Инженерные пластики и их применение. Часть 11

Это может быть сделано с гранулированным материалом или материалом, который был обработан в преформы. В случае формования с переносом в цилиндр либо предварительно нагретые заготовки загружаются в цилиндр переноса, либо гранулированные материалы, которые были предварительно нагреты с помощью поршневого шнека, содержащегося в цилиндре с переменным нагревом, переносятся в цилиндр. Последний метод обычно называют двухстадийным методом формования. При литье под давлением термореактивных материалов материал предварительно нагревается с помощью поршневого шнека внутри цилиндра с подогревом. Однако в этом процессе винт также используется для перемещения материала в полости через отверстие, литник, направляющую и систему затворов. Метод литья под давлением быстро становится всё более популярным. На сегодняшний день использовались только слегка модифицированные материалы. Однако будут разработаны и использованы новые системы смол для дальнейшего улучшения циклов формования и сокращения времени отверждения.

Используя пресс-формы с повышенной температурой возможно чрезвычайно быстрое отверждение и сокращение общих циклов. Циклы отверждения в 15 секунд с полными 20-секундными циклами теперь возможны при формовании фенольных материалов быстрого отверждения в пресс-формах для изготовления деталей, имеющих стенки с толщиной от 0,05 см. Идентичная деталь, имеющая более толстые поперечные сечения 0,1 см или более, может отверждаться за меньшее время при использовании термореактивного материала, чем время, необходимое для охлаждения термопластичного материала. Сокращение времени обработки естественным образом снижает как стоимость штучных изделий, так и капитальные затраты на оборудование для формования и пресс-формы. Индустрия термореактивных материалов находит применение, потерянное для термопластичных материалов (например, насосы для посудомоечной машины). В то же время они находят применение и вместо металлов, где металлические отливки или литые металлические конструкции используются уже много лет. Это действительно захватывающее и интересное время экспериментов и участия в новых разработках реактопластов, снова набирающих популярность.

Теперь рассмотрим группу материалов с комбинированными свойствами, то есть термопластично-реактопластичных. Эта группа инженерных пластиков демонстрирует некоторые типичные характеристики как термопластов, так и термореактивных материалов. При нормальных температурах использования они имеют сшитую сетчатую структуру, связывающую их с термореактивными материалами, но они могут быть легко обработаны стандартными или слегка модифицированными методами термопластичного формования. Сетчатая структура термопластично-термореактивных материалов отличается по своей природе от типичных термореактивных, как показано на трех примерах: иономеры, стирол-бутадиеновые эластомеры и полиуретаны. Обсуждаются физико-механические свойства трех групп термопластичных термореактивных материалов с указанием их особых преимуществ по сравнению с конкурентными материалами.

Хотя термопластичные термореактивные материалы немного дороже, чем термопластичные материалы или термореактивные материалы с наибольшим объемом в расчете на единицу веса, показано, что термопластичные термореактивные материалы часто предпочтительны из-за их уникальных физических свойств в сочетании с экономией затрат при обработке. Термопластичные термореактивные материалы, как показывает их название, показывают некоторые типичные характеристики термопластов и термореактивных материалов, которые обсуждались в предыдущих статьях. Группа полимеров, попадающих в эту промежуточную категорию, всё еще мала, но неуклонно растет. Термопластичные термореактивные материалы были разработаны с целью объединения нескольких преимуществ как термопластов, так и термореактивных материалов в одном полимере. Свойства термопластов определяются их линейной макромолекулярной структурой, в то время как термореактивы характеризуются сетчатой структурой различной степени плотности поперечных связей. Следовательно, первый может быть расплавлен при повышенных температурах и легко переработан в расплавленном состоянии с помощью таких технологий, как экструзия или литье под давлением.

После охлаждения термопласты возвращаются в свое стеклообразное состояние. Однако даже в этом стеклообразном состоянии все термопласты, не выдерживая своих сильно отличающихся физических свойств, проявляют некоторое пластическое течение при приложении внешнего напряжения. С другой стороны, термореактивные материалы не будут плавиться, а будут скорее разлагаться при повышенных температурах, поскольку их сетчатая структура состоит из необратимых первичных связей. При комнатной температуре термореактивные материалы не показывают или имеют незначительный холодный поток при умеренных или высоких напряжениях. Эластомеры, которые также относятся к классу термореактивных материалов, конечно, значительно отличаются от жестких термореактивных по своим физическим свойствам. Первые характеризуются своим обратимым упругим поведением, о чем свидетельствуют высокие удлинения и низкий модуль, в то время как последние обладают низкими удлинениями, но очень высокой прочностью на сжатие. Затем мы видим, что сшитая сетчатая структура является предпосылкой отсутствия пластического течения и высокой эластичности, в то время как линейные полимеры будут течь при приложенных напряжениях, особенно при повышенных температурах.

С точки зрения обработки термопласты предпочтительны, потому что они пригодны для современных высокоскоростных методов обработки, но многие физические свойства термореактивных материалов являются более желательными, чем у термопластов. Эти соображения привели к разработке термопластичных термореактивных материалов, которые обладают сетчатой структурой во всем наиболее важном диапазоне температур использования, таким образом демонстрируя физические свойства, подобные термореактивным материалам. При повышенных температурах эти сетчатые структуры могут обратимо диссоциировать, приводя к линейным макромолекулам с их типичной термопластичностью. Это позволяет обрабатывать их стандартными или только слегка модифицированными методами термопластов. Когда термопластичные термореактивные материалы охлаждаются, их сетчатая структура преобразуется, и полимер снова ведет себя как термореактивный материал.