به طور کلی، سه دسته معیار مهم برای انتخاب یک زمینه پلیمری وجود دارد: محیط کارکرد و مقاومت محیطی مربوطه زمینه، خواص مکانیکی و هزینه.برای محیط کارکرد، نگرانی به طور کلی مواردی مانند درجه حرارت و قرار گرفتن در معرض نور خورشید، آب و مواد شیمیایی هستند. برای خواص مکانیکی، مواردی مانند استحکام، سختی و چقرمگی ویژگی های مهم هستند. لازم به ذکر است که خواص مکانیکی کامپوزیت گرمانرم نه تنها با انتخاب زمینه پلیمری، بلکه توسط الیاف تقویت کننده و فصل مشترک بین زمینه و تقویت کننده تحت تاثیر قرار می گیرد. تاثیر فصل مشترک پلیمر/تقویت کننده بر خواص کامپوزیت گرمانرم موضوع یک مقاله ای جداگانه خواهد بود.

انتخاب مواد زمینه مناسب توسط این واقعیت پیچیده تر می شود که به طور کلی، انتخاب در هر دسته برتر نمی ماند. به عنوان مثال، یکی از مواد ممکن است ارزان باشد و مقاومت در برابر خوردگی خوبی داشته باشد اما دارای یک دمای انتقال شیشه ای بسیار کم داشته و مستعد ابتلا به خزش باشد. مواد دیگر ممکن است یک دمای انتقال شیشه ای بسیار بالا را ایجاد کند اما گران باشد و ثبات هیدرولیتیکی و یا مقاومت در برابر حلال نسبتا ضعیف داشته باشد. گرمانرم هایی که دارای خواص مکانیکی بالا دارند و می توانند در محیط های متنوع و تهاجمی تر کار کنند، به هزینه بیشتری نیاز دارند. برای نیازهای خاص برای کاربرد ویژه مورد نیاز، انتخاب بهترین نامزد غیرقابل اجتناب است.

گرمانرم ها در کامپوزیت ها

گرمانرم هایی که معمولا در مواد مرکب استفاده می شود اما به موارد زیر محدود نمی شود:

پلی اتیلن (PE)

پلی پروپیلن (PP)

پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)

از پلی آمید (PA)

پلی سولفید (PPS)

پلی ایمید (PEI)

پلی اترکتون کتون (PEKK)

پلی اتر اتر کتون (PEEK)

هر کدام از این رزین ها برخی امتیازات و معایب را به کامپوزیت گرمانرم نهایی بدست آمده ارائه می کنند. این ویژگی ها در جزئیات عمومی از نظر کاربردی که کامپوزیت برای آن هدف گزاری شده است در شماره بعدی بحث خواهند شد. در این راستا، کاربرد نهایی در تعیین رزین مورد نیاز برای زمینه پلیمری بسیار مهم است.

قبل از بحث در مورد ویژگی های این نوع رزین ها، باید گفته شود که پلیمرهای گرمانرمی که در کامپوزیت گرمانرم استفاده می شوند، می توانند به دو دسته کلی، ترموپلاست دما بالا و گرمانرم های مهندسی تقسیم می شوند. این طبقه بندی عمدتا براساس دمای سرویس دهی بیشینه پلیمرها است، که به نوبه خود بر اساس دمای انتقال شیشه ای و یا Tg است. این درجه حرارتی است که در آن، بخش آمورف پلیمر در اثر حرارت از حالت شیشه ای به لاستیکی تغییر می کند. پلیمرهای گرمانرم نیمه بلورین ممکن است بار را بالاتر از Tgتحمل کند، چون تنها فاز آمورف پلیمر به لاستیکی تبدیل شده است. بخش بلوری پلیمر تا دمای ذوب یا Tm، جامد باقی می ماند.

جدول زیر، دمای انتقال شیشه ای (Tg)، دمای مذاب، و درجه حرارت پردازش (Tprocess) پلیمرهای گرمانرمی که معمولا در کامپوزیت های گرمانرم استفاده می شود را خلاصه می کند.

 

بر اساس تعاریفی که قبلا ارائه شد، PEEK، PEI و PEKK می توانند به عنوان گرمانرم دما بالا طبقه بندی شوند در حالیکه پلیمرهای دیگر را می توان به عنوان گرمانرم مهندسی دسته بندی کرد. به طور کلی، همانطورکه از اطلاعات موجود در جدول زیر دیده می شود، گرمانرم های دما بالا تمایل به یک هزینه نسبی بالاتر نسبت به گرمانرم مهندسی دارند. این نگرشی مهم برای انتخاب رزین در کاربرد های خاص است. این نکته در شماره بعدی در جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می گیرد.

گرمانرم های مرسوم استفاده شده در کامپوزیت ها

پلیمر	مورفولوژی	Tg (C)	Tm (C)	دمای فرآیند(C)	هزینه (نسبی)
PBT	Semi-crystalline	56	223	250	$$
PA6	Semi-crystalline	48	219	245	$
PA12	Semi-crystalline	52	176	224	$
PP	Semi-crystalline	-20	176	190	$
PEEK	Semi-crystalline	143	343	390	$$$
PEI	Amorphous	217	—	330	$$
PPS	Semi-crystalline	89	307	325	$
PEKK	Semi-crystalline	156	306	340	$$