Θερμοπλαστικά Πολυμερή

Τα θερμοπλαστικά πολυμερή μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες:άμορφα πολυμερή και κρυσταλλικά πολυμερή. Προκειμένου να είναι πιο ανθεκτικά στη χημική επίθεση από το χωράφι, το υδραυλικό λάδι και το προϊόν αφαίρεσης χρωμάτων, η πλειονότητα των θερμοπλαστικών που είναι κατάλληλα για χρήση ως μήτρα για σύνθετα υλικά υψηλής απόδοσης περιλαμβάνουν κάποιο βαθμό κρυσταλλικότητας στον δομικό σχεδιασμό τους.

Ιδιότητες θερμοπλαστικών πολυμερών 

• Οι ίνες γυαλιού χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της ευθραυστότητας των πολυμερών πολυαμιδίου. Αυξημένες αντοχές εφελκυσμού κατά τρεις συντελεστές, καθώς και αύξηση της θερμοκρασίας εκτροπής θερμότητας από 150 σε 500 βαθμούς Φαρενάιτ.
• Οι φυσικές ιδιότητες των πολυανθρακικών ενώσεων με φορτία ινών υάλου 10, 20, 30 και 40% έχουν βελτιωθεί σημαντικά.
• Το θειούχο πολυφαινυλένιο, το πολυπροπυλένιο και η πολυαιθεροσουλφόνη είναι μεταξύ των άλλων πολυμερών που επωφελούνται από τη συμπερίληψη ινών γυαλιού στη σύνθεσή τους.
• Τα πολυμερή που χρησιμοποιούνται σε δομικές εφαρμογές επιλέγονται συνήθως ως υποκατάστατα μεταλλικών υλικών. Σε γενικές γραμμές, μια παρόμοια αντικατάσταση ενός συστατικού πολυμερούς για ένα μεταλλικό τμήμα θα έχει ως αποτέλεσμα εξοικονόμηση βάρους επίσης.

Επιπλέον, τα πολυμερή μπορούν εύκολα να διαμορφωθούν σε σχήματα που είναι δύσκολο να παραχθούν με μέταλλα, καθιστώντας τα μια εξαιρετική εναλλακτική λύση στα μέταλλα. Με τη χρήση ενός πολυμερούς, ο μηχανικός μπορεί να δημιουργήσει ένα ελκυστικό σχήμα που ευνοεί τη διαμόρφωση πλαστικού, ενώ εξοικονομεί χρήματα και βάρος και βελτιώνει την εμφάνιση του προϊόντος. Επιπλέον, επειδή το πολυμερές τμήμα δεν απαιτεί βαφή για αντιδιαβρωτική προστασία, όπως θα συνέβαινε με ένα αντίστοιχο μεταλλικό τμήμα, μπορεί να επιτευχθεί εξοικονόμηση κόστους. Οι μηχανικές απαιτήσεις, καθώς και η θερμοκρασία και το χημικό περιβάλλον του περιβάλλοντος τελικής χρήσης, θα ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή του συγκεκριμένου πολυμερούς.

Τύποι θερμοπλαστικών πολυμερών

Τα θερμοπλαστικά πολυαιθυλένιο (PE), πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) και πολυστυρένιο (PS) είναι οι τρεις κύριοι τύποι θερμοπλαστικών που χρησιμοποιούνται στις συσκευασίες. Ακρυλικά, πολυεστέρες, πολυϊμίδια, φθοροπολυμερή και νάιλον είναι μερικοί από τους άλλους διαθέσιμους τύπους θερμοπλαστικών.

Όλα αυτά τα είδη έχουν την ιδιότητα να λιώνουν πολλές φορές και να αναδιαμορφώνονται σε μια ποικιλία διαφορετικών σχημάτων. Για παράδειγμα, ένα κύπελλο αφρού είναι ένα θερμοπλαστικό υλικό που, όταν θερμαίνεται, μπορεί να μετατραπεί σε ένα πιάτο διαφόρων σχημάτων.

Πλεονεκτήματα των θερμοπλαστικών πολυμερών

• Λόγω της αντοχής, της ακαμψίας και της αντοχής σε κρούση, καθώς και της ελαφριάς φύσης τους, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως υποκατάστατο μετάλλου.
• Η προσθήκη ορισμένων χημικών επιβραδυντικών φλόγας στα θερμοπλαστικά τους επιτρέπει να πληρούν τα κριτήρια ασφαλείας για χρήση στην κατασκευή αεροπλάνων και βαγονιών, μεταξύ άλλων.
• Τα πολυμερή χαρακτηρίζονται είτε ως θερμοπλαστικά είτε ως θερμοσκληρυντικά με βάση τη συμπεριφορά τους όταν υποβάλλονται σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας.
•  Τα θερμοπλαστικά πολυμερή διαθέτουν γραμμικές και διακλαδιζόμενες δομές που μαλακώνουν όταν θερμαίνονται και άκαμπτα όταν ψύχονται.
• Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εφαρμογές.
•  Τα θερμοσκληρυνόμενα πολυμερή, από την άλλη πλευρά, μόλις σκληρυνθούν, δεν θα μαλακώσουν όταν θερμανθούν επειδή οι δομές τους είναι διασταυρούμενες και δικτυωμένες μεταξύ τους
• Η χρήση θερμοπλαστικών είναι σχεδόν αναπόφευκτη στη σημερινή κοινωνία. Βρίσκονται παντού, από υλικά συσκευασίας και αποθήκευσης έως καταναλωτικά είδη, ιατρικό εξοπλισμό έως ανταλλακτικά μηχανών, ηλεκτρικά/ηλεκτρονικά εξαρτήματα μέχρι καλύμματα αυτοκινήτων.

Εφαρμογές θερμοπλαστικών πολυμερών

Τα θερμοπλαστικά πολυμερή χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς:-

1. Κατασκευή αυτοκινήτων:Όσον αφορά τη χρήση θερμοπλαστικών, ο τομέας των αυτοκινήτων βρίσκεται στην κορυφή της λίστας. Το πολυπροπυλένιο είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα χημικά σε αυτήν την επιχείρηση, αντιπροσωπεύοντας ένα σημαντικό μέρος της συνολικής χρήσης. Λόγω της αυξημένης αντοχής, της ακαμψίας και της θερμικής του χωρητικότητας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε προφυλακτήρες αυτοκινήτων και κουτιά μπαταριών, μεταξύ άλλων εφαρμογών.

Τα νάιλον χρησιμοποιούνται σε μηχανικές εφαρμογές λόγω της υψηλής αντοχής, ανθεκτικότητας και αντοχής τους στη φθορά. Ως εκ τούτου, το υλικό χρησιμοποιείται στην παραγωγή τροχών μετάδοσης κίνησης, περιβλημάτων ηλεκτρικών εργαλείων και άλλων μηχανικών εξαρτημάτων.

1. Κλωστοϋφαντουργία (κατασκευή κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων) :  Τα θερμοπλαστικά πολυμερή με υψηλή θερμική αντίσταση χρησιμοποιούνται για ηλεκτρική μόνωση στη μετάδοση και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας. Μεταξύ των υλικών που χρησιμοποιούνται για το σκοπό αυτό είναι το πολυστυρένιο (με τη μορφή αφρού διογκωμένης πολυστερίνης), το πολυπροπυλένιο και το χλωριούχο πολυβινύλιο (PVC).
2. Ιατρικές συσκευές:Τα θερμοπλαστικά ελαστομερή χρησιμοποιούνται συχνά σε ιατρικές συσκευές λόγω του υψηλού βαθμού καθαρότητας, της δυνατότητας ανακύκλωσης, της μεγάλης ελαστικότητας, της ευκολίας αποστείρωσης και του λογικού κόστους τους. Χρησιμοποιούνται επίσης σε μια ποικιλία άλλων εφαρμογών.

Συμπέρασμα

Τα θερμοπλαστικά πολυμερή μεταβάλλονται δραματικά όταν θερμαίνεται πάνω από τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου και ψύχεται κάτω από το σημείο τήξης του, χωρίς αντίστοιχη αλλαγή φάσης. Όταν επιτυγχάνονται θερμοκρασίες κάτω από τη θερμοκρασία μετάπτωσης υάλου, ορισμένα θερμοπλαστικά δεν κρυσταλλώνονται πλήρως, διατηρώντας μέρος ή όλα τα άμορφα χαρακτηριστικά τους. Όταν απαιτείται μεγάλη οπτική διαύγεια, χρησιμοποιούνται άμορφα και ημι-άμορφα πλαστικά επειδή το φως διασκορπίζεται σε μεγάλο βαθμό από κρυσταλλίτες που είναι μεγαλύτεροι από το μήκος κύματος του φωτός που μεταδίδεται. Επειδή δεν έχουν κρυσταλλική δομή, τα άμορφα και ημι-άμορφα πλαστικά είναι λιγότερο ανθεκτικά στη χημική επίθεση και στο σπάσιμο του περιβαλλοντικού στρες από τα κρυσταλλικά πολυμερή.