在塑料制造,热塑料和热固性是两种主要类型的塑料材料,通常用于注射成型, cnc加工 3D打印和挤出。两者都是由聚合物制成的,这些聚合物由分子的长链组成。在显微镜下,热塑性塑料看起来像是纠结的自由流动绳索,而热固件类似于紧密编织的网络。聚合物的结构直接影响了性能和性能。热塑性塑料和热眠器之间的主要区别在于它们对热量的反应。除此之外,他们还有许多其他差异。阅读,您会在本文中找到有关它们的更多详细信息。


热塑性塑料是在室温下固体的树脂。加热时,由于晶体熔化或越过玻璃过渡温度,颗粒会变软并最终变为流体。冷却后,它们将其变硬成所需的形状,而无需进行化学键合。这使得热塑性塑料可以轻松地重新加热,重塑和回收多次,而无需进行任何永久性化学变化。
它们通常倾向于抵抗收缩并提供良好的强度和弹性。它们基于它们的分子结构将其分为两种类型:
热塑性塑料通常用于注射成型,挤出,热形式,吹塑,旋转成型以及许多其他制造技术。一些常用的热塑性塑料包括:

热固性(或热固性塑料)是一种聚合物,通常在室温下以液体树脂(或偶尔作为柔软的固体)存在。当加热或与催化剂混合时,它会经历形成不可逆,刚性,交联的结构的固化过程。这种永久性结构使热固性对热的耐热性,增强的耐腐蚀性以及对蠕变的耐药性的耐药性(在机械应力下永久变形的趋势)与热塑性塑料有关。这使得热固加工聚合物成为需要在高温下需要出色尺寸稳定性的零件,例如汽车中的进气歧管或重型机械中的制动卡钳。
但是,热固体有一些局限性。一旦治愈,它们就无法像热塑性塑料一样重新变形或重塑,并且它们往往耐火的影响较小,更容易粉碎。由于某些复合材料可以陷入填充物,但处理热固体的处理更具挑战性,因为它们不能轻易地重新处理和回收。
此外,它们的高硬度和蓬松度使表面饰面(例如抛光和磨削)和机械加工更加困难。在注射成型过程中,至关重要的是防止热固件达到其交联温度,直到完全填充模具为止,因为过早的固化会导致缺陷并阻碍适当的形状。
热固性塑料更经常出现在氨基甲酸酯铸造,压缩成型,树脂转移成型(RTM),反应注射成型(RIM)和细丝绕组中。一些常用的热眠器包括:

有数百种不同的热塑性和热固性。根据比较的特定材料,它们的性质几乎相同或大不相同。在下面的讨论中,我们将重点介绍两个类别的聚合物之间的典型差异,而不是普遍的差异。
热塑性塑料由长,线性或分支的聚合物链组成,这些链不会在化学上相互交联,形成可以是无定形或半晶的结构。这会导致相对松散的纠缠布置,从而具有灵活性和恢复。相比之下,热固体具有密集的交联网络,其中聚合物链被永久粘合。这个刚性,互锁的框架增强了热固体的耐热性和结构稳定性。
热偏转温度(HDT)测量塑料在升高温度下在负载下保持其形状的能力。该参数与材料的分子结构密切相关,将热塑性塑料与热塑性区分开。热塑性塑料(由线性或弱分支链组成)通常表现出较低的HDT值,远低于其熔点。例如,即使其熔点约为260°C,PA66尼龙在70°C和90°C之间的负载下开始变形。这种渐进的软化是由于其聚合物链的迁移率会导致,在加热时可能会彼此滑动。相反,由于它们的永久交联结构,诸如环氧树脂等热固体(例如环氧树脂)的尺寸稳定性高达200-300°C或更高。
热固性通常对化学物质,酸和碱具有卓越的抗性。他们高度交联的三维网络可最大程度地减少化学物质的渗透,从而增强了恶劣环境中的材料稳定性。尽管许多热塑性塑料(例如PVDF和PTFE)也具有良好的化学耐药性,但它们相对松散的分子结构使它们在暴露于高度腐蚀性培养基或延长的化学接触时更容易肿胀或降解。
热固性塑料具有高度稳定的结构,即使在长期暴露于高温和腐蚀性环境下,也可以提供出色的耐用性。但是,它们具有较低的韧性,并且可能在低温或高影响力负载下破裂或断裂。此外,一旦治愈,它们就无法通过加热重新处理。如果损坏,通常必须更换它们而不是修复或回收,这可以看作是某些长期应用中的限制。
相比之下,热塑料由于物理纠缠的聚合物链提供了出色的韧性和抗冲击力。这种结构允许明显的变形能力,并可以重复进行熔化和重塑以进行修复或回收。但是,它们的性能可能在持续的高温或反复的机械应力下逐渐降解。
热塑性塑料通常在颜色,透明度和细节方面具有更大的灵活性和多功能性。传统上,它们在消费产品中很受欢迎,可以实现高质量的饰面。相反,热固性塑料的重点是结构强度和耐用性。尽管它们的外观通常更固定,但轮辋和RTM流程提供了一个独特的机会来确保优越的美学。在注入热固性树脂之前,许多RIM/RTM技术允许在涂层和塑料表面之间产生强烈的粘附,从而可以在涂料和绘画之前进行内涂层和涂漆。这种牢固的纽带有助于防止诸如碎屑,剥落,破裂和其他注入成型缺陷等问题。
此外,某些热固性材料(例如环氧树脂)的粘度较低,使它们甚至可以捕获最小的美学细节,例如复杂的图案或添加徽标。这通常会产生细节详细的纹理,高光泽度和出色的视觉吸引力。
热塑性和热塑性材料均可在各种应用中有效使用。对于某些用途,一种类型的唯一属性使其成为最佳选择,而对于其他类型,两者都可以发挥相似的功能。
热塑性排放应用:
对于需要可回收性,高质量饰面和光学清晰度的应用,这些产品通常是由热塑性制造的。以下是常见用途:
热固性专用应用:
某些应用需要特殊的耐热性,尺寸稳定性以及主要由热固性提供的耐药性。其中包括:
两者都使用的应用:
热塑性塑料通常在原材料和加工方面更具成本效益。它们的配方相对简单,通常需要更少的交联剂,固化剂或其他填充剂。它们可以重新启动和重新处理,这使得生产周期较短,并支持具有相对较低工具和能量费用的大量生产。此外,任何废料材料都可以回收利用,从而进一步降低生产成本。
相比之下,热固性塑料通常具有较高的材料成本,尤其是对于环氧树脂等特种树脂。他们的处理涉及化学交联的固化步骤,化学交联需要专门的设备和模具以及更严格的过程控制。此外,一旦治愈,就无法重新加工或回收热固性,从而导致更高的物质废物和处置成本。
到目前为止,我们认为您对热塑性塑料和热固性塑料之间的差异有整体理解。这是一个简明的细分,可帮助您确定哪种材料可能是满足您需求的最佳选择:
如果:,请选择热塑性塑料
如果:
热塑性塑料与热固性塑料可快速概述聚合物基材料之间的差异。但是,有数百种单独的热塑性和热固性,每种材料具有特定的特性。因为有很多选择,因此在选择塑料之前有帮助。
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聚酯是热塑性或热固件?
聚酯包括不同类型的聚合物。例如,聚对苯二甲酸酯(PET)是一种在饮料瓶和纺织品中广泛用于的热塑性,而不饱和聚酯树脂(UPR)或乙烯基酯树脂经常用于纤维纤维增强的塑料。答案取决于相关聚酯的特定类型。
如果热塑料重新加热会发生什么?
热固性塑料由于在固化过程中形成的永久性交联结构而重新加热后无法融化或软化。取而代之的是,即使在升高的温度下,它们也保持着坚固的结构,如果暴露于过多的热量,它们将分解或char。
轴承是支撑和引导旋转或移动部件(例如轴)的机械部件。它减少了摩擦并允许更平稳的旋转,从而降低了能耗。轴承还将载荷从旋转元件传递到外壳或框架,并且该载荷可以是径向的、轴向的或两者的组合。此外,轴承将零件的运动限制在预定方向,确保稳定性和精度。
剪切模量,有时称为刚性模量,是一种基本材料特性,可在受剪切力时测量材料的刚性。用日常的话来说,它描述了一种物质在与另一部分平行滑动时塑造变化的耐药性。在本文中,我们将解释什么是剪切模量,计算方式以及与其他弹性模量的比较以及现实世界工程示例的比较。 什么是剪切模量? 在图中,将块固定在底部,同时平行于顶表面施加力F。该力导致水平位移ΔX,块变形为倾斜的形状。倾斜角θ表示剪切应变(γ),它描述了形状的变形程度。 剪切应力(τ)是施加的力除以表面积A的作用:力的作用: τ= f / a 剪切应变(γ)是水平位移与块高度的比率: γ=ΔX / L(对于小角度,弧度中的θ≈γ) 剪切模量(g)有时用μ或s表示,可以测量材料对这种类型的失真的耐药性。它被定义为剪切应力与剪切应变的比率: g =τ /γ=(f / a) /(Δx / l)=(f·l) /(a·Δx) 在SI系统中,剪切模量的单位是Pascal(PA),它等于每平方米牛顿一个(N/m²)。由于Pascal是一个很小的单元,因此实心材料的剪切模量通常很大。因此,工程师和科学家通常在Gigapascals(GPA)中表达G,其中1 GPA =10⁹PA。 剪切模量值 下表显示了常见材料的典型剪切模量值: 材料剪切模量(GPA)铝26–27黄铜35–41碳钢79–82铜44–48带领5–6不锈钢74–79锡〜18钛(纯)41–45具体的8–12玻璃(苏打石)26–30木材(道格拉斯冷杉)0.6–1.2尼龙(未填充)0.7–1.1聚碳酸酯0.8–0.9聚乙烯0.1–0.3橡皮0.0003–0.001钻石480–520 这些数字显示了刚性有多少材料。金属倾向于在数十千兆内的剪切模量。陶瓷和玻璃的范围相似,而混凝土却低一些。塑料通常大约1 GPA或更少。甚至更柔软的是橡胶和弹性体,仅在巨型范围内具有剪切模量。在最顶部,钻石达到了数百个千斤顶,是最僵硬的材料之一。 具有高剪切模量的材料强烈抵抗变形或扭曲。这就是为什么钢和钛合金在桥梁,建筑物和飞机框架等结构中至关重要的原因。它们的刚度可防止横梁和紧固件在重载下弯曲或剪切。玻璃和陶瓷虽然脆弱,但也受益于相对较高的模量。它可以帮助他们在镜头和半导体晶圆等应用中保持精确的形状。钻石具有很高的剪切模量,即使在大力下,也几乎没有弹性应变。这就是为什么钻石切割工具保持锋利的原因。 另一方面,当灵活性是一个优势时,选择具有低剪切模量的材料。橡胶和其他弹性体用于振动阻尼器,密封件和地震底座隔离器,因为它们的柔软度使它们可以轻松剪切并吸收能量。聚合物(例如聚乙烯或尼龙)在柔韧性和强度之间取得了平衡,这就是为什么它们被广泛用于轻质结构和耐冲击的部分。即使是木材等天然材料也会显示出强烈的方向差异:在整个谷物上,其剪切模量也远低于其沿谷物,并且建筑商需要考虑到这一点,以免在剪切力下裂开。 剪切模量计算 可以使用不同的测试方法来确定剪切模量G,并且选择取决于材料以及您是否需要静态还是动态值。对于金属和其他各向同性固体,一种常见的方法是在杆上或薄壁管上进行静态扭转测试。扭转角与施加扭矩的斜率给出了G。ASTME143指定了结构材料的室温程序。 对于动态测量,可以使用扭转摆:测量样品 - 质量系统的振荡周期,并将其与(复杂的)剪切模量相关联。 ASTM D2236是描述这种塑料方法的旧标准。 对于纤维增强的复合材料,使用V-网状方法(例如ASTM D5379(iosipescu))和ASTM D7078(V-Notched Rail剪切)获得了平面内剪切模量。 ASTM D4255(轨道剪切)也广泛用于聚合物矩阵复合材料。 请注意,ASTM A938是用于评估扭转性能的金属线的扭转测试(例如延性);它不是确定G的标准方法。 有时G不会直接测量G,而是根据其他数据计算得出的。用于各向同性材料杨的模量e和泊松的比例ν, g = e 2 (( 1 + […]
随着各行业对复杂形状和高精度零件的需求日益增加,加上新材料的应用,传统的三轴加工已无法满足这些需求。因此,CNC(计算机数控)多轴加工技术迅速发展。如今,最先进的数控机床可以实现多达 12 个轴的同时控制。其中,五轴机床最为流行,应用最为广泛。
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