Materialen deel 5:gloeitips voor verknoopte polymeren

Fenol, het eerste echt synthetische polymeer, is een bekend lid van deze materiaalfamilie. Dit materiaal gaat uit van een reactie van fenol met formaldehyde. Naarmate de beginfasen van de reactie plaatsvinden, neemt de viscositeit van het product toe en kan op een bepaald moment een kleverig, stroperig materiaal worden dat bruikbaar kan zijn als kleefmiddel. Als het proces wordt voortgezet, kan het materiaal een vaste stof worden met een relatief laag smeltpunt. Het kan vervolgens worden verpulverd en gecombineerd met katalysator en de juiste vulstoffen, waarna het een vormhars is geworden.

In deze vorm heeft het materiaal een lage smelt- of verwekingstemperatuur en een nog lagere T_g . Wanneer dit materiaal echter wordt blootgesteld aan verhoogde temperaturen, die meestal worden veroorzaakt door een verwarmde vorm, zet een chemische reactie het polymerisatieproces voort, waardoor het molecuulgewicht van het polymeer wordt verhoogd door verknopingen tussen de reeds gevormde ketens te vormen en deze ketens te verlengen. . Dit is een zeer vereenvoudigde beschrijving van polymerisatie in een thermohardend materiaal.

Maar van het grootste belang voor deze discussie is het feit dat we tijdens het vormen van het onderdeel ook het afgewerkte materiaal maken. De eigenschappen van het onderdeel zullen in belangrijke mate afhangen van de mate van verknoping die tot stand wordt gebracht en dit wordt op zijn beurt bepaald door de matrijstemperatuur en de tijd dat het onderdeel in de matrijs is. Idealiter is het deel dat uit de mal komt, samengesteld uit een materiaal met een hoge T_g dat is gerelateerd aan de mate van verknoping.

Maar net zoals vormers niet alle gewenste kristalliniteit in een semi-kristallijne thermoplast kunnen bereiken, kunnen ze ook niet alle gewenste verknoping in een thermohardend polymeer bereiken binnen de toegewezen cyclustijd. In die gevallen wordt annealing uitgevoerd om de mate van verknoping te verhogen. In het spraakgebruik van de industrie wordt dit vaak nabakken genoemd. Het idee achter het nabakken is om de mate van verknoping naar een hoger niveau te brengen zonder de vormcyclustijd te verlengen of toevlucht te nemen tot hogere maltemperaturen. Het is bijzonder nuttig in polymeren zoals fenolen en polyimiden die verknopen via een proces dat bekend staat als een condensatiemechanisme. Dit soort materialen heeft het vermogen om in belangrijke mate extra vernetting te ondergaan onder invloed van de verhoogde temperatuur die gepaard gaat met het nabakken.

De voordelen van nabakken om een ​​hogere mate van verknoping in thermohardende polymeren te bereiken, zijn vergelijkbaar met die verkregen door het uitgloeien van semi-kristallijne thermoplasten. Mechanische sterkte en modulus nemen toe, en met die veranderingen komen verbeteringen in kruip- en vermoeidheidsweerstand. Dimensionale stabiliteit bij verhoogde temperaturen zal ook worden verbeterd, terwijl de ductiliteit zal afnemen. En net zoals er problemen kunnen zijn met dimensionale veranderingen tijdens het uitgloeien van semi-kristallijne thermoplasten, kunnen dezelfde problemen optreden bij het nabakken.

In het geval van semi-kristallijne thermoplasten hebben we erop gewezen dat als er tijdens het vormproces te weinig kristalliniteit wordt verkregen, de poging om het verschil met gloeien te compenseren, kan leiden tot onhandelbare problemen met krimp en kromtrekken. Bij sommige verknoopte materialen is een bijkomend probleem dat zich kan voordoen blaasvorming op het onderdeel. Dit wordt veroorzaakt door vluchtige bijproducten die van nature worden geproduceerd tijdens condensatiepolymerisatiereacties. In het geval van fenolisch na het bakken is de verbinding die vrijkomt ammoniak. Als de ammoniak niet snel genoeg door de wand van het onderdeel kan diffunderen, zal het een vervorming in het onderdeel veroorzaken.