الفروق بين اللدائن الحرارية والبلاستيك المتصلد بالحرارة

يمكن تصنيف البلاستيك إلى بلاستيك متصلد بالحرارة وبلاستيك حراري بناءً على خواص سطحه عند تسخينه. وبوجه عام، تكون اللدائن صلبة أو لدائن مرنة في درجة حرارة الغرفة. ولمعالجتها وقولبتها، تحتاج عادةً إلى تسخينها إلى حالة لزجة وقابلة للتدفق، ثم معالجتها إلى الشكل المطلوب. تخلق هذه العملية بعض الاختلافات بين النوعين. سنناقش اليوم الاختلافات بين اللدائن الحرارية واللدائن المتصلدة بالحرارة بالتفصيل.

أساسيات اللدائن الحرارية والبلاستيك المتصلد بالحرارة

اللدائن الحرارية

اللدائن الحرارية هي فئة من اللدائن التي يمكن تشكيلها عند درجة حرارة معينة، وتتصلب عند التبريد، ويمكنها تكرار هذه العملية عدة مرات.

وهي تستخدم على نطاق واسع وتتكون بشكل أساسي من راتنجات لدن بالحرارة ممزوجة بمواد مضافة مختلفة. وعند درجات حرارة معينة، يمكن لهذه المواد البلاستيكية أن تلين أو تذوب في أي شكل وتحتفظ بهذا الشكل عند التبريد. ويمكن تحقيق هذه الحالة بشكل متكرر، وتتضمن هذه العملية تغييرات فيزيائية فقط.

تشمل أمثلة اللدائن الحرارية النايلون (Nylon) والبولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP) والبولي فينيل كلوريد (PVC) والبولي فينيل كلوريد (PVC) والبولي أكريلونيتريل بوتادين ستايرين (ABS) والبولي ستايرين (PS) والبولي أوكسي ميثيلين (POM) والبولي كربونات (PC) والبولي يوريثين (PU) والبولي تترافلوروإيثيلين (Teflon، PTFE).

اللدائن المتصلدة بالحرارة

تلين المواد البلاستيكية المتصلدة بالحرارة وتتدفق عند التسخين الأولي. عندما يتم تسخينها إلى درجة حرارة معينة، تخضع لتفاعل كيميائي يُعرف باسم الارتباط المتبادل، مما يؤدي إلى تصلبها بشكل لا رجعة فيه. وبمجرد ضبطها، لا يمكن تليينها عن طريق إعادة التسخين. يتم استخدام هذه الخاصية في عمليات التشكيل: أثناء التسخين الأول، يتدفق البلاستيك ويملأ تجويف القالب تحت الضغط، ثم يتصلب إلى شكل وحجم ثابتين.

تتصلب المواد البلاستيكية المتصلدة بالحرارة من خلال تفاعل كيميائي عند التسخين، أو إضافة الضغط، أو إدخال مادة مقسية، مما يغير تركيبها الكيميائي، ويجعلها صلبة وغير قابلة للذوبان في المذيبات، ولا تلين عند إعادة التسخين.

تشمل الأمثلة على اللدائن المتصلدة بالحرارة الفينول واليوريا والميلامين فورمالدهايد والإيبوكسي والبوليستر غير المشبع وبلاستيك السيليكون.

تشمل تطبيقاتها الشائعة ما يلي:

• بلاستيك الفينول (المستخدم في مقابض الأواني)
• الميلامين فورمالدهايد الميلامين (يُستخدم في شرائح البلاستيك)
• راتنجات الإيبوكسي (المستخدمة في المواد اللاصقة)
• البوليستر غير المشبع (المستخدم في هياكل القوارب)
• استرات الفينيل (المستخدمة في هياكل السيارات)
• البولي يوريثان (يستخدم في نعال الأحذية والرغاوي)

الاختلافات بين اللدائن الحرارية والبلاستيك المتصلد بالحرارة

1. التركيب الجزيئي

والفرق الأبرز بين اللدائن الحرارية واللدائن المتصلدة بالحرارة هو أن اللدائن الحرارية يمكن إعادة تسخينها وتليينها بعد المعالجة. وعلى النقيض من ذلك، لا يمكن تليين اللدائن المتصلدة بالحرارة عن طريق إعادة التسخين بعد تشكيلها؛ حيث تتحلل في درجات حرارة عالية.

• اللدائن الحرارية: البنية الجزيئية خطية وتفتقر عادةً إلى المجموعات التفاعلية. لا تخضع للربط المتقاطع عند التسخين، مما يسمح للسلاسل الجزيئية بالانزلاق بحرية، وبالتالي فهي تذوب عند التسخين وتذوب في بعض المذيبات.
• اللدائن المتصلدة بالحرارة: قبل التشكيل، يكون لها بنية سلسلة مشابهة للبلاستيك الحراري. أثناء التشكيل، تخضع أثناء التشكيل للبلمرة الحرارية أو الكيميائية لتشكيل بنية مترابطة. وبمجرد اكتمال هذا التفاعل، تشكل جزيئات البوليمر شبكة ثلاثية الأبعاد تمنع السلاسل الجزيئية من الانزلاق، مما ينتج عنه مادة صلبة غير قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان.

2. نقطة الانصهار

المواد البلاستيكية المتصلدة بالحرارة لها درجة انصهار أعلى من درجة حرارة تحللها. فهي تتحلل قبل الذوبان عند إعادة تسخينها بعد المعالجة، مما يجعلها غير قابلة لإعادة التدوير. ومع ذلك، فإن اللدائن الحرارية لها درجة انصهار أقل، وهناك نطاق بين درجة انصهارها ودرجة حرارة التحلل الحراري حيث يمكن معالجتها بأشكال مختلفة، مثل القولبة بالحقن، والقولبة بالنفخ، والبثق، ونفخ الأفلام. يمكن إعادة صهرها عدة مرات، مما يسمح عادةً بما يصل إلى سبع دورات إعادة تدوير قبل أن يتدهور الأداء.

3. مقاومة التآكل

كلا النوعين من البوليمرات يقاومان الصدأ أو التآكل وهما مناسبان للتطبيقات الخارجية والتلامس مع الوسائط المسببة للتآكل. ومع ذلك، فإن اللدائن الحرارية أكثر مقاومة للتآكل الكيميائي من اللدائن المتصلدة بالحرارة.

4. المتانة

في تصنيع المواد البلاستيكية الهندسية للسيارات أو الأجهزة، تعتبر مقاومة الحرارة والمتانة أمرًا بالغ الأهمية. وبشكل عام، تكون المواد المتصلدة بالحرارة أكثر متانة من نظيراتها. عادةً ما تكون هذه البوليمرات أخف وزنًا وتتمتع بقوة وصلابة ومقاومة ممتازة للصدمات. ويمكن تعزيزها بمواد مثل الألياف الزجاجية وألياف الكربون. وبالتالي، فإن المزايا الهيكلية والثبات في الأبعاد للبلاستيك المتصلد بالحرارة يجعلها أكثر ملاءمة للمتانة.

5. تقنيات المعالجة

• اللدائن المتصلدة بالحرارة: تتم معالجتها في شكلها السائل باستخدام طرق مثل القولبة بنقل الراتنج (RTM) والقولبة بالحقن التفاعلي (RIM). تتضمن عملية المعالجة مثبطات أو مواد مقوية أو مواد ملدنة أو مواد مالئة. يعتمد اختيار التعزيز على النتيجة المرجوة.
• اللدائن الحرارية: يمكن معالجتها باستخدام طرق مختلفة، بما في ذلك القولبة بالحقن والبثق والتشكيل بالتفريغ والتشكيل الحراري. وتُعد اللدائن الحرارية عوازل حرارية ممتازة، مما يؤدي إلى أوقات تبريد أطول مقارنةً باللدائن الأخرى.

تحديد اللدائن الحرارية والبلاستيك المتصلد بالحرارة

وأخيراً، دعونا نتعرف على هذه الأنواع الشائعة من البلاستيك باستخدام الجداول التالية:

جدول خصائص احتراق البلاستيك

جدول بخصائص الاحتراق البلاستيكية الإضافية