热塑性塑料vs.热固性聚合物:性能，加工和应用gydF4y2Ba

热塑性塑料和热固性聚合物是经过不同生产工艺并根据组成材料和生产方法产生各种性能的塑料类型。术语热塑性和热固性表示材料如何或可以在变化的温度[1]下加工。gydF4y2Ba

主要的物理差异是它们对高温的反应。当加热到熔点时，热塑性塑料软化成液体形式。因此，固化过程是可逆的，这意味着它们可以重塑和回收。另一方面，热固性聚合物在固化过程中形成交联结构，防止它们被熔化和重塑。gydF4y2Ba

打个比方，想想gydF4y2Ba热固性材料gydF4y2Ba就像混凝土一样，一旦凝固，gydF4y2Ba它们永远不会回到液态gydF4y2Ba(不可逆过程)。而gydF4y2Ba热塑性塑料gydF4y2Ba都像水一样，他们能吗gydF4y2Ba之间的过渡gydF4y2Ba冰gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba水gydF4y2Ba加热:通过加热或去除热量gydF4y2Ba(可逆过程)。gydF4y2Ba

在这里，你将了解到:gydF4y2Ba

什么是热塑性塑料和热固性塑料gydF4y2Ba
什么是交联，以及它如何区分热塑性塑料和热固性塑料gydF4y2Ba
热塑性塑料和热固性塑料的性质gydF4y2Ba
热塑性塑料和热固性塑料的加工gydF4y2Ba
材料及相关技术应用gydF4y2Ba

什么是热塑性塑料?gydF4y2Ba

热塑性塑料是一种树脂，在室温下是固体，但加热后变成塑料和软的gydF4y2Ba，由于晶体熔化或由于越过玻璃化转变温度(TgydF4y2Ba_ggydF4y2Ba)．在加工过程中，通常通过注射成型或吹塑成型过程，热塑性塑料采用模具的形状，将它们作为熔体倒入其中，并冷却凝固成所需的形状。热塑性塑料的重要方面是它们gydF4y2Ba可逆性gydF4y2Ba即重新加热、再次融化和改变形状的能力。这允许对相同的材料进行额外的加工，即使在被制备为固体之后。挤压、热成型和注射成型等工艺依赖于这种树脂的性能。一些常见的热塑性材料包括gydF4y2Ba聚乙烯(PE)gydF4y2Ba，gydF4y2Ba聚碳酸酯(PC)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba聚氯乙烯(PVC)gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

然而，像任何其他材料一样，热塑性塑料也有其局限性。如果经受极高的温度，材料可能会不必要地软化、变形，并失去一些物理性能[2]。gydF4y2Ba

什么是热固性?gydF4y2Ba

热固性树脂或热固性聚合物通常是室温下的液态材料，在加热或化学添加后会不可逆地硬化gydF4y2Ba．当将热固性材料放在模具中并加热时，它会凝固成指定的形状，但这个凝固过程包括形成某些键，称为gydF4y2Ba交联gydF4y2Ba它们将分子固定在适当的位置，并改变材料的基本性质，防止其融化。因此，与热塑性塑料相反，热固性塑料不能回到其初始阶段，使该过程不可逆。热固性热固性在加热后变成gydF4y2Ba集gydF4y2Ba，固定在特定的形式。在过热期间，热固性材料往往不会进入流体相而降解。压缩成型、树脂转移成型、拉挤成型、手工铺层和灯丝缠绕等工艺取决于热固性聚合物的性能。一些常见的热固性产品包括gydF4y2Ba环氧树脂gydF4y2Ba，gydF4y2Ba聚酰亚胺gydF4y2Ba，和酚醛，其中许多在复合材料[2]中是重要的。gydF4y2Ba

什么是交联(固化)?gydF4y2Ba

热固性塑料和热塑性塑料在它们的行为方面有各种不同，但所有这些不同的性质都是由它们化学结构中潜在的基本差异造成的。这种潜在的差异可以从热固性树脂在其聚合物链的整个长度中如何具有特定的点来注意到，这些点可以被化学激活，成为与邻近聚合物分子化学键合反应的一部分。由于所有的热固性材料都带有这样的化学反应点，因此通常情况下，所有类型的热固性材料都有相互连接的倾向。这种在不同的热固性分子之间形成化学链接的过程被称为gydF4y2Ba交联(或固化)gydF4y2Ba．固化后，形成的交联不仅限制了聚合物分子的运动，而且这些分子内的原子比分子间的吸引力受到更大程度的阻碍。gydF4y2Ba

观察热固性塑料和热塑性塑料之间行为差异的另一种方法是通过它们gydF4y2Ba分子量。gydF4y2Ba当我们比较这两种聚合物类型时，热固性聚合物的分子量在固化后急剧增加。已知热塑性塑料的分子量值高于gydF4y2Ba未硫化的gydF4y2Ba热固性材料。然而，当两个热固性物之间发生交联时，聚合物网络几乎是按分子量形成的gydF4y2Ba双gydF4y2Ba两者分开时的重量。随着连接分子数量的增加，其分子量不断上升，超过了热塑性塑料。分子质量的急剧增加导致了材料性质的重大变化，例如熔点的增加。由于交联，分子量不断增加，熔点可以上升，达到超过分解点的点。在这种情况下，热固性聚合物的分子量非常高，在熔化之前就会分解，这就定义了为什么热固性过程是不可逆的。gydF4y2Ba

热塑性塑料与热固性塑料的性能比较gydF4y2Ba

热塑性塑料通常具有高强度、柔韧性和抗收缩性，这取决于树脂的类型(熔化液体形式的聚合物)。它们是多功能材料，可用于从塑料塑料袋到高应力轴承和精密机械零件的任何东西。gydF4y2Ba

热固性塑料通常具有较高的耐化学性和耐热性，以及不易变形的坚固结构。gydF4y2Ba

这里列出了热塑性塑料和热固性塑料在特性和性能方面的区别。注意交联的作用，它是使这些材料相互转移的一个潜在因素。gydF4y2Ba

表1:热塑性塑料vs热固性塑料[3]gydF4y2Ba

特征/属性gydF4y2Ba	热塑性塑料gydF4y2Ba	热固性材料gydF4y2Ba
分子结构gydF4y2Ba	线性聚合物:以直链形式形成的弱分子键gydF4y2Ba	网络聚合物:高水平的交联与强化学分子键gydF4y2Ba
熔点gydF4y2Ba	熔点低于降解温度gydF4y2Ba	熔点高于降解温度gydF4y2Ba
机械gydF4y2Ba	灵活而有弹性。高抗冲击性(比热固性高10倍)。强度来自结晶度gydF4y2Ba	无弹性且易碎。强壮而刚硬。力量来自交联。gydF4y2Ba
聚合gydF4y2Ba	加成聚合:在制造过程中(加工前)进行再聚合gydF4y2Ba	缩聚聚合:在加工过程中聚合gydF4y2Ba
微观结构gydF4y2Ba	固体状态下由坚硬的晶体和弹性的非晶态区域组成gydF4y2Ba	固态由热固性树脂和增强纤维组成gydF4y2Ba
大小gydF4y2Ba	大小用分子量表示gydF4y2Ba	尺寸用交联密度表示gydF4y2Ba
再循环能力gydF4y2Ba	通过加热和/或压力的应用可回收和重复使用gydF4y2Ba	再利用gydF4y2Ba
抗化学腐蚀gydF4y2Ba	高度耐化学性gydF4y2Ba	耐热耐化学性gydF4y2Ba
裂纹修复gydF4y2Ba	裂缝很容易修补gydF4y2Ba	裂缝难以修复gydF4y2Ba
工艺热方面gydF4y2Ba	熔融的热塑性塑料是吸热的gydF4y2Ba	交联热固性材料是放热的gydF4y2Ba
操作温度gydF4y2Ba	连续使用温度(CUT)低于热固性产品gydF4y2Ba	比热塑性塑料更高的CUTgydF4y2Ba
溶解度gydF4y2Ba	能溶于有机溶剂吗gydF4y2Ba	不溶于有机溶剂gydF4y2Ba

热塑性塑料与热固性塑料的加工gydF4y2Ba

热塑性加工gydF4y2Ba

热塑性塑料的加工方法多种多样，包括挤压成型、注射成型、热成型和真空成型。gydF4y2Ba

粒状材料被送入模具，通常以直径约3毫米的球形颗粒的形式。然后将这些颗粒加热到熔点，这需要很高的温度。gydF4y2Ba

由于热塑性塑料是高效的隔热体，固化过程中的冷却比其他塑料需要更长的时间。因此，为了达到高产量，通常采用喷冷水或浸入水浴的方式进行快速冷却。为了冷却热塑性塑料薄膜，冷空气被吹到表面上。塑料在冷却时收缩，收缩率根据材料的不同在0.6%到4%之间变化。冷却和收缩率对材料的结晶和内部结构有明显的影响，这就是为什么热塑性塑料总是指定收缩率。gydF4y2Ba

涉及生产热塑性材料的公司包括:gydF4y2Ba

热固性聚合物加工gydF4y2Ba

热固性树脂在加热下以液态形式加工。固化过程包括添加固化剂、抑制剂、硬化剂或增塑剂到树脂和增强剂或填料，这取决于所需的结果。gydF4y2Ba

最常用的热固性树脂有:gydF4y2Ba

环氧树脂gydF4y2Ba
聚酯gydF4y2Ba
酚醛gydF4y2Ba
硅胶gydF4y2Ba
聚氨酯gydF4y2Ba
聚酰胺gydF4y2Ba

生产热固性高分子材料的公司包括:gydF4y2Ba

热固性高分子复合材料加工gydF4y2Ba

热固性聚合物复合材料采用层压工艺制成，将环氧树脂、硅酮、三聚氰胺等树脂与玻璃、亚麻和石墨等增强基材结合在一起。gydF4y2Ba

在固化之前，将增强基板以其液态形式浸入树脂粘结剂中。一旦装订好，这些材料就会通过烤箱进行部分固化。然后将几张纸堆到所需的厚度，加热并压在一起形成层压板。或者，可以将薄片包裹在一起并加热制成棒材。gydF4y2Ba

生产热固性聚合物基复合材料的公司包括:gydF4y2Ba

热塑性和热固性材料及其应用gydF4y2Ba

热塑性塑料的种类及其应用gydF4y2Ba

热塑性塑料gydF4y2Ba	属性和应用gydF4y2Ba
聚酰胺(尼龙)gydF4y2Ba	坚韧和相对坚硬的材料，用于电动工具外壳，窗帘导轨，轴承，齿轮部件和服装gydF4y2Ba
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，丙烯酸)gydF4y2Ba	坚硬，耐用和坚硬的塑料，抛光到光泽，用于标牌，飞机机身，窗户，浴室水槽和浴缸gydF4y2Ba
聚氯乙烯(PVC)gydF4y2Ba	坚韧耐用的材料，通常用于管道，地板，橱柜，玩具和一般家庭和工业配件gydF4y2Ba
聚丙烯gydF4y2Ba	轻，但坚硬的材料，相当容易划伤，具有优异的耐化学性，用于医疗和实验室设备，绳子，绳子和厨房用具gydF4y2Ba
聚苯乙烯(PS)gydF4y2Ba	轻、硬、硬、脆、防水材料，主要用于刚性包装gydF4y2Ba
聚四氟乙烯(PTFE, Teflon)gydF4y2Ba	非常坚固和灵活的材料，用于不粘锅用具，机器部件，齿轮和垫圈gydF4y2Ba
低密度聚乙烯(LDPE)gydF4y2Ba	坚韧，相对柔软，耐化学物质用于包装，玩具，塑料袋和薄膜包装gydF4y2Ba
高密度聚乙烯(HDPE)gydF4y2Ba	坚硬的耐化学物质，用于家庭用品的塑料瓶和外壳gydF4y2Ba

热固性聚合物的种类及其应用gydF4y2Ba

热固性gydF4y2Ba	属性和应用gydF4y2Ba
环氧树脂gydF4y2Ba	没有额外加固就会变脆的硬材料。用于粘结和粘接材料gydF4y2Ba
三聚氰胺甲醛gydF4y2Ba	坚硬、坚硬、坚固，具有良好的耐化学性和耐水性，用于工作表面的层压板、餐具和电气绝缘gydF4y2Ba
聚酯树脂gydF4y2Ba	硬，硬，易碎时，未叠层。用于封装、粘合和铸造gydF4y2Ba
脲醛gydF4y2Ba	由于其良好的电绝缘性能，主要用于电气设备gydF4y2Ba
聚氨酯gydF4y2Ba	坚硬，坚固和耐用的材料，用于油漆，绝缘泡沫，鞋子，汽车零件，粘合剂和密封剂gydF4y2Ba
酚醛树脂(PF)gydF4y2Ba	坚固，耐热和耐电的材料，用于电器，插座和插头，汽车零件，炊具和精密制造的工业零件gydF4y2Ba

来源gydF4y2Ba

[1] A.R. Rennie，“热塑性塑料和热固性塑料”，在G.M. Swallowe(编)。gydF4y2Ba聚合物的机械性能与测试“，gydF4y2Ba， Kluwer学术出版社，1999年。gydF4y2Ba

A. Brent Strong，“热塑性复合材料”，gydF4y2Ba复合材料制造基础:材料、方法和应用gydF4y2Ba，美国制造工程师学会，2008。gydF4y2Ba

[3] C.C. Ibeh，“塑料工业简介与历史”，gydF4y2Ba热塑性材料:性能、制造方法和应用gydF4y2Ba，佛罗里达:CRC出版社，2011年。gydF4y2Ba