Основната разлика между тези две полимерни семейства се крие в реакцията им на топлина. Термопластите действат подобно на восък, като омекват при нагряване и се втвърдяват при охлаждане, което им позволява да се променят многократно. За разлика от тях, термореактивните пластмаси претърпяват постоянна химическа промяна при нагряване, създавайки твърда структура, която никога повече не може да се разтопи.
Акценти
Термопластите се държат като шоколад; те се топят, когато са горещи, и замръзват, когато са студени.
Термореактивните пластмаси са като хляба; след като се изпекат, те не могат да се върнат към тестото.
Омрежването е специфичен химичен процес, който прави термореактивните пластмаси трайни.
Термопластите доминират на световния пазар на пластмаси поради лесното им рециклиране.
Какво е Термопластичен?
Универсален полимер, който става гъвкав или формовъчен над определена температура и се втвърдява при охлаждане.
Те се състоят от дълговерижни молекули, свързани заедно от слаби междумолекулни сили.
Тези материали могат да бъдат разтопени и рециклирани многократно в нови продукти.
Често срещаните разновидности включват полиетилен (PE), полипропилен (PP) и поливинилхлорид (PVC).
Те обикновено са с висока устойчивост на удар и могат лесно да бъдат оформени в сложни геометрии.
Ако се нагреят над точката им на топене, те просто се превръщат във вискозна течност, вместо да изгорят веднага.
Какво е Термореактивни?
Пластмаса, която се втвърдява в постоянна форма чрез активирана от топлина химическа реакция, наречена омрежване.
Процесът на втвърдяване създава силни, триизмерни ковалентни връзки между полимерните вериги.
След като се втвърдят, те ще се овъглят или изгорят, вместо да се стопят, ако са изложени на висока температура.
Те предлагат изключителна термична стабилност и устойчивост на химически разтворители.
Популярни примери включват епоксидни смоли, бакелит и вулканизиран каучук.
Тези материали обикновено са крехки, но притежават невероятна структурна здравина и твърдост.
Сравнителна таблица
Функция
Термопластичен
Термореактивни
Влияние на топлината
Омекотява и се топи
Втвърдява се и се стяга трайно
Рециклируемост
Високо рециклируем
Нерециклируем
Молекулярна структура
Линейни или разклонени вериги
Омрежена 3D мрежа
Химическа устойчивост
Умерено
Изключително високо
Метод на производство
Шприцване, екструдиране
Компресионно формоване, леене
Точка на топене
Ниско до умерено
Не се топи; разлага се
Издръжливост
Гъвкав и устойчив на удар
Твърд и устойчив на топлина
Подробно сравнение
Науката на връзката
За да разберете разликата, погледнете на микроскопично ниво. Термопластите имат независими полимерни вериги, които се плъзгат една покрай друга, когато топлината осигури достатъчно енергия, за да преодолее слабите им гравитационни сили. Термореактивните пластмаси обаче образуват масивни, взаимосвързани мрежи по време на фазата на „втвърдяване“. Тези напречни връзки действат като химическо лепило, заключвайки всяка молекула в една единствена, гигантска неподвижна решетка, която отказва да се движи, независимо от температурата.
Производство и обработка
Методите на производство за всеки от тях са коренно различни. Тъй като термопластичните пластмаси могат да се разтопят, те са идеални за високоскоростни автоматизирани процеси като шприцване – представете си тухлички LEGO или бутилки от сода. Термореактивните пластмаси обикновено започват като течна смола или прах, който се пресова в гореща форма. След като химическата реакция започне, детайлът се „сготвя“ в крайната си форма и не може да бъде променян по-късно.
Устойчивост и жизнен цикъл
От екологична гледна точка, термопластичните пластмаси имат ясно предимство, защото могат да бъдат нарязани и претопени в нови изделия, подкрепяйки кръговата икономика. Термореактивните пластмаси са много по-трудни за управление, след като достигнат края на жизнения си цикъл. Тъй като не се топят, те не могат лесно да бъдат преобразувани; обикновено се смилат като пълнител за асфалт или просто се озовават на сметища, което ги прави по-малко екологични, но необходими за приложения с висока температура.
Представяне под напрежение
Ако приложението ви е свързано с екстремна топлина – като например кухненска шпатула или компонент на двигател – термореактивните пластмаси са единственият избор, защото те няма да загубят формата си. Ако обаче се нуждаете от материал, който може да се огъва без да се счупи, като например найлонова торбичка или гъвкава тръба, термопластичните пластмаси предлагат еластичността и здравината, необходими за тези ежедневни задачи.
Предимства и Недостатъци
Термопластичен
Предимства
+Лесно за рециклиране
+Висока устойчивост на удар
+Бързо производство
+Рентабилно
Потребителски профил
−Ниска точка на топене
−Пълзи под товар
−Чувствителен към разтворители
−Слаб при висока температура
Термореактивни
Предимства
+Превъзходна устойчивост на топлина
+Размерно стабилен
+Много твърд/неподвижен
+Химически инертен
Потребителски профил
−Невъзможно е да се рециклира
−Дълго време за втвърдяване
−По-крехко
−Не може да се преоформи
Често срещани заблуди
Миф
Всички пластмаси се топят, ако се нагреят достатъчно.
Реалност
Това е често срещана грешка. Термореактивните пластмаси никога няма да се превърнат обратно в течност; те в крайна сметка ще пушат, ще се овъглят и ще се изгорят, но ще запазят твърдото си състояние, докато не се разградят химически.
Миф
Термореактивните пластмаси са „по-здрави“ от термопластите.
Реалност
Здравината зависи от това какво имате предвид. Термореактивните пластмаси са по-твърди и по-твърди, но често са крехки. Термопластите често са „по-здрави“, защото могат да абсорбират удара чрез деформация, а не чрез разрушаване.
Миф
Символите за рециклиране върху пластмасата означават, че всички те са еднакви.
Реалност
Числата от 1 до 7 обикновено се отнасят за термопласти. Термореактивните пластмаси рядко получават тези символи, защото не могат да бъдат разтопени и обработени от стандартни съоръжения за рециклиране.
Миф
Термопластите винаги са меки.
Реалност
Въпреки че много от тях са гъвкави, някои термопластични пластмаси, като поликарбонат или PEEK, са изключително здрави и се използват в аерокосмическите компоненти. Тяхната „мекота“ се отнася само до състоянието им при високи температури.
Често задавани въпроси
Кой от тях се използва за 3D печат?
Почти всички 3D печати за потребителски цели използват термопластики като PLA или ABS. Това е така, защото принтерът работи чрез разтопяване на пластмасова нишка и екструдирането ѝ през дюза, процес, който изисква материалът да стане течен при нагряване и твърд при охлаждане.
Защо дръжките на тенджерите за готвене са изработени от термореактивна пластмаса?
Дръжките обикновено са изработени от бакелит или други термореактивни пластмаси, защото имат отлична топлоизолация и не се стопяват, когато се доближат до топлината на печката. Термопластичната дръжка евентуално би се огънала или деформирала от топлината на врящата вода или горелката.
Можете ли да рециклирате термореактивен материал, като го смилате?
Технически, да, но не в традиционния смисъл. Не можете да направите нова версия на същия продукт. Вместо това, смленият термореактивен материал се използва като „пълнител“ или „агрегат“ в материали като бетон или специализирани композитни плоскости.
Гумата термопластичен или термореактивен материал ли е?
Може да е и двете. Естественият каучук е сравнително мек, но когато се „вулканизира“ със сяра и топлина, той се превръща в термореактивен материал, който остава еластичен, но не се топи. Съществува обаче отделен клас, наречен „термопластични еластомери“ (TPE), които се усещат като каучук, но могат да се разтопят и рециклират.
Какво се случва, ако сложа термореактивно вещество в микровълнова фурна?
Тъй като имат висока термична стабилност, повечето „безопасни за микровълнова фурна“ твърди пластмасови контейнери са изработени от термореактивни или термопластични пластмаси, устойчиви на висока температура. Ако обаче пластмасата не е предназначена за това, тя може или да се разтопи (термопластика), или потенциално да отдели химикали (и двата вида).
Кое е по-скъпо за производство?
Термопластите обикновено са по-скъпи, защото процесът на втвърдяване отнема време - понякога няколко минути на детайл. Термопластите могат да се инжектират и охлаждат за секунди, което прави „цената на детайл“ много по-ниска за производство в големи обеми.
Епоксидната смола термопластичен материал ли е?
Не, епоксидната смола е типичен термореактивен полимер. Тя започва като две течности (смола и втвърдител), които при смесване създават химическа реакция, образуваща постоянна, твърда като камък 3D молекулярна мрежа.
Как мога да разбера разликата, като погледна даден продукт?
Не винаги е лесно, но добро правило е, че ако дадена част е изключително твърда, устойчива на топлина и има сложни вътрешни връзки (като печатна платка), вероятно е термореактивна. Ако е леко восъчна на допир, гъвкава е или има код за рециклиране, вероятно е термопластичен материал.
Решение
Изберете термопласти за продукти с голям обем, рециклируеми или гъвкави продукти, като опаковки и играчки. Потърсете термореактивни пластмаси, когато имате нужда от материал, който може да издържи на високи температури, тежки натоварвания и химическо въздействие, без да се деформира.