热固性和热塑性材料的比较研究

热固性和热塑性塑料是聚合物粉末的两种不同形式，它们根据它们在对热量施加反应时的行为而有所区别。

介绍—热固性塑料与热塑性塑料

两者之间的主要区别在于，热固性塑料是一种加热时会增强的材料，但在初始成型后不能再成型或加热，而热塑性塑料可以根据需要重新加热、再成型和冷却，而不会引起任何化学变化。由于这些物理和化学特性，热塑性材料具有低熔点，而热固性产品可以承受更高的温度而不会损失其结构完整性。 在本文中，将介绍每种类型的热固性聚合物的用途和应用，包括对每种类型的相对优势和局限性的总结。

什么是热固性塑料？

塑料是当今用于制造商品的最常见材料之一，从您打字的键盘到国际空间站——塑料都在这里。那么，可以将笔这样简单的东西制成的塑料如何创造出如此复杂的东西，使其能够承受过热和腐蚀等严格的物理和化学因素呢？答案是热固性塑料或热固性塑料。热固性塑料是独一无二的，与热塑性塑料等传统塑料材料有很大不同，那么热塑性塑料和热固性塑料有什么区别呢？与暴露于过热时会熔化和变形的传统热塑性部件不同，热固性部件顾名思义在初始热处理后会固定其物理和化学特性，因此不再受到额外热暴露的影响。这个过程非常类似于煮鸡蛋。一旦鸡蛋煮沸，额外的再加热不会导致变形——类似于与热固性部件相关的固化过程。在初始热成型后，热固性材料表现出的耐热、耐腐蚀和耐机械蠕变能力使其非常适合用于需要严格公差和出色的强度重量特性同时暴露在高温下的部件。

热固性塑料的应用

热固性塑料提供增强的热稳定性、耐化学性和结构完整性的高性能组合。热固性部件广泛用于各行各业——由于具有出色的化学和热稳定性以及出色的强度、硬度和成型性，因此被用于汽车、家电、电气、照明和能源市场。 热固性塑料复合材料能够以非常低的成本满足各种生产材料的规格。它们的使用允许以高产量制造各种小型和大型零件，同时保持它们在批次之间始终如一的可重复性。当复杂的几何形状无法通过金属制造或使用热塑性塑料但可以在模具中制造时，热固性塑料提供了一种替代工艺。热固性塑料在所有环境和温度下都能保持稳定性。

热固性塑料的优点

使用热固性塑料有许多优点。与热塑性塑料不同，它们即使在加热时也能保持强度和形状。这使得热固性塑料非常适合生产永久性部件和大型实体形状。此外，这些组件具有出色的强度属性（尽管它们很脆），并且在暴露于更高的工作温度时不会显着降低强度。 热固性塑料在制造商中越来越受欢迎，他们已转而使用热固性塑料作为金属部件的低成本替代品。 与金属塑料相比，热固性塑料的优势包括：

• 可用的模内公差
• 颜色和表面处理的选择
• 高强度重量比和性能
• 出色的介电强度
• 低导热性和微波透明性
• 耐腐蚀和防水
• 降低工具/设置成本
• 与使用金属制造相比，生产成本更低

热固性塑料的缺点

使用热固性塑料有一些缺点，因为材料性能不如热塑性塑料。 材料的低初始粘度导致飞边和二次操作的需要。此外，低抗拉强度和延展性往往会导致零件需要厚壁设计。热固性塑料中使用的化合物是反应性体系，会影响有用的保质期。批处理过程可能会表现出更大的差异和批次之间的一致性降低。材料中高含量的某些​​填料可能会导致工具过度磨损。产品质量取决于模塑周期中建立的交联程度。2个 表 1：热固性材料的优缺点

热固塑料优点2	热固性缺点2
更耐高温	不可回收。
硬而刚	表面光洁度要困难得多。
出色的美学饰面	无法重塑或重塑。
机械性能高	外壳更换的导热性差。
高性价比	当用于高振动应用时，材料的刚性会导致产品故障。
出色的尺寸稳定性

热固性材料类型和热固性材料清单

热固性聚合物由各种类型的材料制成，在塑料制造行业中发挥着关键作用和应用。两种热固性模塑料工艺是反应注射成型 ( RIM ) 和树脂传递成型 (RTM)。 复合热固性材料由基质和分散的、纤维状或连续的第二相组成。浇铸树脂包括催化剂或硬化剂。热固性电气树脂和电子级产品用于灌封或封装化合物、导电粘合剂和介电密封剂。1个 导热化合物旨在在组件之间或成品电子产品内的基板上形成导热层。热固性清洗化合物用于在不同颜色或成分的运行之间清洁成型机。间隙填充产品用于填充要粘合或密封的两个表面之间的间隙或空间。1个 塑料制造行业中使用的特定类型的热固性材料包括：

RIM 热固性塑料：

• pDCPD（聚双环戊二烯）
• 聚氨酯
• 聚脲
• 结构泡沫

RTM 热固性塑料（玻璃纤维增​​强）：

• 聚酯纤维
• 乙烯基酯
• 聚酰亚胺

其他类型的热固性塑料和热固性树脂：

• 环氧树脂（如碳纤维环氧树脂）
• 酚类
• 双马来酰亚胺 (BMI)
• 含氟聚合物
• 聚四氟乙烯 (PTFE)
• 聚偏二氟乙烯 (PVDF)
• 三聚氰胺
• 硅酮
• 脲醛树脂

什么是热塑性塑料？

如前所述，塑料被广泛认为是化学在现实世界中的应用。从塑料容器、瓶子和救生医疗设备到航空航天部件，塑料是一种在我们周围应用广泛的材料。热塑性聚合物就是这样一种塑料，以其多功能性和可回收性而著称。当称为单体的重复单元连接成链或支链时，就会形成热塑性聚合物。 热塑性塑料颗粒在加热时会软化，并随着更多的热量供应而变得更易流动。固化过程是 100% 可逆的，因为没有发生化学键合。这一特性使热塑性塑料能够在不对材料的物理特性产生负面影响的情况下进行重塑和回收。有多种热塑性树脂可提供各种性能优势，但大多数常用材料都具有高强度、抗收缩性和易弯曲性。根据树脂的不同，热塑性塑料可用于塑料袋等低应力应用，也可用于高应力机械部件。热塑性聚合物的例子包括聚乙烯、PVC 和尼龙。 1个

热塑性塑料的应用

在现代城市中可能存在的污染、酸性环境中，钢制管道系统往往容易生锈或腐蚀，因此需要特殊的防腐蚀措施。与保护暴露在这些恶劣环境中的钢管系统相关的成本可能很高。热塑性塑料被认为是使这些成本最小化的有利替代品。热塑性塑料的某些特性使其成为合适的替代材料：

• 它们能够承受腐蚀性材料和腐蚀性环境。
• 能够携带极端温度（热或冷）的材料。
• 它们几乎可以处理任何类型的流体输送应用。

用于生产这些管道的常用材料是 PVC 或 CPVC。其他材料包括聚丙烯、PVDF、ABS、尼龙和聚乙烯。聚乙烯储气罐用于运输天然气，用于住宅和商业应用。 热塑性塑料的其他常见应用包括用于封装刚性物体（如电气设备）的高压聚乙烯。低压聚乙烯非常有弹性，是绝缘电缆的理想选择。聚酰胺最常与绳索和皮带的生产联系在一起。

热塑性塑料的优缺点

热塑性塑料的主要优势在于其广泛的应用。热塑性塑料是高强度、轻质材料，加工成本相对较低。此外，热塑性部件相对容易以大批量和高精度制造。 使用热塑性塑料代替金属等材料的主要缺点是它们的熔点相对较低。某些类型的劣质热塑性塑料在长时间暴露在阳光下时会熔化。此外，热塑性塑料对有机溶剂、碳氢化合物和高极性溶剂的耐受性较差。 热塑性塑料容易发生蠕变，当材料在长期应力载荷下拉伸和变弱时，就会发生蠕变。材料的较低熔化温度进一步加剧了蠕变的敏感性。其他类型的热塑性塑料，例如复合材料，在高应力条件下会断裂而不是变形。 表 2：热塑性材料的优缺点

热塑性优点	热塑性缺点
对金属有极强的附着力	重新加热时可能会软化
高可回收
卓越的抗冲击性
可以重塑和重塑
优异的耐腐蚀性
防滑增强
耐洗涤剂和耐化学性	可能比热固性塑料更贵
涂膜的柔韧性和伸长率
电气绝缘
贴片电阻
美观的饰面
卓越的耐腐蚀性