Ինչու՞ է թերմոսետային փոշենման պատվածքը ավելի մշակված, քան թերմոպլաստիկ այլընտրանքները

Ոչ դարձելի քիմիական խաչաձև կապում. Թերմոսետային փոշենման պատվածքի մշակվածության հիմնարար մեխանիզմը

Ինչպես է կովալենտային ցանցի ձևավորումը մշտապես ամրապնդում մոլեկուլային կառուցվածքը

Թերմոսետային փոշենման պատվածքների մշակումը պայմանավորված է դրանց եզակի սառեցման գործընթացով, որի ժամանակ պոլիմերները ստեղծում են ուժեղ երեքչափ ցանցեր, որոնք չեն քայքայվում: Տաքացնելիս այս նյութերը պարունակում են հատուկ քիմիական խմբեր, ինչպես օրինակ՝ էպօքսիդներ և կարբոքսիլներ, որոնք փոխազդում են միմյանց հետ կոնդենսացման կամ ավելացման գործընթացների միջոցով: Այն, ինչ հետևում է, իրոք հիասքանչ է. պոլիմերային շղթաները մշտապես միանում են միմյանց հետ՝ ստեղծելով մի կառուցվածք, որը նման է արտակարգ ուժեղ սարդոստայնի: Սա ամբողջովին փոխում է պատվածքի վարքագիծը: Այն այլևս չի կարող վերահալվել տաքացնելիս, այլ դառնում է ամբողջովին պինդ և կայուն: Համեմատեք սովորական պլաստմասսաները և այս թերմոսետերը: Սովորական պլաստմասսաները ունեն երկար շղթաներ, որոնք տաքացնելիս պարզապես սահում են միմյանց վրա, սակայն թերմոսետերը տարբերվում են նրանով, որ դրանց մոլեկուլները այնքան ճիգտ են միմյանց հետ կապված, որ ամենևին չեն շարժվում: Անցյալ տարի «Պոլիմերային գիտության ամսագիր»-ում հրապարակված հետազոտության համաձայն՝ բարձրորակ թերմոսետերը մնում են չափային կայուն, նույնիսկ երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է 200 աստիճան Ցելսիուս: Իսկ մեծամասնության թերմոպլաստները սկսում են փափկել 110–140 աստիճան Ցելսիուսի միջակայքում՝ կախված տվյալ նյութից:

Խաչաձև կապի խտության համեմատություն՝ էպօքսի-պոլիէսթերային թերմոսետները ընդդեմ պոլիէթիլենային թերմոպլաստների

Թերմոսետային փոշիանման ծածկույթների գերազանց ցուցանիշները առաջանում են ուղղակիորեն դրանց բարձր խաչաձև կապի խտությունից՝ որը քանակապես կապված է Շոր D կարծրության հետ (>75) և լուծիչների նկատմամբ դիմացկունությամբ:

Այս խիտ կապավորումը՝ որը չափվում է 50–100 կապ միկրոմետր խորանարդում թերմոռեակտիվ նյութերում և զրո թերմոպլաստիկներում՝ հիմնարար նշանակություն ունի մեխանիկական կայունության և քիմիական դիմացկունության համար: ASTM D1308 ստանդարտի համաձայն՝ թերմոռեակտիվ նյութերը մեթիլ էթիլ կետոնի (MEK) մեջ թաղվելուց հետո պահպանում են գլանսի >95 %-ը, իսկ թերմոպլաստիկները կորցնում են գլանսի 40 %-ից ավելին՝ շղթայի ներթաղվման և փքման պատճառով ( Materials Performance 2023 ).

Բարելավված մեխանիկական ցուցանիշներ. կարծրություն, գծագրման և մաշման դիմացկունություն թերմոռեակտիվ փոշիանման պատվածքներում

Տաբերի մաշման փորձարկման տվյալներ. թերմոռեակտիվ նյութեր (կորուստ՝ 85–92 մգ) ընդդեմ թերմոպլաստիկների (կորուստ՝ 140–210 մգ)

Երբ ենթարկվում են ստանդարտ Taber մաշվածության փորձարկումների՝ մոտավորապես 1000 ցիկլով, ջերմակայուն փոշենման պատվածքները ցույց են տալիս զգալիորեն ավելի քիչ նյութի կորուստ՝ համեմատած ջերմահալ պատվածքների հետ: Թվերը բավականին պարզ պատմություն են расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс......

Միկրոճնշվածության կապը՝ խաչաձև կապի խտություն – Shore D կարծրություն >75 ջերմակայուն փոշենման պատվածքի համար

Երբ ափի D կոշտության ցուցմունքները գերազանցում են 75-ը և չափվում են միկրոինդենտացիայի մեթոդներով, սա հիմնականում մեզ ասում է, որ այդ թերմոռեակտիվ փոշենման պատվածքներում ակտիվորեն ընթանում է խաչաձև կապումը: Այս նյութերի այդքան բարձր կոշտությունը պայմանավորված է դրանց քիմիական կապերի առաջացման եղանակով ստվարացման ժամանակ: Սովորաբար սա դրանք 20–35 միավորով ավելի կոշտ է դարձնում, քան նմանատիպ թերմոպլաստիկ արտադրանքները: Եթե այս նյութերի վրա կատարել կրկնվող գծագրումներ, ապա թերմոռեակտիվները պահպանում են իրենց սկզբնական մակերևույթի որակի մոտավորապես 90 %-ը, իսկ թերմոպլաստիկները նույն պայմաններում սկսում են ցուցադրել վնասվածքներ և ձևափոխումներ: Այս տարբերությունը հստակ ցույց է տալիս, թե ինչքան է կարևոր նյութերի իրական մոլեկուլային կառուցվածքը դրանց ֆիզիկական մաշվելու նկատմամբ դիմացկունության համար իրական կիրառություններում:

Թերմոռեակտիվ փոշենման պատվածքների ստվարացման շնորհիվ առանձնահատուկ ջերմադիմացկունություն և եղանակային կայունություն

DSC ապացույց. Ջերմակայուն փոշենման ծածկույթը պահպանում է Tg կայունությունը 200°C-ից բարձր, իսկ ջերմապլաստիկները փափկում են 110–140°C ջերմաստիճանային միջակայքում

Երբ մենք կատարում ենք տարբերակիչ սկանավորման կալորիմետրիայի (DSC) փորձարկումներ ջերմակայուն փոշենման ծածկույթների վրա, գործնականում բացակայում է ապակիների անցման կետի (Tg) ցանկացած նշան, նույնիսկ երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է 200 աստիճանը: Այս բացակայությունը վկայում է նյութի մեջ կովալենտ կապերի մի պինդ, կայուն ցանցի առաջացման մասին: Ի հակադրություն դրա՝ ջերմապլաստիկ նյութերը ցույց են տալիս ակնհայտ էնդոթերմիկ փոփոխություններ մոտավորապես 110–140°C ջերմաստիճանային միջակայքում, որը նշանավորում է պոլիմերային շղթաների շարժունակության սկիզբը և նյութի փափկման սկիզբը: Քանի որ ջերմակայուն նյութերը չեն ցուցաբերում այս տեսակի հակադարձելի ջերմային փոփոխություններ, դրանք ավելի լավ են պահպանում իրենց ձևը և քիչ են մասնակցում քիմիական քայքայման գործընթացներին երկարատև բարձր ջերմաստիճանի ազդեցության դեպքում:

Ջերմաստիճանի փոփոխություններին դիմակայելու ունակությունը կարևոր դեր է խաղում նյութերի ժամանակի ընթացքում եղանակային պայմանների ազդեցության դիմաց կայունության մեջ: Իսկ թերմոպլաստիկների դեպքում բազմակի տաքացումն ու սառեցումը աստիճանաբար նյութի մոլեկուլների տեղաշարժի պատճառ են դառնում: Դա հանգեցնում է խնդիրների, ինչպես օրինակ՝ UV լույսի ազդեցությամբ մակերեսի մեջ սպիտակ փոշու առաջացում, գույների մթագնում և շերտերի եզրերում բաժանվելու սկիզբ: Սակայն թերմոռեակտիվ նյութերը այլ պատմություն են расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс расс...... այս նյութերը պահպանում են իրենց ձևը նույնիսկ ծայրահեղ ջերմաստիճանային տատանումների և երկարատև արևի ազդեցության դեպքում, ինչը սկզբում կանխում է այդ փոքրիկ ճեղքերի առաջացումը: Արդյունաբերական ափերի երկայնքով իրական աշխարհում կատարված փորձարկումները ցույց են տալիս թերմոռեակտիվ ծածկույթների մասին մեկ այլ արտասովոր փաստ: Դրանք հինգ ամբողջ տարի արտաքին միջավայրում գտնվելուց հետո դեռևս հիասքանչ են երևում՝ պահպանելով իրենց սկզբնական փայլի 95%-ից ավելին: Սա ոչ միայն թերմոպլաստիկների համեմատությամբ առանձնապես հիասքանչ է, այլև լաբորատորիայում արհեստական արևի լույսի օգտագործմամբ կատարված փորձարկումները ցույց են տալիս, որ ծայրահեղ եղանակային պայմանների դեմ դիմացկունության վերաբերյալ թերմոռեակտիվ նյութերը թերմոպլաստիկներից մոտավորապես 40%-ով գերազանցում են:

Թերմոսետային փոշենման պատվածքի բարձր քիմիական դիմացկունություն և երկարաժամկետ ամբողջականություն

ASTM D1308 MEK-ի մեջ խորտակում՝ թերմոսետային փոշենման պատվածքի համար փայլի պահպանման մակարդակ >95 %, իսկ թերմոպլաստների դեպքում՝ >40 % կորուստ

ASTM D1308 ստուգման մեթոդը իրոք ընդգծում է, թե ինչու են ջերմակայուն փոշենման պատվածքները այսքան առանձնահատուկ երբ գործ ունենք խիստ քիմիական նյութերի հետ: Մի քանի անգամ ՄԵԿ-ի կրկնակի շփման ստուգման ենթարկվելուց հետո այս պատվածքները դեռևս պահպանում են իրենց սկզբնական փայլի 95%-ից ավելին: Դա բավականին հիասքանչ է՝ հաշվի առնելով ստուգման ընթացքում դրանց ենթարկվող բեռնվածությունը: Ի հակադրություն դրա՝ ջերմահալուն պատվածքները սովորաբար կորցնում են իրենց փայլի մոտավորապես 40%-ը, քանի որ լուծիչները նրանց մեջ առաջացնում են փքում, տեղաշարժում են մոլեկուլները և վերջապես ամբողջովին քայքայում: Այս տարբերության պատճառը ոչ միայն լրացուցիչ բաղադրիչների ավելացումն է, այլ նաև ջերմակայունների քիմիական աշխատանքի սկզբունքը: Դրանք ստեղծում են մշտական կովալենտային կապեր, որոնք հիմնականում միացնում են մոլեկուլները միմյանց հետ՝ ստեղծելով լուծիչների մոլեկուլային մակարդակում ներթափանցելու դեմ անմատչելի պաշտպանության շերտ: Իրական կյանքում քիմիական գործարաններում կամ ծովափնյա կառույցներում, որտեղ նյութերը մշտապես ենթարկվում են բեռնվածության, այս տեսակի ներդրված տևականությունը նշանակում է, որ մակերեսները տարիներ շարունակ պահպանում են իրենց տեսքը և պաշտպանված են՝ առանց հաճախակի փոխարինման անհրաժեշտության: