热固性复合材料的死亡被大大夸大了
虽然这似乎是最近的事情,但热固性复合材料和热塑性塑料之间的战争自 1980 年代后期就一直在进行。塑料工程师一直在争论这些好处并指出每个人的弱点,就像几个计算机极客争论 Microsoft 与 Linux 一样激烈。战斗将继续,热塑性塑料的人会说复合材料正在走渡渡鸟的道路,但事实是这两种材料在世界上都有自己的位置,热固性复合材料远未消亡。
批评者称热固性塑料的保质期有限,固化后可回收性差。一旦将催化剂添加到单体中,分子变化是永久性且不可逆的。这意味着一旦固化,该化合物在受热时会降解而不是熔化。这是因为复合材料在其熔化温度以下降解。这也意味着制造商必须仔细控制聚合过程,因为一旦材料固化,就无法熔化和再成型。
另一方面,热塑性塑料被吹捧为易于加工。它们能够很容易地熔化、倾倒、凝固和重新熔化。那么,为什么热塑性塑料不是在整个行业中无处不在呢?为什么热固性复合材料仍然被一些工程师使用和偏爱?
- 热固性树脂已经存在很长时间了。他们在市场上占有一席之地,值得信赖。
- 热固性材料的原材料成本较低。
- 更容易成型和加工。
- 高耐热性(制动活塞、喷气发动机和高性能超级跑车,仅举几例)。
- 热固性塑料仍占航空航天预浸料的 95%。
热固性复合材料部件通常由环氧树脂或聚酯树脂制成,并且(最常见)用玻璃纤维增强。根据应用的不同,聚酯树脂系统可以固化成更软、更柔韧或更硬、更脆。聚酯复合材料广泛应用于各种消费品和工业产品,从浴室淋浴器到汽车车身面板,再到船体。在电气行业,热固性复合材料具有介电优势,有助于推动电弧和轨道电阻的使用。
环氧树脂固化后变得更硬更坚韧,并且对溶剂和碱有很高的抵抗力。电路板将是玻璃增强环氧树脂应用的好例子。
热固性复合材料中的增强材料不仅仅是玻璃。其他纤维增强材料包括:碳、石墨、硼和芳纶(凯夫拉)纤维。由于其令人难以置信的拉伸强度,玻璃在热固性复合增强材料中占绝大多数,但根据应用,可能会使用其他增强材料。
热塑性塑料的创新在今天以与热固性塑料在历史上的发展方式大致相同的方式发展,但热塑性塑料并没有取代和杀死热固性塑料。热固性塑料仍在航空航天和汽车等值得信赖的应用中使用,而热塑性塑料则继续大踏步进入这些行业。
未来可能会证明每一项技术,就像任何技术一样,在其最强大的地方被利用,并在其竞争证明更强大的地方被取代,而不是相互竞争。就像桌面上的 Microsoft 和网络边缘的 Linux 一样,热固性塑料和热塑性塑料总有一天会找到安宁。
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