kompozitům přetvořit a znovu tvarovat.

Například byste mohli zahřát pultrudovanou termoplastickou kompozitní tyč a přetvarovat ji tak, aby měla zakřivení. Po ochlazení by křivka zůstala, což u termosetových pryskyřic není možné. Tato vlastnost ukazuje nesmírný příslib pro budoucnost recyklace termoplastických kompozitních výrobků po skončení jejich původního použití.

I když to může být tavitelné působením tepla, protože přirozený stav termoplastické pryskyřice je pevný, je obtížné jej impregnovat vyztužujícími vlákny. Pryskyřice musí být zahřátá bod tání a tlak musí být aplikován pro integraci vláken, a pak musí být kompozit ochlazován, vše stále pod tlakem.

Musí být použity speciální nástroje, technika a vybavení, z nichž mnohé jsou drahé. Tento proces je mnohem složitější a nákladnější než tradiční výroba termosetových kompozitů.

V termosetové pryskyřici jsou surové nevytvrzené molekuly pryskyřice kříženy prostřednictvím katalytické chemické reakce. Prostřednictvím této chemické reakce, nejčastěji exotermické, vytvářejí molekuly pryskyřice mezi sebou velmi silné vazby a pryskyřice mění stav z kapaliny na pevnou látku.

Obecně se polymer vyztužený vlákny (FRP) týká použití výztužných vláken o délce 1/4 palce nebo větší. Tyto komponenty však zvyšují mechanické vlastnosti, i když jsou technicky zvažovány kompozitů vyztužených vlákny, jejich pevnost není téměř srovnatelná s pevností zpevněných vlákny kompozity.

Tradiční kompozity FRP používají jako matrici termosetovou pryskyřici, která drží strukturální vlákno pevně na svém místě. Běžné termosetové pryskyřice zahrnují:

• Polyesterová pryskyřice
• Vinylesterová pryskyřice
• Epoxy
• Fenolický
• Uretan
• Nejběžnější termosetovou pryskyřicí používanou dnes je polyesterová pryskyřice, dále vinylester a epoxy. Termosetové pryskyřice jsou populární, protože nevytvrzené a na pokojová teplota, jsou v tekutém stavu, což umožňuje pohodlnou impregnaci vyztužujících vláken, jako jsou laminát, uhlíkové vlákno nebo Kevlar.

S kapalnou pryskyřicí při pokojové teplotě je poměrně snadné pracovat, i když pro produkci pod širým nebem vyžaduje dostatečné větrání. Při laminování (výroba uzavřených forem) může být kapalná pryskyřice rychle tvarována pomocí vakuového nebo přetlakového čerpadla, což umožňuje hromadnou výrobu. Kromě snadnosti výroby nabízejí termosetové pryskyřice spoustu rány za babku, často produkující vynikající produkty za nízkou cenu surovin.

Prospěšné vlastnosti termosetových pryskyřic zahrnují:

• Vynikající odolnost vůči rozpouštědlům a žíravinám
• Odolnost vůči teplu a vysoké teplotě
• Vysoká únavová pevnost
• Pružnost na míru
• Vynikající přilnavost
• Vynikající dokončovací vlastnosti pro leštění a lakování

Termosetová pryskyřice, jakmile je katalyzována, nemůže být obrácena nebo znovu tvarována, což znamená, že jakmile je vytvořen termosetový kompozit, nelze jeho tvar změnit. Z tohoto důvodu je recyklace termosetových kompozitů extrémně obtížná. Samotná termosetová pryskyřice není recyklovatelná, několik novějších společností však úspěšně odstranilo pryskyřice kompozity anaerobním procesem známým jako pyrolýza a jsou schopny přinejmenším získat zpět vyztužení vlákno.