يبحث
أغلق مربع البحث هذا.

Thermoset مقابل اللدائن الحرارية: التعريف والاختلافات

استكشف الفروق والتطبيقات بين المواد المتصلدة بالحرارة واللدائن الحرارية والبوليمرات المحورية التي تشكل الابتكار والاستدامة في علوم المواد.
هيتوب / مدونة / <a href="https://hitopindustrial.com/ar/الاختلافات-بالحرارة-مقابل-الاختلافا/" title="Thermoset مقابل اللدائن الحرارية: التعريف والاختلافات">Thermoset مقابل اللدائن الحرارية: التعريف والاختلافات

اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية هي فئات من البوليمرات وهي عبارة عن جزيئات كبيرة تتشكل عن طريق الارتباط الكيميائي للمونومرات. عندما نتحدث عن هذين الاثنين، سنجد أوجه تشابه متعددة بينهما، ولكن هناك بعض الاختلافات أيضًا. كان "اللدائن الحرارية" اسمًا شائعًا في العالم صب الحقن وصناعة قطع الغيار حتى ظهور "الثرموستات".

ثرموستات و الراتنجات، عند دمجها معًا، تكون بمثابة بديل رائع للمعادن واللدائن الحرارية في عمليات تصنيع البلاستيك. تتطلب بعض العمليات أو المنتجات على وجه التحديد اللدائن الحرارية، بينما تتطلب عمليات أخرى اللدائن الحرارية. هناك منتجات/عمليات يمكن استخدامها.

اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية: التعاريف

اللدائن الحرارية مقابل اللدائن الحرارية

لفهم هذه البوليمرات بشكل أفضل، نحتاج إلى دراسة خصائصها وسلوكها وخصائصها الفريدة. وهنا، سنناقش هذه الأمور بالتفصيل واحدًا تلو الآخر.

البلاستيكية الحرارية

اللدائن الحرارية عبارة عن بوليمرات يمكن تليينها وصهرها وإعادة تشكيلها إلى أشكال مختلفة عدة مرات. تتشكل هذه التحولات من المواد الصلبة إلى السوائل عند تسخينها ومن السوائل إلى المواد الصلبة بمجرد تبريدها. إن تنوعها هو ما يوسع حالة استخدامها.

كيميائيًا، تشكل هذه البوليمرات طويلة السلسلة التي يتم تجميعها معًا بواسطة قوى بين الجزيئات ضعيفة تسمى قوى فان دير فالس. وهذا ما يجعلها تغير حالة المادة بسهولة.

يتم جدولة بعض خصائص اللدائن الحرارية أدناه:

نقطة الانصهار150 درجة مئوية (302 درجة فهرنهايت) - أعلى من 250 درجة مئوية (482 درجة فهرنهايت) (حسب اللدائن الحرارية)
المرونةأكثر مرونة من البدائل
قابلية إعادة التدويرقابلة لإعادة التدوير بسهولة
الشفافيةيمكن جعلها شفافة

بعض الأمثلة على اللدائن الحرارية هي البولي إيثيلين والبولي بروبيلين والبولي إيثيلين تيريفثاليت (PET). وتستخدم هذه عموما في صناعات مثل صب الحقن, السياراتوالتعبئة والتغليف والبناء. 

عندما نتحدث عن اللدائن الحرارية، يمكن تعديلها بسهولة لتناسب الاحتياجات. يمكن جعل عدد قليل منها مرنًا الأشعة فوق البنفسجية واللهب. هناك أيضًا مواد بلاستيكية حرارية ذات ذاكرة شكلية تعود إلى شكلها الأصلي بمجرد تسخينها.

اللدائن الحرارية ذات ذاكرة الشكل

بالحرارة

تعتبر المواد المتصلبة بالحرارة فئة من البوليمرات التي تخضع لتفاعل كيميائي أثناء القولبة وتنتج بنية شبكية ثلاثية الأبعاد. ويمكن تمييزها عن اللدائن الحرارية من خلال بنيتها المتشابكة، والتي لا تسمح لها بتغيير شكلها أو شكلها. في حالة التصلد بالحرارة، يعمل التشابك على تحسين الصفات الميكانيكية والحرارية والكيميائية للمادة.

من خلال عملية الربط المتقاطع، تقوم المواد المتصلبة بالحرارة بإنشاء شبكة من الروابط التساهمية بين سلاسل البوليمر. أثناء عملية المعالجة، والتي تستخدم في كثير من الأحيان الحرارة أو المحفزات الكيميائية، يحدث التشابك.

تتطلب عملية المعالجة عادةً طاقة حرارية؛ يمكن لبعض المواد المتصلدة بالحرارة أن تعالج في درجة حرارة الغرفة، بينما قد يتطلب البعض الآخر درجات حرارة أعلى. يمكن أيضًا استخدام البادئ الكيميائي أو المحفز أثناء جزء المعالجة. على سبيل المثال، تستخدم راتنجات الإيبوكسي مواد صلبة قائمة على الأمين كعوامل معالجة، ويعتبر البولي بنزوكسازين حالة نادرة يتم علاجها بدون أي محفز.

يتم سرد خصائص معينة من بالحرارة أدناه

  1. عادة ما تتحمل المواد المتصلبة بالحرارة درجات الحرارة المرتفعة. 
  2. وهم معروفون عادة بقوتهم ومقاومتهم
  3. ليس للمواد الكيميائية أو المحفزات تأثير كبير على تركيبتها
  4. كما أنها تظل سليمة عندما يتعلق الأمر بالأحمال الثقيلة.
  5. عادة ما تكون المواد المتصلبة بالحرارة مقاومة للمذيبات.

بعض الأنواع الشائعة من المواد المتصلدة بالحرارة هي راتنجات الإيبوكسي، والبولي يوريثان، والراتنجات الفينولية، والميلامين فورمالدهيد، وما إلى ذلك. وتستخدم هذه حاليًا في صناعات مثل الفضاء الجوي، السيارات، الالكترونيات، الخ.

المطاط المفلكن هو بلاستيك متصلد بالحرارة وهو من أقوى المواد المعروفة. تستخدم راتنجات الميلامين فورمالديهايد، وهي نوع من المواد المتصلدة بالحرارة، في إنتاج أدوات المائدة المصنوعة من الميلامين.

على الرغم من أن اللدائن الحرارية لها فوائد عديدة، إلا أن لها أيضًا بعض المشاكل. فهي لا رجعة فيها وغير قابلة لإعادة التدوير. كما أن عدم قابليتها للتحلل البيولوجي يشكل مصدر قلق كبير. كما أنها هشة، واستخدامها محدود عندما يتعلق الأمر بطلب شيء مرن.

اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية، التعاريف

اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية: الاختلافات

اللدائن الحرارية والمواد المتصلدة بالحرارة عبارة عن بوليمرات بلاستيكية متشابهة ولكنها تختلف بشكل كبير عند مقارنتها بقواعد معينة. وهنا، سنقوم بشرح واستكشاف عدد قليل منها.

نقطة الانصهار

تعتبر نقطة انصهار البوليمرات مثل اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية أساسًا مهمًا للتمييز بينها. ويحدد سلوكها تحت الحرارة خصائصها المتنوعة وتطبيقاتها المحتملة.  

تحصل المواد البلاستيكية المتصلدة بالحرارة أو المتصلدة بالحرارة على اسمها من قدرتها على تحمل الحرارة. المرة الوحيدة التي يكون فيها للتصلدات الحرارية أي رد فعل تجاه الحرارة هي عندما يتم معالجتها أو ربطها بشكل متقاطع. هذه البوليمرات غير مبالية بأي تسخين بعد المعالجة.

تتمتع اللدائن الحرارية، في هذا الصدد، بنقطة انصهار منخفضة ويمكن تشكيلها وإعادة تشكيلها عند تعرضها للحرارة. وهذا يساعد على إعادة تدوير هذه المواد. يقتصر تطبيقها على المناطق التي تتطلب الأداء الوظيفي على الرغم من درجات الحرارة المرتفعة.

جماليات

وبعيدًا عن الاعتبارات الوظيفية، فإن الشيء الوحيد المهم عندما يتعلق الأمر بالتمييز بين اللدائن الحرارية واللدائن المتصلدة بالحرارة هو الجماليات. تتميز المواد المتصلدة بالحرارة، بسبب ترابطها التساهمي، بأسطح صلبة ومعقدة. تصبح هذه التفاصيل المعقدة سمة داعمة في صناعات مثل السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية.

المرة الوحيدة التي يمكننا فيها إضافة اللون إلى المواد المتصلبة بالحرارة هي قبل التشكيل. ينتقل اللون مباشرة إلى القالب، مما يسهل تكوين روابط أفضل بين الطلاءات والبلاستيك. توفر هذه العملية للمواد المتصلدة بالحرارة مقاومة للتقشر والتشقق وما إلى ذلك.

تعتبر مواد التصلد بالحرارة أيضًا مناسبة للتشطيبات المنخفضة والعالية اللمعان. توفر مواد التصلب بالحرارة المطلية أيضًا الفرصة لإضفاء تفاصيل معقدة مثل الشعارات.

من ناحية أخرى، توفر اللدائن الحرارية تشطيبات عالية الجودة. وتساهم قدرتهم على الذوبان وإعادة التشكيل بشكل كبير في قدراتهم الجمالية. يمكن تلوين اللدائن الحرارية مرارًا وتكرارًا لإظهار التوازن المثالي بين الوظيفة والجماليات. 

يمكن تغيير تشطيب سطح اللدائن الحرارية بسهولة من خلال تقنيات مختلفة مثل البثق و الطباعة ثلاثية الأبعاد. يمكن أن تتكيف هذه مع التشطيبات غير اللامعة أو اللامعة وفقًا للنتيجة الجمالية المطلوبة. علاوة على ذلك، فإن شفافية وشفافية اللدائن الحرارية تجعلها مناسبة تمامًا للتطبيقات في تركيبات الإضاءة والأجهزة الإلكترونية والنظارات.

المقاومة للتآكل

وتشير التقديرات إلى أن الصناعات المختلفة، مثل مصانع المعالجة الكيميائية، اضطرت إلى دفع أسعار كبيرة بسبب التآكل. تتميز المواد المتصلدة بالحرارة بمقاومة عالية للتآكل بسبب هيكلها. على سبيل المثال، تُستخدم راتنجات الإيبوكسي كطلاء في الأماكن التي تتطلب الحماية من التآكل.

يمكن أن تكون الصلابة المتأصلة مدعاة للقلق في أماكن معينة حيث تكون المرونة ضرورية للحماية من التآكل. بالإضافة إلى ذلك، قد تفقد بعض المواد المتصلدة بالحرارة وظائفها عند تعرضها للأشعة فوق البنفسجية لفترة طويلة، مما يحد من استخدامها في الهواء الطلق.

إذا تحدثنا عن اللدائن الحرارية، فهي توفر قدرًا كبيرًا من التحمل والمرونة. هذا العامل يجعل تطبيقاتها ممكنة في أماكن مثل الأنابيب والخزانات للسيارات. على سبيل المثال، يتم استخدام مادة البولي بروبيلين والـ PVC على نطاق واسع في صناعة البناء والتشييد لخصائصها المقاومة للتآكل.

على الرغم من أنه يمكننا استخدام اللدائن الحرارية في أماكن متعددة، إلا أن عوامل مثل الوزن الجزيئي والتركيب الكيميائي يمكن أن تؤثر على أدائها. قد تكون بعض اللدائن الحرارية عرضة للتشقق الناتج عن الإجهاد، مما يؤثر في النهاية على مقاومتها للتآكل. للتطبيق في صناعات مثل المواد الكيميائية والبحرية والنفط والغاز، تعد المواد المتصلدة بالحرارة خيارًا أفضل للمواد.

متانة

تعتبر المتانة مهمة للغاية عندما نناقش استخدام البوليمرات في صناعات مثل الإلكترونيات والسيارات. يتم استخدام كل من اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية في هذه الصناعات ولكن في مناطق مختلفة بسبب قدرات التحمل المختلفة.

إن اللامبالاة تجاه الحرارة بعد المعالجة تجعل المواد المتصلدة بالحرارة واحدة من أقوى البوليمرات البلاستيكية. إن الارتباط التساهمي الخاص بهم هو ما يفضل هذه المقاومة الاستثنائية للحرارة. إنها ليست مجرد حرارة؛ تُظهر المواد المتصلدة بالحرارة أيضًا مقاومة استثنائية للمواد الكيميائية.

تتميز المواد الحرارية بأنها خفيفة الوزن بينما توفر القوة والصلابة. كما أنها تدعم مواد التسليح مثل الكربون والألياف الزجاجية. وهي قوية بما يكفي بحيث لا تتأثر بالحمم البركانية.

عندما نتحدث عن اللدائن الحرارية، فإن سلامتها الهيكلية ليست بنفس جودة اللدائن الحرارية. كما أنها ليست مستقرة جدًا في التعرض للأشعة فوق البنفسجية لفترات طويلة، ولكن يمكن إضافة واقيات للأشعة فوق البنفسجية. يمكن أن تتأثر متانتها بالتآكل التدريجي.

إنها ليست مقاومة للغاية للحرارة أو المواد الكيميائية ولكنها لا تزال قادرة على العمل بشكل جيد في أماكن معينة. تكمن متانتها في قدرتها على امتصاص وتوزيع طاقة التأثير. اللدائن الحرارية مناسبة بشكل أساسي لمواد التعبئة والتغليف والسلع الاستهلاكية ومواد السيارات من أنواع معينة. 

إذا تحدثنا ميكانيكيًا، فيمكننا القول أن أي مادة حرارية، مثل البوليمر، أكثر متانة من اللدائن الحرارية.

الآلة والمعلمات لقولبة الحقن

نظرًا لخصائصها المختلفة، فإن استخدامها في القولبة بالحقن (الذي يناسبهما كلاهما) له مواصفات مختلفة. إنها تتطلب آلات مختلفة ولها معلمات مختلفة لهذه العملية.

نظرًا لأننا نأخذ اللدائن الحرارية في الاعتبار، فإننا نحتاج إلى آلات قولبة حقن قياسية من النوع اللولبي ذات ضغط حقن مرتفع. من المفترض أيضًا أن تحتوي هذه الآلات على براميل وقوالب ساخنة لضمان ذوبان وتدفق البلاستيك بشكل مناسب.

من ناحية أخرى، تحتاج المواد المتصلبة بالحرارة إلى آلات قولبة نقل أو ضغط متخصصة. أنها تستخدم كمية ضغط أقل مقارنة باللدائن الحرارية. هنا، يتم تسخين القوالب فقط لتسهيل عملية المعالجة. 

فيما يتعلق بالمعلمات، تستخدم اللدائن الحرارية درجات حرارة عالية (150-300 درجة مئوية) وضغطًا (50-200 ميجا باسكال) مقارنة باللدائن المتصلدة بالحرارة (80-150 درجة مئوية، 10-50 ميجا باسكال، على التوالي). يحدث قولبة حقن اللدائن الحرارية بشكل أسرع بكثير (10-30 ثانية) من قولبة حقن اللدائن الحرارية (عدة دقائق إلى بضع ساعات). يحدث هذا لأن التصلد بالحرارة يستغرق وقتًا كافيًا للشفاء.

اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية: التطبيقات

تتألق المواد الصلبة بالحرارة واللدائن الحرارية بشكل رائع بقوتها الخاصة. دعونا نحل الارتباك بشأن ما يجب استخدامه وأين.

بالحرارة

  • صناعة السيارات: يمكن استخدام المواد المتصلدة بالحرارة في أجزاء المحرك، والعزل الكهربائي، ووسادات الفرامل، ومكونات السيارات الأخرى. إنها مثالية للتطبيقات الموجودة أسفل الغطاء بسبب ثبات أبعادها الاستثنائي وقدرتها على تحمل درجات الحرارة المرتفعة. 
  • القطاعات الكهربائية والإلكترونية: نظرًا لأن المواد المتصلدة بالحرارة تتمتع بصفات عزل فائقة، فإنها تستخدم عادةً في القطاعات الكهربائية والإلكترونية. على سبيل المثال، كثيرا ما تستخدم راتنجات الايبوكسي في التطبيقات الإلكترونية.
  • قطاع النفط والغاز: الظروف القاسية، مثل التعرض للمواد الكيميائية المسببة للتآكل ودرجات الحرارة المرتفعة، هي جزء من قطاع النفط والغاز. تُستخدم المواد المتصلبة بالحرارة، مثل طلاءات الإيبوكسي والمواد المركبة، في صهاريج التخزين والهياكل البحرية وخطوط الأنابيب.
  • المعدات والأجهزة الطبية: المواد المستخدمة في المجال الطبي في كثير من الأحيان تحتاج إلى أن تكون متوافقة حيويا، وقابلة للتعقيم، ومقاومة لإجراءات الغسيل والتطهير المتكررة. تلبي المواد الحرارية هذه المواصفات وتستخدم في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل مساكن المعدات والأجهزة المزروعة.
  • البناء والبنية التحتية: تستخدم المواد المتصلدة بالحرارة في البناء في عدة أماكن. على سبيل المثال، يتم استخدام المواد المركبة في خطوط الأنابيب، ومواد البناء، ومكونات الجسور.
اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية، التطبيقات

البلاستيكية الحرارية

  • قطاع التغليف: تعد الفعالية من حيث التكلفة والمرونة من الصفات المهمة في قطاع التعبئة والتغليف، لذا فإن اللدائن الحرارية هي الخيار الأمثل. نظرًا لأنه يمكن تشكيلها بسهولة، يمكن استخدام مواد مثل البولي إيثيلين والبولي بروبيلين بشكل شائع في تغليف الأفلام والزجاجات والحاويات. كما أن إمكانية إعادة تدوير اللدائن الحرارية تتلاءم بشكل جيد مع التركيز المتزايد على خيارات التغليف المستدامة والمسؤولة بيئيًا.
  • مستهلكى الكترونيات: يزداد الطلب على المواد ذات الجماليات الجيدة وخفيفة الوزن عندما نتحدث عن الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية. تُستخدم البوليمرات الكهروكرومية مثل البولي كربونات وABS (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين) بشكل رئيسي في إنتاج الأجهزة الإلكترونية. إن متانتها هي ما يضمن سلامة المكونات الداخلية الحساسة، كما أن قابليتها للتشكيل تسمح بتصميمات متقنة.
  • مواصلات: تمتلك اللدائن الحرارية خصائص مثل الوزن الخفيف، والمتانة الجيدة، والوقاية من التآكل، مما يجعلها مفيدة في قطاع النقل. الأمثلة الشائعة هي البولي كربونات (PC)، المستخدم في عدسات السيارات والمصابيح الخلفية، وABS، المستخدم في التصميمات الداخلية للسيارة ولوحات العدادات.
  • ألعاب أطفال: ألعاب الأطفال المختلفة عادة ما تكون مصنوعة من اللدائن الحرارية. إن قابليتها للتشكيل وإعادة التدوير تجعل اللدائن الحرارية هي الاختيار لهذا الغرض. البولي إيثيلين (PE) هو لدن بالحرارة يستخدم لهذا الغرض.
  • بضائع رياضيه: يعتمد مصنعو السلع الرياضية غالبًا على اللدائن الحرارية لإنتاج المعدات والعتاد. جميع المكونات خفيفة الوزن للسلع الرياضية والخوذات والحشوات الواقية مصنوعة من اللدائن الحرارية. إن القدرة على تخصيص خصائص المواد وفقًا لمتطلبات أداء محددة تجعل اللدائن الحرارية هي الخيار الأمثل.
  • المنسوجات والملابس: تستخدم الألياف الصناعية والأقمشة المكونة من اللدائن الحرارية في صناعة النسيج. البوليستر والنايلون والياف لدنة هي أمثلة على اللدائن الحرارية التي يتم استخدامها عادة. يمكن غزل الألياف البلاستيكية الحرارية لإنشاء أقمشة ذات خصائص محددة مثل امتصاص الرطوبة والمرونة ومقاومة التجاعيد.
اللدائن الحرارية، التطبيقات

خاتمة

تتمتع كل من اللدائن الحرارية واللدائن الحرارية بنقاط قوة ونقاط ضعف خاصة بها. لديهم خصائصهم الفريدة التي تكون مفيدة بشكل خاص في أوقات معينة.

هناك العديد من الدراسات البحثية الجارية لتحسين هذين البوليمرين. يعمل العلماء على إنتاج مواد بلاستيكية حرارية قابلة للتحلل من مصادر مستدامة مثل قصب السكر أو نشا الذرة. توفر هذه المواد بديلاً أكثر صداقة للبيئة عن اللدائن الحرارية التقليدية المشتقة من البترول.

يجب اختيار المادة المناسبة بناءً على الاحتياجات الخاصة للمشروع والصفات المطلوبة. إن إنشاء مواد هجينة، والتي تقدم حلولاً مخصصة تتضمن أفضل جوانب كلا العالمين، يطمس الحدود بين هاتين الفئتين مع تطور التكنولوجيا. 

لا يزال التفاعل الديناميكي بين المواد المتصلدة بالحرارة واللدائن الحرارية يعيد تشكيل علم المواد، ويؤثر على الممارسات المستدامة والابتكار. لمزيد من المعلومات حول خدماتنا ومواضيع مشابهة , اتصل بنا.

مقالات ذات صلة

جدول المحتويات

منشور له صلة

Arabic

اتصل بنا اليوم، واحصل على الرد غدًا

لديك طريقتان لتوفير الملف (الملفات)

ملحوظة: سيتم الحفاظ على سرية معلوماتك/ملفك (ملفاتك) بشكل صارم.

مرحبًا، أنا سبارو شيانغ، المدير التنفيذي للعمليات في شركة HiTop، وسنكون سعداء أنا وفريقي بلقائك ومعرفة كل شيء عن عملك ومتطلباتك وتوقعاتك.