Неге термостойкы порошок боялган түрмөктөр термопластик варианттардан туруктуураак?

Кайтарылбас химиялык чатактануу: Термосеттик тозоңдун сырларынын төзүмдүүлүгүнүн негизги механизмиси

Коваленттүү тармак түзүлүшү молекулярдык структурасын туруктуу түрдө килттейт

Термосеттик тозолгон чөпчүлөрдүн туруктуулугу алардын полимерлер күчтүү үч өлчөмдүү тармактарды түзүп, бузулбай калганында өзгөчө кургатуу процессинен келет. Жылытылганда, бул материалдар эпоксиддер жана карбоксилдер сыяктуу айрым химиялык топторду камтыйт, алар конденсация же кошулуш процесстеринде өз ара реакцияга кирет. Андан кийинки процесс чыныгы укма-түкмө: полимер тизмектери туруктуу байланышып, супер күчтүү өрмөк түзүшүнө өтөт. Бул тозолгондун мамилесине баардык нерсе өзгөртөт. Ал жылытылганда кайрадан эрүүгө мүмкүндүк берген зат эмес, башкача айтканда, ал толугу менен катуу жана туруктуу болот. Кадимки пластиктерди термосеттиктер менен салыштырыңыз. Кадимки пластиктердин узун тизмектери жылытылганда бири-бири үстүнөн сырғып кетет, ал эми термосеттиктердин молекулалары ошончолук тыгыз байланышып, ар кандай жылытууда жылжыбай калат. Өткөн жылы «Полимердик илимдер журналында» жарыяланган изилдөөлөрдүн маалыматына ылайык, жакшы сапаттагы термосеттиктер температура 200 градус Цельсийге чейин көтөрүлгөндө да өлчөмдүк туруктуулугун сактайт. Бирок көпчүлүк термопластиктердин ичинен кээ бирлери белгилүү бир материалга жараша 110–140 градус Цельсий ортосунда жумшарып баштайт.

Кросс-шакелдөө тыгыздыгын салыштыруу: эпоксид-полиэфир термореактивдүү заттар vs. полиэтилен термопластиктер

Термореактивдүү тозоңдун көрсөткүчтөрүнүн артыкчылыгы туурасынан алардын жогорку кросс-шакелдөө тыгыздыгынан келип чыгат — бул Шор D каттыгы (>75) жана эриткичке төзүмдүүлүк менен сандык түрдө байланышкан.

Бул тыгыз чаптама — термосеттерде 50–100 чаптама/мкм³, ал эми термопласттарда нөл чаптама — механикалык туруктуулук жана химиялык чыдамдуулуктун негизин түзөт. ASTM D1308 сыноосу боюнча, термосеттер метил этил кетон (MEK) ичинде турганда жалтырактын 95%дан ашыгын сактап калат, ал эми термопласттар чынжырдын ичине кирип калуу жана шишилип кетүү натыйжасында жалтырактын 40%дан ашыгын жоготот ( Материалдардын иштешүүсү 2023 ).

Механикалык иштешүүнүн жакшыртылышы: Термосеттик тозоктун каттыгы, царапталууга жана тозууга чыдамдуулугу

Табер тозуу сыноосунун маалыматы: термосеттер (85–92 мг жоготуу) каршысында термопласттар (140–210 мг жоготуу)

Стандарттуу Taber сызыкчылык сыноолорунда (такыр 1000 цикл) термосеттик тозок чөпчөлөрү термопластик тозок чөпчөлөрүнө караганда айтарлыктаа аз материал жоготот. Сандар бул окуяны татаал эмес түрдө түшүндүрөт: пластиктерге караганда 85–92 миллиграмм гана жоготулган, ал эми пластиктерде 140–210 миллиграмм жоготулган. Бул 45–60 проценттик айырма бул материалдардын молекуляр деңгээлде сырткы трениега каршы туруу усулунан келип чыгат. Термосеттик материалдардын байланышкан структурасы бар, бул структура бардык компоненттерди ордуна туташтырат; ошондуктан чыртылуу же сызыкчылык таасири түшкөндө полимердин узун тилкелери термопластиктердегидей бири-бири үстүнөн сырғып кетпейт. Ошондуктан бет бир нече узак мезгил бою турган сызыкчылык таасирине дуушар болгондон кийин да бүтүндөй калат.

Микроиндентациялык корреляция: байланыш тыгыздыгы – Shore D каттыгы термосеттик тозок чөпчөлөрү үчүн >75

Shore D каттыгын өлчөгөндө көрсөткүч 75тен жогору болгондо жана микротереңдик өлчөө ыкмалары колдонулганда, бул термосеттүү тозо чапталыштарда көп санда кесилүүлөр (cross linking) болуп жатканын көрсөтөт. Бул материалдардын ошончолук каттыгы — алардын кургаганда химиялык байланыштарды түзүш ыкмасына байланыштуу. Адатта, булар термопластик изделилерге караганда 20–35 баллга чейин каттыраа болот. Кайталанган сызгылчыларга (царапины) подвергание тезиси менен текшергенде, термосеттер баштапкы бетинин сапатынын 90 процентин сактап калат. Термопластиктер болсо ошол эле шарттарда иштегенде бетинде издер жана деформациялар пайда болот. Бул айырмачылык материалдардын физикалык жабыктыкка каршы туруу кабилиятине молекулярдык структурасынын канчалык маанилүү экенин наадан көрсөтөт.

Термосеттүү тозо чапталыштардын кургаганда ишке ашырылган иске чыдамдуулугу жана аба-аялдык туруктуулугунун өтө жогорку деңгээли

DSC далили: термореактивдүү тоз-тоз чыбырткысы Tg туруктуулугун 200°C жогору кармайт; термопластиктер 110–140°C температурада жумшарып кетет

Биз термореактивдүү тоз-тоз чыбырткысына Дифференциалдык сканирлөө калориметриясы (DSC) сыноолорун өткөрсөк, температура 200 градус Цельсийден жогору көтөрүлгөндө шыны айлануу нүктасы (Tg) белгиси мүлдүүн жок. Бул жоктук материалдын бүтүн көлөмүндө кооваленттик байланыштардын тыгыз, туруктуу тармагы пайда болгонун көрсөтөт. Эң төмөнкү жагынан, термопластик материалдар 110–140 градус аралыгында ачык эндотермиялык өзгөрүштөрдү көрсөтөт, бул полимер тилкелери жылжып баштаган жана материал жумшарып баштаган убакытты белгилейт. Термореактивдүү материалдардын бул түрдөгү кайра иштетилген жылуулукка байланыштуу өзгөрүштөрү жок болгондуктан, алар формасын жакшы сактайт жана узак мөөнөткө жогорку жылуулукка туташканда химиялык талаа болууга аз иштетилет.

Температура өзгөрүштөрүнө чыдамдуулук материалдардын узак мөөнөткө сакталышында маанилүү роль ойнойт, анткени алар ачык асманда турганда аба-аяк шарттарына узак мөөнөткө чыдайт. Термопластиктер жөнүндө болсо, кайталанган жылытуу жана суутуу молекулаларды постепенно жылжытат. Бул УФ нурларынан беттин таш түрүндөгү түзүлүшүнүн пайда болушуна, түстөрдүн жогорку яркылыгынын жоголушуна жана катмарлардын четтеринде ажырашына алып келет. Ал эми термореактивдүү материалдар (термосеттер) башка сюжетти түзөт. Бул материалдар экстремалдуу температура өзгөрүштөрү жана узак мөөнөткө чыдамдуу күн нурларына каршы да өз формасын сактайт, ошондой эле микроскопиялык трещиналардын пайда болушун токтотот. Өнөрөсөлдүк жээк сызыгында жүргүзүлгөн реалдуу сыноолор термореактивдүү сырьёлордун көрүнүшүнө таң калдырарлык натыйжа берет. Беш жыл бою ачык асманда турган соң, алардын баштапкы жаркылыгынын 95%дан ашыгы сакталып, алар дагы да жакшы көрүнөт. Бул натыйжа термопластиктерге караганда гана таң калдырарлык эмес. Жасалма күн нурларын колдонуп лабораториялык сыноолордо термореактивдүү материалдар термопластиктерге караганда катастрофалдуу аба-аяк шарттарында зыян көрсөтүүгө каршы турууда жакшылыгы менен 40%га жакшыртат.

Термосеттик тозоктун жогорку химиялык каршылыгы жана узак мөөнөттүү бүтүндүгү

ASTM D1308 MEK иммерсиясы: термосеттик тозок үчүн >95% жаркырактык сакталуу, ал эми термопластиктерде >40% жаркырактык жоголуу

ASTM D1308 сыноо химиялык таасирге каршы термосеттик тозоктун көрсөткүчтөрүн чыныгында жарык көрсөтөт. Бул тозоктор MEK менен ичинде эки жолу сыйналганда да алгачкы жылтырлыгынын 95%тен ашыгын сактап калат. Бул сыноо учурунда алардын турган кыйынчылыктарын эске алганда, бул чыныгында таң калдырарлык натыйжа. Башка тараптан, термопластик тозоктордун жылтырлыгы орточо 40%га чейин жоголот, анткени эриткичтер алардын шишип кетүүсүн, молекулалардын жылжышын жана акыркысында толугу менен талкаланышын тудурат. Бул айырманын пайда болушу жөнүндөгү себептер гана кошумча компоненттерге байланыштуу эмес. Алардын химиялык иштешүүсүнүн өзүнө байланыштуу. Алар туруктуу коваленттик байланыштарды түзүп, молекулалык деңгээлдээ чөйрөнүн ичине кирип калуусун токтотуучу бүтүндөй бузулбас коргоо катмарын түзүшөт. Химиялык заводдордо же деңиз жээгинде жайгашкан конструкцияларда, мындай тез талкаланбас коргоо катмары материалдардын жылдар бою жакшы көрүнүшүн жана коргоо функциясын аткаруусун камсыз кылат, бул учурда жиберилген заманда тез-тез алмаштыруу зарыл эмес.