Термопластичные и термореактивные полимеры
«Термопласты» - это материалы, которые можно нагревать и формовать, а затем повторно нагревать и повторно формировать. Форма полимерных молекул обычно линейная или слегка разветвленная, что позволяет им течь под давлением при нагревании выше эффективной температуры плавления.
«Термореактивные» материалы подвергаются как химическому, так и фазовому изменению при нагревании. Их молекулы образуют трехмерную сшитую сеть. Как только они нагреты и сформированы, они не могут быть повторно обработаны - трехмерные молекулы не могут течь под давлением при нагревании.
Аморфные и кристаллические полимеры
Полимеры с почти линейной структурой, которые имеют простые каркасы, имеют тенденцию быть гибкими и складываться, образуя очень плотно упакованные и упорядоченные «кристаллические» области. Уровни кристалличности могут варьироваться от нуля до почти 100%. Время и температура при обработке влияют на степень кристалличности. Кристаллические полимеры включают в себя: полиэтилен, полипропилен, ацетали, нейлоны и большинство термопластичных сложных полиэфиров. Кристаллические полимеры имеют более высокую усадку, как правило, непрозрачные или полупрозрачные, с хорошей или отличной химической стойкостью, низким поверхностным трением и хорошей или отличной износостойкостью.
Полимеры с более крупными молекулярными цепями или большими ветвями или функциональными группами имеют тенденцию быть более жесткими и недостаточно сгибаться для образования кристаллов. Эти материалы называют «аморфными» полимерами. Обычные аморфные полимеры включают полистирол, поликарбонат, акрил, ABS, SAN и полисульфон. Аморфные полимеры имеют низкую усадку, хорошую прозрачность, постепенное размягчение при нагревании (без четкой точки плавления), среднюю или низкую химическую стойкость, высокое поверхностное трение и среднюю или низкую износостойкость.
Присадки против конденсации полимеров
Полимеры, такие как нейлоны, ацетали и сложные полиэфиры, получают путем конденсации или ступенчатой полимеризации, где небольшие молекулы (мономеры) двух разных химических веществ объединяются, образуя цепочки чередующихся химических групп. Длина молекул определяется количеством активных концов цепи, доступных для реакции с большим количеством мономера или активными концами других молекул.
Полимеры, такие как полиэтилен, полистирол, акрил и поливинилхлорид, получают аддитивной или цепной полимеризацией, где используется только один вид мономеров. Реакция начинается с инициатора, который активирует молекулы мономера, разрывая двойную связь между атомами и создавая два сайта связывания. Эти сайты быстро реагируют с сайтами на других молекулах мономера или полимера. Процесс продолжается до тех пор, пока инициатор не израсходован и реакция не остановится. Длина молекул определяется количеством мономерных молекул, которые могут присоединиться к цепи до того, как инициатор израсходован, и все молекулы с инициированными сайтами связывания прореагировали.
Товарные, инженерные и эксплуатационные полимеры
Товарные полимеры имеют относительно низкие физические свойства. Они используются для недорогих или одноразовых потребительских или промышленных товаров или упаковки. Они имеют ограниченное напряжение и устойчивость к низким температурам, но хорошо подходят для производства в больших объемах. Полиэтилен, полистирол и полипропилен являются хорошими примерами. В последние годы поставщики материалов добились улучшенных прочностных и термических свойств от некоторых сырьевых материалов, вытеснив низкопробные применения для конструкторских полимеров.
Инженерные полимеры имеют более высокую прочность и термическое сопротивление. Их цена может варьироваться от двух до десяти раз больше, чем товарный полимер. Они используются в корпусах, конструкционных рамах и несущих элементах, а также в приложениях, требующих износостойкости, долговечности, огнестойкости и способности выдерживать нагрузку при циклических нагрузках. Хорошими примерами являются полиэфиры, поликарбонаты, АБС и ацеталь.
Эксплуатационные полимеры находятся на самом высоком конце спектра, с очень высокой прочностью и термостойкостью. Они, как правило, очень дорогие, стоят в два-пять раз дороже, чем большинство конструкционных полимеров. Они используются в условиях высоких температур, высоких нагрузок, в суровых условиях и, как правило, в объемах производства от низкого до среднего. Примеры включают PEEK, полиэфиримиды и LCP.