tworzywa utwardzalne

Duroplasty (tworzywa utwardzalne, duromery) to tworzywa polimerowe, które w procesie utwardzania tworzą trwałą, przestrzennie usieciowaną strukturę. Po utwardzeniu nie przechodzą ponownie w stan stopiony w typowym cyklu przetwórczym; przy nadmiernym ogrzewaniu nie topią się jak termoplasty, lecz ulegają degradacji. Ta cecha odróżnia je od termoplastów, które można wielokrotnie uplastyczniać przez ogrzewanie i formować po ochłodzeniu.

Utwardzanie i przetwórstwo

Utwardzanie duroplastów polega na nieodwracalnym sieciowaniu żywicy lub tłoczywa pod wpływem ciepła, reakcji chemicznej, utwardzacza albo odpowiedniego układu utwardzania. W praktyce spotyka się zarówno tworzywa termoutwardzalne, jak i żywice chemoutwardzalne; oba po zakończeniu procesu dają materiał usieciowany, nietopliwy w sensie przetwórczym.

W kompozytach polimerowych utwardzanie może przebiegać równocześnie z formowaniem wyrobu. W przypadku laminatów o osnowie żywic chemoutwardzalnych zbrojenie, np. mata lub tkanina szklana, łączy się z kompozycją żywicy i utwardzacza w formie, a po utwardzeniu wyjmuje gotowy element. Duroplastyczne tłoczywa i kompozyty przetwarza się także metodami prasowania tłocznego, przetłocznego i płytowego oraz w technologiach SMC i BMC.

Przykłady materiałów

Do ważnych grup duroplastów oraz żywic stosowanych jako ich osnowy należą m.in.:

• fenoplasty, np. żywice fenolowo-formaldehydowe (PF), historycznie związane z bakelitem; po utwardzeniu są sztywne i nietopliwe, stosowane m.in. w laminatach, materiałach elektroizolacyjnych, elementach konstrukcyjnych, klejach i lakierach,
• aminoplasty, w tym żywice melaminowo-formaldehydowe (MF) i mocznikowo-formaldehydowe (UF), zaliczane do duroplastów; po utwardzeniu dają materiały twarde i sztywne, odporne na wodę oraz wiele rozpuszczalników,
• nienasycone żywice poliestrowe (UP), używane szeroko w laminatach poliestrowo-szklanych i wyrobach wzmacnianych włóknem szklanym,
• żywice epoksydowe, poliestrowe i silikonowe stosowane jako żywice chemoutwardzalne w kompozytach polimerowych,
• tłoczywa duroplastyczne oparte m.in. na żywicach fenolowych, mocznikowych, melaminowych, melaminowo-fenolowych, poliestrowych, allilowych i epoksydowych.

Właściwości

Typowe duroplasty cechują się dużą twardością powierzchni, sztywnością, dobrą stabilnością wymiarową, odpornością na zarysowania oraz dobrymi właściwościami mechanicznymi także w podwyższonej temperaturze. Wiele odmian wykazuje bardzo dobre właściwości elektroizolacyjne oraz odporność chemiczną, w tym na część rozpuszczalników i olejów. Konkretne parametry zależą jednak od rodzaju żywicy, napełniaczy, zbrojenia i technologii przetwórstwa.

Trwałe usieciowanie jest jednocześnie zaletą i ograniczeniem. Zapewnia odporność cieplną i chemiczną, ale utrudnia ponowne przetopienie, naprawę oraz recykling mechaniczny w sposób typowy dla termoplastów.

Zastosowania

Duroplasty stosuje się tam, gdzie potrzebne są sztywność, odporność cieplna lub chemiczna, dobre własności elektroizolacyjne, mały skurcz albo trwałe związanie składników materiału. Wykorzystuje się je m.in. w elektrotechnice i elektronice, motoryzacji, AGD, budownictwie, transporcie, lotnictwie i okrętownictwie.

Typowe zastosowania obejmują laminaty i kompozyty wzmacniane włóknami, elementy elektroizolacyjne, obudowy, uchwyty i rękojeści, części samochodowe, elementy sprzętu gospodarstwa domowego, kleje, lakiery chemoutwardzalne, spoiwa do płyt drewnopochodnych, środki impregnujące oraz materiały konstrukcyjne i warstwowe.