تحقیق مقاله پلاستیک های گرما سخت

پلاستیک گرما سخت با واکنش شیمیایی دو مرحله ای تهیه می شود . در اولین مرحله ، مولکولهای دراز زنجیرگونه ای ، شبیه آنچه برای پلاستیکهای گرمانرم ذکر شد ، تشکیل می شود که همچنان قابلیت انجام واکنش دیگری را دارد. مرحله دوم واکنش یعنی ایجاد اتصالات عرضی بین زنجیرها در خلال عملیات قالبگیری و در اثر اعمال حرارت و فشار صورت می گیرد . قطعه حاصل ، پس از سرد شدن سخت به نظر می رسد ، در حالی که از نظر ساختمانی شبکه مولکولی متراکمی در آن ایجاد شده است . در مرحله دوم واکنش ، زنجیرهای دراز مولکولی با پیوندهایی قوی به یکدیگر متصل        می شوند و ماده نمی تواند در اثر حرارت ، دوباره نرم و روان شود. اگر حرارت دادن افزایش یابد ، ماده تخریب مولکولی شده به زغال مبدل می شود. این رفتار را می توان به تخم مرغ سفت شده در آب جوش تشبیه کرد که وقتی خنک می شود سخت است ودر اثر حرارت دادن مجدد نیز ، نرم نمی شود. پیوندهای عرضی بین زنجیره های پلیمر ، پیوندهای شیمیایی قویی هستند ؛ به همین دلیل مواد گرماسخت دو مشخصه بارز سخت و مستقل بودن خواص مکانیکی از حرارت را دارا می باشند . فنل فرم آلدیید ، اوره فرم آلدیید ، اپوکسی ها و برخی از پلی استرها جزو مواد گرماسخت محسوب می شوند.

گرماسختها

درسالهای اخیر ، به صنعت رو به افول مواد گرماسخت توجه دوباره ای مبذول شده است. بازار کلی مواد گرماسخت در اروپای غربی به دلایلی سیر نزولی داشته است که یکی از آنها قدیمی بودن گرماسختها  وتولید به روشهای سنتی وبا سرعت کم است . دلیل دیگر ورود پلاستیکهای مهندسی مقاوم در برابر دمای زیاد به بازار و نیاز به ساخت قطعاتی بسیار کوچک خصوصاً در صنعت الکترونیک بوده است . اما امروزه گرماسختها رقابت با گرمانرمها را آغاز کرده و خصوصیات خوبی مانند رنگ پذیری ، سهولت روان شدن و شکل گیری در قالب را به همراه خواص عالی دیگر عرضه می کنند.

 امروزه ، مواد فنلیک مخصوص قالبگیری همرا با گرانولهایی از مواد گرماسخت بر پایه اوره ، ملامین و پلی استرهای اشباع نشده ( UP ) و رزینهای اپوکسی – که قابلیت به آسانی روان شدن را دارند – استخوان بندی کاربردهای مهندسی متعددی را تشکیل می دهند که نیاز به عدم ذوب شدن ، مقاومت شیمیایی و حرارتی ، سفتی ، سختی سطحی ، استحکام ابعادی زیاد و قابلیت اشتعال پذیری اندک ، از مشخصه های بارز آنهاست . در بسیاری از موارد ، حتی ترکیبی از خواص گرماسختها نیز نمی تواند با گرما نرمهای مهندسی مانند پلی آمیدها ، پلی کربنا تها ، پلی فنیلن اکساید ( PPO)، پلی اتیلن ترفتالات ( PET ) ، پلی بوتیلن ترفتالات ( PBT) ، استال ، حتی گرمانرمهای گران قیمتی مثل پلی سولفون ، پلی اتر سولفون و پلی اتراترکتون ( PEEK) رقابت کند.

پلاستیکهای گرماسخت   

آمینوها

 دو نوع آمینو پلاستیک موجود است: اوره فرم آلدیید و ملامین فرم آلدیید . اینها موادی سخت و محکم با مقاومت سایشی خوب و خواص مکانیکی کاملاً مناسب تا دمای C 100 است. اوره فرم آلدیید نسبتاً ارزان است ؛ اما به علت خاصیت جذب رطوبت ، استحکام ابعادی آن پایین است و معمولاً برای ساخت در بطری ، کلید برق ، دو شاخه برق ، دسته ظروف ، ابزار و سینی پلاستیکی به کار می رود . قدرت جذب رطوبت ملامین فرم آلدیید کمتر و مقاومت آن در مقابل مواد شیمیایی و درجه حرارت بیشتر بوده معمولاً در ساخت روکش میز ، ورقه های پوشش سطوح و اسکلت الکتریکی به کار می رود.

فنولیکها

 فنل – فرم آلدیید ( باکلیت ) یکی از قدیمی ترین مواد مصنوعی موجود است که محکم ، سخت و شکننده بوده مقاومتی خوب در مقابل خزش داشته خواص الکتریکی بسیار خوبی نشان می دهد . متاسفانه این ماده فقط در رنگهای تیره موجود و نسبت به قلیاها و عوامل اکسید کننده آسیب پذیر است. از کاربردهای عمومی آن ، ساخت لوازم برقی خانگی ، دسته ی دیگ ، تیغه یا پره های خنک کننده ها ، دسته ی اتو و اجزای پمپ است.

پلی یورتان ها

این ماده به سه شکل اسفنجی سخت ، اسفنجی نرم و کشسان وجود دارد. از مشخصات بارز آن ، مقاومت و استحکام بالا و مقاومت خوب در برابر مواد شیمیایی و سایش است. از اسفنج سخت به صورت وسیعی به عنوان عایق استفاده می شود. اسفنج نرم در مبلمان و نوع کشسان پلی یورتان در ساخت تایرهای توپر و قطعات ضربه گیر کاربرد دارد.

پلی استر ها

 اصلی ترین کاربرد آن ، به عنوان زمینه در برگیرنده الیاف شیشه استحکام بخش است و به اشکال مختلفی در می آید . به عنوان ماده پرکاربردی که هر کسی با آن می تواند کارکند معروف است و برای ساخت قایقهای کوچک ، ظروف مخصوص نگهداری مواد شیمیایی ، مخازن ، کیف و وسایل یدکی ، ابزارخودروها و نظایر آن به کار می رود.

اپوکسایدها

 رزینهای اپوکسی از سایر مواد گرماسخت ( مانند پلی استر ) گرانتر است ؛ اما معمولاً به دلیل مزایایی نظیر چقرمگی بهتر ، آبرفتگی کمتر در حین پخت ، مقاومت بهتر در برابر شرایط جوی و جذب رطوبت کمتر ، ترجیح داده می شود . کاربرد اصلی آن در صنعت هواپیماسازی است ؛ زیرا ترکیب خوبی از خواص را در تلفیق با الیاف استحکام دهنده ارائه می دهد. محدوده درجه ی حرارت کار با آن 25- تا 150 درجه سانتی گراد است .

رفتارمکانیکی مواد مرکب

رفتار پلاستیک های استحکام یافته با الیاف در اثر تغییر شکل

پلاسیتک استحکام یافته ، از دو جزء اصلی تشکیل شده : اول ، زمینه که ممکن است از مواد گرمانرم یا گرماسخت باشد ؛ دوم پر کننده ی استحکام بخشی که معمولا به صورت لیف است . انواع مختلفی از ترکیبها ، امکان پذیر است. بطور کلی ، زمینه مقاومت کمتری در مقایسه با جزء دوم – که شکننده و سخت تر است – دارد. برای بهره برداری بهینه از استحکام بخشی الیاف ، باید بیشترین مقدار از تنش اعمال شده را ، آنها تحمل کنند. نقش زمینه حمایت از الیاف است و بار اعمال شده خارجی را به صورت برشی از فصل مشترک لیف – زمینه به الیاف منتقل می کند . چون الیاف و زمینه از نظر ساختمانی و خواص ، کاملاً متفاوت است ، بهتر است جداگانه مطالعه شود.

انواع استحکام دهنده ها

از پر کننده های استحکام بخش ، معمولا به صورت الیاف و همچنین ذرات        ( مثلا کره های شیشه ای ) استفاده می شود. طیف گسترده ای از مواد بی شکل و بلوری به عنوان الیاف استحکام دهنده به کار می رود که اهم آنها عبارت است از : الیاف شیشه کربن ، و سیلیکا . در سالها اخیر با استفاده از پلیمرهای مصنوعی  ، الیاف مستحکمی تولید شده است ؛ مانند : الیاف کولار       ( از پلی آمیدهای معطره ) و الیاف پلی اتیلن تر فتالیت .

انواع زمینه ها

زمینه به کار رفته در پلاستیک استحکام یافت ممکن است گرما سخت یا گرما نرم باشد .

گرما سخت ها

در گذشته تقریباً تمام گرما سختهایی که در قالبگیری استفاده می شد مواد مرکبی حاوی پر کننده هایی مثل : آرد ، چوب ، میکا و سلولز و ...بود که مقاومتشان را افزایش می داد . اما به آنها معمولاً مواد استحکام یافته گفته نمی شود زیرا حاوی الیاف استحکام دهنده نیست .

امروزه رزینای گرما سختی که همراه با الیاف استحکام دهنده شیشه به طور فراوانی به کار می رود رزینهای پلی استر اشباع نشده و در مقیاس کمتری رزینهای اپوکسی است . مهمترین ویژگی مثبت این مواد آن است که حین ایجاد شبکه های مولکولی و پیوندهای عرضی ، مواد فراری آزاد نکرده امکان قالبگیری آنها در دمای اتاق و شار کم ، وجود دارد .