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熱硬化性ポリマー


しばしば熱硬化性樹脂として知られる熱硬化性ポリマーは、柔らかい固体または粘性液体のプレポリマー (樹脂) を永久硬化 (「硬化」) させることによって形成されるポリマーです。硬化は、ポリマー鎖間の実質的な架橋をもたらす化学プロセスを引き起こし、その結果、不溶性および不融性のポリマー ネットワークが形成されます。

熱硬化性ポリマーの図:

ポリマーの最終鎖を形成するモノマーは、熱硬化性ポリマーの反応物の 1 つです。第2の成分は、架橋物質として作用する架橋剤またはコモノマーである。架橋剤は、2 つ以上のモノマー鎖の接続を容易にします。

熱硬化性材料のプロセス:

架橋分子構造は、熱硬化性ポリマーの重要な特性です。熱硬化の場合、さまざまな方法で架橋構造が形成されます。

  • 熱硬化プロセスでは、2 つ以上の化学物質を組み合わせてポリマーを形成します。架橋により、これらの化学物質が結合して熱硬化性ポリマーが生成されます。熱は、化学反応を促進するために広く使用されています。このカテゴリの最も有名なメンバーの 1 つはエポキシです。

  • 2 番目の種類の熱硬化性ポリマーは、触媒を利用して、液状の架橋構造の形成を促進することによって作られます。これらの熱硬化性ポリマーは長期間安定しており、触媒を必要としません。

  • 熱硬化成形プロセスでは、熱を使用して最初の粒状熱硬化性材料を溶かします。次に、高温成形を使用して、目的の形状を取得します。固化プロセス中に、架橋が形成されます。

熱硬化性ポリマーの特性:

  • 熱硬化性材料は、分子構造が架橋しているため、従来の溶剤にはあまり溶けません。

  • はるかに高い温度に耐えることができます.

  • 架橋構造のため、熱硬化性材料は再溶融できません。

  • 熱硬化性樹脂はもろく、熱可塑性樹脂の延性に欠けます。

  • 熱硬化性樹脂は、架橋した分子構造により、熱可塑性樹脂よりも高い剛性と優れた機械的機能を提供します。熱硬化性材料の弾性率は、通常、熱可塑性材料の 2 ~ 3 倍です。

熱硬化性ポリマーの利点:

  • 熱硬化性材料は、材料の耐薬品性、耐熱性、構造的完全性、および機械的特性を向上させます。

  • 熱硬化性ポリマーは、変形しにくいため、密封された商品に使用されます。

  • 熱硬化性プラスチックは、熱可塑性プラスチックよりも高温に耐えます。

  • 非常に柔軟な設計で、厚い壁でも薄い壁でも構築でき、美しい外観と優れた寸法安定性を備え、安価です。

  • 熱硬化性樹脂には、可逆的な変化動作はありません。

  • 重合中、熱硬化性ポリマーは隣接する鎖の間に結合または化学結合を形成します (硬化)。その結果、3 次元ネットワークは 2 次元 (線形) 熱可塑性構造よりもはるかに堅くなります。

  • 熱が加えられ、熱硬化性樹脂が永久的な硬い構造に設定されると、相互接続チェーンは自由に動きません。

  • 低架橋密度の熱硬化性樹脂は、高温に加熱することで軟化できますが、熱可塑性樹脂とは異なり、溶解せず、元の形状を保持します.

  • フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂には、回路基板やパッケージ材料として長い歴史があります。

熱硬化性ポリマーの欠点:

  • 熱硬化性プラスチックはリサイクルできません。

  • 熱硬化性ポリマーの完璧な表面仕上げを実現するのは困難です。

  • 成形または再成形することはできません。

例:

  • ポリエステル樹脂グラスファイバー システムには、シート モールディング コンパウンドおよびバルク モールディング コンパウンド、フィラメント ワインディング、ウェット レイアップ ラミネーション、修理コンパウンド、保護コーティングなどのコンポーネントが含まれます。

  • 断熱フォーム、マットレス、コーティング、接着剤、自動車部品、印刷ローラー、靴底、フローリング、合成繊維、その他の用途でポリウレタンが使用されています。ポリウレタン ポリマーは、二官能以上の官能基を持つ 2 つのモノマー/オリゴマーを組み合わせることによって作成されます。

  • ポリウレア/ポリウレタン ハイブリッドから作られた耐摩耗性防水コーティング。

  • 加硫ゴム

  • ベークライトは、電気絶縁体やプラスチック製品によく見られるフェノール ホルムアルデヒド樹脂です。

  • デュロプラストは、自動車部品の製造に使用されるベークライトに似た、軽くて丈夫なプラスチックです。

  • 合板、パーティクルボード、中密度ファイバーボードにはすべて、尿素ホルムアルデヒド フォームが含まれています。

  • ワークトップの表面にはメラミン樹脂が使用されています。

  • ジアリル フタル酸 (DAP) は、高温およびミル仕様の電気コネクタやその他のコンポーネントで使用される化学物質です。通常、グラスに注がれます。

  • ガラス強化プラスチックやグラファイト強化プラスチックなどの多くの繊維強化プラスチックは、マトリックス コンポーネントとしてエポキシ樹脂を使用します。鋳造;電子カプセル化;工事;保護コーティング;接着剤;シーリングと接続。

  • エポキシ ノボラック樹脂は、プリント回路基板、電気カプセル、接着剤、および金属コーティングに利用されています。

  • ベンゾオキサジンは、構造用プリプレグ、液体成形、フィルム接着剤に使用され、単独で、またはエポキシ樹脂やフェノール樹脂と組み合わせて、複合材の構築、接着、修理に使用されます。

  • ポリイミドとビスマレイミドは、プリント回路基板や航空機のボディ部品、航空宇宙複合構造、コーティング材料、ガラス強化パイプなどに利用されています。

  • 航空機構造用複合材コンポーネントで誘電特性と高いガラス温度要件を必要とするエレクトロニクス アプリケーションでは、シアン酸エステルまたはポリシアヌレートが使用されます。

  • シリコーン樹脂は、熱硬化性ポリマー マトリックス複合材およびセラミック マトリックス複合材の前駆体として使用されます。

  • チオライトは、電気絶縁性の熱硬化性フェノール ラミネート材料です。

  • ビニルエステル樹脂は、ウェットレイアップラミネート、モールディング、急速硬化工業用保護および修理材料で一般的に使用されています.

結論:

熱硬化性ポリマーは、熱硬化性または熱硬化性プラスチックとも呼ばれ、強く分岐または架橋した分子で構成されるポリマーです。熱硬化性ポリマーは成形プロセス全体で固化し、熱で再び軟化することはできません.熱硬化性ポリマーには、ベークライトと尿素-ホルムアルデヒド樹脂が含まれます.熱硬化性材料は、分子構造が架橋しているため、従来の溶媒に溶けにくい.

熱硬化性材料は、材料の耐薬品性、耐熱性、構造的完全性、および機械的特性を向上させます。熱硬化性プラスチックはリサイクルできません。硬化前の熱硬化性材料は、通常、柔軟または液体であり、多くの場合、最終的な形状に成形するように設計されています。接着剤としても使用できます。



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