Termohærdende plast: Hvad er det? Egenskaber, hærdning og anvendelser
Termohærdende plast: Lær om egenskaber, hærdningsmetoder og anvendelser — fra elektronik og klæbemidler til støbning. Forstå irreversible processer og praktiske fordele.
En termohærdende plast, også kendt som en termohærdende, er et polymermateriale, der hærder irreversibelt. Hærdningen kan ske ved:
- varme (generelt over 200 °C (392 °F), men mange systemer hærder ved langt lavere temperaturer)
- en kemisk reaktion (f.eks. epoxy i to dele)
- bestråling, f.eks. med elektronstrålebehandling eller UV-lys
Termosetmaterialer er normalt flydende eller formbare før hærdning, så de kan formes til deres endelige form. Andre anvendes som klæbemidler. Nogle er faste stoffer. Nogle faste termohærdende polymerer anvendes som støbemasse i halvledere og integrerede kredsløb (IC). Når først en hærdet hærdeplast er hærdet, kan den ikke genopvarmes og smeltes tilbage til flydende form.
Egenskaber
- Irreversibel tværbinding: Under hærdning dannes et tredimensionelt netværk af kemiske bindinger, der gør materialet stærkt og termoopløseligt.
- Høj termisk og kemisk modstandsdygtighed: Termohærdende materialer tåler ofte højere temperaturer og aggressive medier bedre end mange termoplaster.
- God elektrisk isolering: Mange termosæt bruges i elektriske og elektroniske anvendelser på grund af deres isolerende egenskaber.
- Stivhed og styrke: Efter hærdning bliver materialet ofte hårdt og dimensionelt stabilt, men kan være sprødt uden fyldstoffer eller forstærkning.
- Kan være svært at genanvende: På grund af den irreversible hærdning er mekanisk eller kemisk genanvendelse ofte vanskeligere end for termoplaster.
Hærdningsmekanismer
Varme: Mange systemer aktiveres ved opvarmning, hvor reaktioner eller fysisk tværbinding går i gang. Temperatur og tid (hærdetemperatur og -tid) styrer graden af tværbinding.
Kemisk reaktion: To-komponent-systemer (f.eks. mange epoxyprodukter) blandes ved påføring. Komponenten indeholder en harpiks og en hærdner, som reagerer og danner et netværk.
Bestråling: UV- eller elektronbestråling kan danne radikaler, som starter polymerisation og hærdning uden behov for varmepåvirkning.
Fremstilling og forarbejdning
- Støbning og indstøbning: Flydende eller pastøse materialer hældes i forme og hærdes.
- Kompression og transfermoulding: Bruges til dele med komplekse former og høj volumenproduktion (f.eks. fenolhars-baserede produkter).
- Formulering med fyldstoffer og forstærkninger: Glasfiber, kulfiber og mineralfyldstoffer tilføjes for at øge slagstyrke, stivhed og varmeledningsevne.
- Procesparametre: Pot life (arbejdstid), hærdetid, hærdetemperatur og afkølingsforløb er kritiske for kvaliteten af det hærdede produkt.
Anvendelser
- Kompositmaterialer i luftfart, bilindustri og sportsudstyr (kulfiber- eller glasfiberforstærkede termosæt).
- Elektriske isoleringsdele, indstøbning og potting af komponenter i elektronik, herunder materialer til halvledere og integrerede kredsløb.
- Belægninger, lakker og hårde overflader, hvor højt hærdede og slidstærke lag ønskes.
- To-komponentklæbemidler og reparationsharpikser (f.eks. epoxy-baserede klæbere).
- Gulvsystemer, kompositdele til byggeri og elektriske kontakter.
Fordele og ulemper
- Fordele: Høj varmebestandighed, god kemisk modstand, fremragende mekaniske egenskaber efter hærdning, mulighed for tunge forstærkninger.
- Ulemper: Begrænset eller ingen mulighed for genopsmeltning og formændring, ofte sprødhed uden tilsætning af blødgørere eller forstærkning, udfordringer med genanvendelse.
Miljø og genanvendelse
Genanvendelse af termohærdende plast er vanskeligt, fordi materialet ikke kan smeltes og omformes. Mulighederne inkluderer mekanisk findeling til fyldstoffer, kemisk nedbrydning (kemisk genanvendelse under udvikling) eller energiudnyttelse. Industri og forskning arbejder på løsninger som lettere separerbare fiber-polymer-systemer og nye kemiske metoder til at bryde tværbindinger selektivt.
Sikkerhed og håndtering
- Vær opmærksom på eksoterme reaktioner ved hærdning — store volumen kan blive meget varme.
- Undgå hudkontakt og indånding af dampe; brug passende værnemidler ved håndtering af harpikser og hærdere.
- Styring af ventilationsforhold og korrekt bortskaffelse af restmaterialer er vigtige for arbejdsmiljøet.
Samlet set er termohærdende plast et vigtigt materiale i moderne industri på grund af sine unikke mekaniske, termiske og kemiske egenskaber. Valg af den rette type termosæt og korrekt proceskontrol er afgørende for at opnå ønskede egenskaber i slutproduktet.
Process
Hærdningsprocessen omdanner harpiksen til en plast eller gummi ved en tværbindingsproces. Der tilsættes energi og/eller katalysatorer, som får molekylkæderne til at reagere på kemisk aktive steder (f.eks. umættede steder eller epoxysteder) og binde sig sammen til en stiv 3D-struktur. Krydsforbindingen danner et molekyle med en større molekylvægt, hvilket resulterer i et materiale med et højere smeltepunkt. Under reaktionen stiger polymerens molekylvægt så meget, at dens smeltepunkt er højere end den omgivende omgivelsestemperatur. Materialet dannes således til et fast materiale.
Ukontrolleret genopvarmning af materialet resulterer i, at nedbrydningstemperaturen nås, før smeltepunktet er nået. Et termohærdet materiale kan derfor ikke smeltes og omformes, efter at det er hærdet. Dette betyder, at termohærdede materialer ikke kan genbruges, undtagen som fyldstof.
Egenskaber
Termosetmaterialer er generelt stærkere end termoplastiske materialer på grund af dette tredimensionelle netværk af bindinger (tværbinding). Termosetmaterialer er også bedre egnede til anvendelser ved høje temperaturer op til nedbrydningstemperaturen. De er dog mere skøre. Mange termohærdende polymerer er vanskelige at genanvende.
Relaterede sider
- Vulkanisering
- Fusionsbundet epoxybelægning
- Termoplastisk
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er en termohærdende polymer?
A: En termohærdende polymer er et polymermateriale, der hærder irreversibelt.
Q: Hvordan kan man hærde en termohærdende polymer?
A: Hærdning af et termohærdende materiale kan ske ved hjælp af varme (generelt over 200 °C), en kemisk reaktion (f.eks. todelt epoxy) eller bestråling som f.eks. elektronstrålebehandling.
Q: Kan termohærdende materialer støbes til deres endelige form?
A: Ja, termohærdende materialer er normalt flydende eller formbare før hærdning, så de kan støbes i deres endelige form.
Q: Er alle termohærdende polymerer faste?
A: Nej, nogle termohærdende polymerer bruges som klæbemidler, og andre er faste.
Q: Hvor bruges faste termohærdende polymerer?
A: Nogle faste termohærdende polymerer bruges som støbemasse i halvledere og integrerede kredsløb (IC).
Q: Kan en hærdet termohærdende resin genopvarmes og smeltes tilbage til flydende form?
A: Nej, når en termohærdende resin er hærdet, kan den ikke genopvarmes og smeltes tilbage til flydende form.
Q: Hvad er et andet navn for en termohærdende polymer?
A: Et andet navn for en termohærdende polymer er en termohærdende.
Søge