Comparthing Logo
medžiagų mokslaspolimeraipramoninis dizainaschemija

Termoplastiniai ir termoreaktyvūs polimerai

Esminis šių dviejų polimerų šeimų skirtumas yra jų reakcija į šilumą. Termoplastikai veikia panašiai kaip vaškas – kaitinami minkštėja, o aušinami kietėja, todėl juos galima daug kartų keisti. Priešingai, termoreaktingi plastikai kaitinami patiria nuolatinius cheminius pokyčius, sukurdami standžią struktūrą, kurios daugiau niekada negalima išlydyti.

Akcentai

  • Termoplastikai elgiasi kaip šokoladas: karšti jie tirpsta, o šalti užšąla.
  • Termoreaktingi plastikai yra kaip duona: iškepus jie nebegali grįžti į tešlą.
  • Kryžminis sujungimas yra specifinis cheminis procesas, dėl kurio termoreaktyvūs plastikai tampa nuolatiniai.
  • Termoplastikai dominuoja pasaulinėje plastiko rinkoje dėl savo lengvo perdirbimo.

Kas yra Termoplastinis?

Universalus polimeras, kuris tampa lankstus arba formuojamas aukštesnėje nei tam tikra temperatūroje ir sukietėja atvėsęs.

  • Jie sudaryti iš ilgų grandinių molekulių, kurias kartu laiko silpnos tarpmolekulinės jėgos.
  • Šias medžiagas galima daug kartų išlydyti ir perdirbti į naujus produktus.
  • Įprastos rūšys yra polietilenas (PE), polipropilenas (PP) ir polivinilchloridas (PVC).
  • Jie paprastai pasižymi dideliu atsparumu smūgiams ir gali būti lengvai formuojami į sudėtingas geometrines figūras.
  • Jei jie kaitinami virš lydymosi temperatūros, jie tiesiog virsta klampiu skysčiu, o ne iš karto sudega.

Kas yra Termoreaktyvus?

Plastikas, kuris kietėja ir įgauna pastovią formą dėl karščiu aktyvuojamos cheminės reakcijos, vadinamos skersiniu sujungimu.

  • Kietėjimo procesas sukuria stiprius, trimačius kovalentinius ryšius tarp polimerinių grandinių.
  • Sustingę, veikiami didelio karščio, jie apanglės arba sudegs, o ne išsilydys.
  • Jie pasižymi išskirtiniu terminiu stabilumu ir atsparumu cheminiams tirpikliams.
  • Populiarūs pavyzdžiai yra epoksidinės dervos, bakelitas ir vulkanizuotas kaučiukas.
  • Šios medžiagos paprastai yra trapios, tačiau pasižymi neįtikėtinu struktūriniu stiprumu ir kietumu.

Palyginimo lentelė

Funkcija Termoplastinis Termoreaktyvus
Šilumos poveikis Minkštėja ir tirpsta Sukietėja ir sustingsta visam laikui
Perdirbamumas Labai perdirbama Neperdirbama
Molekulinė struktūra Linijinės arba šakotos grandinės Kryžminis 3D tinklas
Cheminis atsparumas Vidutinis Labai aukštas
Gamybos metodas Įpurškimas, ekstruzija Kompresinis liejimas, liejimas
Lydymosi temperatūra Žemas arba vidutinis Netirpsta; suyra
Patvarumas Lankstus ir atsparus smūgiams Tvirtas ir atsparus karščiui

Išsamus palyginimas

Obligacijos mokslas

Norėdami suprasti skirtumą, pažvelkite į mikroskopinį lygmenį. Termoplastikai turi nepriklausomas polimerų grandines, kurios slysta viena pro kitą, kai šiluma suteikia pakankamai energijos, kad įveiktų jų silpną trauką. Tačiau termoreaktingi plastikai „kietėjimo“ fazės metu sudaro masyvius, tarpusavyje sujungtus tinklus. Šie skersiniai ryšiai veikia kaip cheminiai klijai, užrakinantys kiekvieną molekulę vienoje milžiniškoje nejudančioje gardelėje, kuri atsisako judėti nepriklausomai nuo temperatūros.

Gamyba ir perdirbimas

Kiekvieno gamybos metodo skirtumai labai skiriasi. Kadangi termoplastus galima lydyti, jie puikiai tinka greitiems automatizuotiems procesams, pavyzdžiui, liejimui įpurškimu – įsivaizduokite LEGO kaladėles ar gazuotų gėrimų butelius. Termoreaktingi plastikai paprastai prasideda nuo skystos dervos arba miltelių, kurie presuojami į karštą formą. Kai prasideda cheminė reakcija, detalė „iškepiama“ iki galutinės formos ir vėliau jos negalima koreguoti.

Tvarumas ir gyvavimo ciklas

Aplinkosaugos požiūriu, termoplastai turi aiškų pranašumą, nes juos galima susmulkinti ir vėl išlydyti į naujus gaminius, taip palaikant žiedinę ekonomiką. Termoreaktingą plastiką, pasibaigus jo gyvavimo ciklui, daug sunkiau tvarkyti. Kadangi jis netirpsta, jo negalima lengvai reformuoti; jis paprastai sumalamas kaip asfalto užpildas arba tiesiog patenka į sąvartynus, todėl jis yra mažiau ekologiškas, bet būtinas didelio karščio reikalaujantiems darbams.

Našumas esant spaudimui

Jei jūsų naudojamas produktas yra veikiamas itin didelio karščio, pavyzdžiui, virtuvinės mentelės ar variklio komponento, termoreaktingi plastikai yra vienintelis pasirinkimas, nes jie nepraranda savo formos. Tačiau jei jums reikia medžiagos, kuri gali lankstytis nelūždama, pavyzdžiui, plastikinio maišelio ar lanksčio vamzdelio, termoplastai pasižymi elastingumu ir tvirtumu, reikalingu atliekant kasdienes užduotis.

Privalumai ir trūkumai

Termoplastinis

Privalumai

  • + Lengva perdirbti
  • + Didelis atsparumas smūgiams
  • + Greita gamyba
  • + Ekonomiškas

Pasirinkta

  • Žema lydymosi temperatūra
  • Šliaužia esant apkrovai
  • Atsparus tirpikliams
  • Silpnas esant dideliam karščiui

Termoreaktyvus

Privalumai

  • + Puikus atsparumas karščiui
  • + Matmenų stabilumas
  • + Labai kietas/standus
  • + Chemiškai inertiškas

Pasirinkta

  • Neįmanoma perdirbti
  • Ilgas kietėjimo laikas
  • Trapesnis
  • Negalima perdaryti

Dažni klaidingi įsitikinimai

Mitas

Visi plastikai išsilydo, jei juos pakankamai įkaitinate.

Realybė

Tai dažna klaida. Termoreaktingi plastikai niekada nevirs skysčiu; galiausiai jie rūks, apanglės ir degs, tačiau išliks kietoje būsenoje, kol chemiškai nesuirs.

Mitas

Termoreaktyvūs plastikai yra „stipresni“ nei termoplastai.

Realybė

Stiprumas priklauso nuo to, ką turite omenyje. Termoreaktyvūs elementai yra kietesni ir standesni, tačiau dažnai trapūs. Termoplastikai dažnai yra „tvirtesni“, nes jie gali sugerti smūgį deformuodamiesi, o ne dūždami.

Mitas

Ant plastiko esantys perdirbimo simboliai reiškia, kad jie visi yra vienodi.

Realybė

Skaičiai nuo 1 iki 7 paprastai reiškia termoplastikus. Termoreaktyviosioms medžiagoms šie simboliai suteikiami retai, nes jų negalima išlydyti ir perdirbti standartinėse perdirbimo įmonėse.

Mitas

Termoplastikai visada yra minkšti.

Realybė

Nors daugelis jų yra lankstūs, kai kurie termoplastikai, pavyzdžiui, polikarbonatas ar PEEK, yra neįtikėtinai tvirti ir naudojami aviacijos ir kosmoso komponentuose. Jų „minkštumas“ reiškia tik jų būseną aukštoje temperatūroje.

Dažnai užduodami klausimai

Kuris iš jų naudojamas 3D spausdinimui?
Beveik visuose vartotojams skirtuose 3D spausdinimo įrenginiuose naudojami termoplastai, tokie kaip PLA arba ABS. Taip yra todėl, kad spausdintuvas veikia lydydamas plastiko giją ir išstumdamas ją per antgalį – procesą, kurio metu medžiaga kaitinama ir tampa skysta atvėsus.
Kodėl puodų rankenos pagamintos iš termoreaktyvaus plastiko?
Rankenos paprastai gaminamos iš bakelito arba kitų termoreaktyviųjų medžiagų, nes jos pasižymi puikia šilumos izoliacija ir netirpsta, kai artėja prie viryklės karščio. Termoplastinė rankena ilgainiui sulinksta arba deformuojasi nuo verdančio vandens ar degiklio karščio.
Ar galima perdirbti termoreaktyvųjį plastiką jį sumalant?
Techniškai taip, bet ne tradicine prasme. Neįmanoma pagaminti naujos to paties produkto versijos. Vietoj to, gruntinis termoreaktingas naudojamas kaip „užpildas“ arba „agregatas“ tokiose medžiagose kaip betonas arba specializuotos kompozicinės plokštės.
Ar guma yra termoplastinė ar termoreaktyvi?
Gali būti ir viena, ir kita. Natūralus kaučiukas yra gana minkštas, tačiau kai jis „vulkanizuojamas“ siera ir karščiu, jis tampa termoreaktyviu, kuris išlieka elastingas, bet netirpsta. Tačiau yra atskira klasė, vadinama „termoplastiniais elastomerais“ (TPE), kurie jaučiasi kaip guma, bet gali būti lydomi ir perdirbami.
Kas nutiks, jei įdėsiu termoreaktyvųjį gaminį į mikrobangų krosnelę?
Kadangi jie pasižymi dideliu terminiu stabilumu, dauguma „mikrobangų krosnelėje naudoti tinkamų“ kietų plastikinių indų yra pagaminti iš termoreaktyviųjų arba karščiui atsparių termoplastinių medžiagų. Tačiau jei plastikas tam nėra skirtas, jis gali išsilydyti (termoplastinis) arba iš jo gali išsiskirti cheminės medžiagos (abu tipai).
Kurį brangiau pagaminti?
Termoreaktyvūs plastikai paprastai yra brangesni, nes kietėjimo procesas užtrunka – kartais kelias minutes vienai detalei. Termoplastikai gali būti įpurškiami ir aušinami per kelias sekundes, todėl didelio masto gamybai „vienai detalei tenkanti kaina“ yra daug mažesnė.
Ar epoksidinė derva yra termoplastinė?
Ne, epoksidinė derva yra tipiškas termoreaktingas polimeras. Ji prasideda nuo dviejų skysčių (dervos ir kietiklio), kurie, sumaišyti, sukuria cheminę reakciją, sudarančią nuolatinį, kietą kaip uola 3D molekulinį tinklą.
Kaip galiu atskirti produktą pažvelgęs į jį?
Tai ne visada lengva, bet gera nykščio taisyklė yra tokia: jei detalė yra neįtikėtinai standi, atspari karščiui ir turi sudėtingą vidinį sujungimą (pvz., spausdintinė plokštė), ji greičiausiai yra termoreaktyvi. Jei ji jaučiasi šiek tiek vaškuota, yra lanksti arba turi perdirbimo kodą, ji greičiausiai yra termoplastinė.

Nuosprendis

Rinkitės termoplastus dideliems kiekiams, perdirbamiems arba lankstiems gaminiams, pavyzdžiui, pakuotėms ir žaislams. Rinkitės termoreaktingą plastiką, kai jums reikia medžiagos, kuri atlaikytų aukštą temperatūrą, dideles apkrovas ir cheminį poveikį be deformacijos.

Susiję palyginimai

Alifatiniai ir aromatiniai junginiai

Šiame išsamiame vadove nagrinėjami esminiai alifatinių ir aromatinių angliavandenilių, dviejų pagrindinių organinės chemijos šakų, skirtumai. Nagrinėjame jų struktūrinius pagrindus, cheminį reaktyvumą ir įvairų pramoninį pritaikymą, pateikdami aiškią sistemą, kaip identifikuoti ir naudoti šias skirtingas molekulines klases moksliniame ir komerciniame kontekste.

Alkanas prieš alkeną

Ši palyginimas paaiškina skirtumus tarp alkanų ir alkenų organinėje chemijoje, apimdamas jų struktūrą, formules, reaktyvumą, būdingas reakcijas, fizikines savybes ir dažniausius panaudojimus, kad parodytų, kaip anglies-anglies dvigubojo ryšio buvimas ar nebuvimas veikia jų cheminį elgesį.

Aminorūgštis ir baltymas

Nors aminorūgštys ir baltymai yra iš esmės susiję, jie atstovauja skirtingiems biologinės sandaros etapams. Aminorūgštys yra atskiri molekuliniai statybiniai blokai, o baltymai yra sudėtingos, funkcinės struktūros, susidarančios, kai šie vienetai jungiasi tam tikromis sekomis, kad įgalintų beveik kiekvieną gyvo organizmo procesą.

Angliavandeniai ir lipidai

Angliavandeniai ir lipidai yra pagrindiniai biologinio gyvenimo kuro šaltiniai, tačiau jie labai skiriasi energijos tankiu ir kaupimo savybėmis. Nors angliavandeniai suteikia greitą energijos prieigą ir struktūrinę paramą, lipidai yra labai koncentruotas, ilgalaikis energijos rezervas ir sudaro esminius vandeniui atsparius ląstelių membranų barjerus.

Atominis skaičius ir masės skaičius

Supratimas skirtumo tarp atominio skaičiaus ir masės skaičiaus yra pirmas žingsnis įvaldant periodinę elementų lentelę. Nors atominis skaičius veikia kaip unikalus pirštų atspaudas, apibrėžiantis elemento tapatybę, masės skaičius nurodo bendrą branduolio svorį, leidžiantį mums atskirti skirtingus to paties elemento izotopus.