Полибутилен терефталат (PBT) е навсякъде, от колата ви до електрониката. Но какво точно е това? Този полукристален инженерен термопластик принадлежи на семейството на полиестера и предлага баланс на здравина и издръжливост.
В тази публикация ще проучим какво прави PBT уникален, неговите свойства, методи за обработка и как се използва в индустрии като автомобилна и електроника.
Какво е полибутилен терефталат (PBT)?
Полибутилен терефталат (PBT) е полукристален термопластик в семейството на полиестер. Известен е със своята сила, гъвкавост и устойчивост на химикали. Поради тези свойства, PBT се използва широко в автомобилни, електроника и индустриални приложения.
Химичен състав и структура на PBT
Химическата структура на PBT е представена от формулата (C12H12O4) n. Полимерът се състои от дълги вериги, образувани чрез естерни връзки. Тези връзки осигуряват на материала издръжливост и топлинна устойчивост, които го правят идеален за трудна среда. Полукристалната му структура предлага стабилност на размерите, което означава, че запазва формата си дори под стрес.
Молекулна структура на полибутилен терефталат
Основните компоненти включват:
1,4-бутандиол (BDO) : добавя гъвкавост и помага за химическа устойчивост.
Терефталова киселина (TPA) или диметил терефталат (DMT) : осигурява твърдост и структурна цялост.
Синтез на PBT
Производството на PBT включва реакция на поликондензация между диметил терефталат (DMT) или терефталова киселина (TPA) и 1,4-бутандиол (BDO).
Суровини:
Синтезът започва с реакция на естерификация, където BDO реагира или с DMT, или с TPA. Когато използвате DMT, метанолът се произвежда като страничен продукт. С TPA се отделя вода. Следващата реакция премахва излишния BDO, което води до образуването на дълги полимерни вериги чрез кондензационни реакции.
Химически уравнения:
DMT реакция:
TPA реакция:
Тези реакции се проявяват при високи температури, обикновено между 230 ° С и 250 ° С и при вакуумни условия. Катализаторите могат също да се използват за ускоряване на реакцията и осигуряване на по -високи молекулни тегла. Състояние
| на реакцията | на | реакцията на реакцията |
| DMT с BDO | Метанол | 230-250 ° C, вакуум |
| TPA с BDO | Вода | 230-250 ° C, вакуум |
Този процес на поликондензация е от ключово значение за формирането на трайните, устойчиви на топлина полимерни вериги, които определят PBT.
PBT като член на семейство полиестер
Като полиестер, PBT споделя прилики с други полиестери като Полиетилен терефталат (PET) . Той обаче се разделя чрез по -бързата си скорост на кристализация и по -ниските температури на обработка. Това позволява лесно да се формира в сложни форми. В сравнение с други полиестери, PBT има превъзходни механични свойства и отлична химическа устойчивост, което го прави идеален за части, изложени на масла, горива и високи температури.
Свойства на PBT
PBT показва уникална комбинация от свойства, които го правят подходящ за различни приложения. Нека разгледаме по -отблизо нейните ключови характеристики.
| типа на | имота | Данни за |
| Физически свойства | Плътност | 1.31 g/cm³ |
| Ограничаване на кислородния индекс | 25% |
| Абсорбция на влага (24 часа) | 0,08%-0,1% |
| Стабилност на размерите | Отличен |
| UV съпротива | Добре |
| Механични свойства | Якост на опън | 40-50 MPa |
| Модул на огъване | 2-4 GPA |
| Удължение при почивка | 5-300% |
| Устойчивост на пълзене | Високо при повишени температури |
| Топлинни свойства | Температура на отклонение на топлината (HDT) | 115-150 ° C (при 0,46 MPa); 50-85 ° C (при 1,8 MPa) |
| Макс непрекъсната температура на обслужване | 80-140 ° C. |
| Огнена съпротива | Предлага се в устойчиви на пламъци степени |
| Коефициент на термично разширение | 6-10 x 10⁻⁵/° C. |
| Електрически свойства | Диелектрична якост | 15-30 kV/mm |
| Диелектрична константа @ 1 kHz | 2.9-4 |
| Обемно съпротивление | 14-17 x 10⊃1; ⁵ ohm.cm |
| Химическа устойчивост | Устойчивост на химикали | Силна устойчивост на разредени киселини, алкохоли, въглеводороди, разтворители, масла |
| UV и петна съпротива | Високо |
| Устойчивост на органични разтворители, масла | Отличен |
Физически свойства
PBT предлага отлична стабилност на размерите, дори при различни условия на околната среда. Той има ниска абсорбция на влага, обикновено около 0,1% след 24 часа потапяне.
Това ниско усвояване на влагата допринася за неговата издръжливост при термичен стрес и сурови химически среди. PBT може да поддържа своята форма и производителност в взискателни ситуации.
Механични свойства
PBT може да се похвали с висока якост, здравина и скованост. Ето някои количествени показатели:
| на свойството | Стойност |
| Якост на опън | 50-60 MPa |
| Модул на огъване | 2.3-2.8 GPA |
| Удължение при почивка | 50-300% |
PBT също проявява добра практическа сила на въздействието. Той може да издържи внезапни натоварвания, без да се напуква или да се счупи.
Друга важна характеристика е неговата устойчивост на пълзене. PBT може да поддържа формата си при постоянен стрес, дори при повишени температури.
Топлинни свойства
PBT има висока температура на отклонение на топлината (HDT) в сравнение с много други инженерни пластмаси. Например при 1,8 MPa натоварване, HDT е около 60 ° C, докато Полипропиленът е само 50 ° С.
Освен това има оценка на индекса с висока температура, което показва способността му да запазва свойствата при повишени температури. PBT може да издържи краткосрочните термични екскурзии и дългосрочната експозиция на топлина без значително разграждане.
Електрически свойства
PBT предлага високо електрическо съпротивление и диелектрична якост. Тези свойства го правят идеален за изолационни електрически компоненти.
Той предпазва от изпускане, изтичане и разпадане в силовата верига. Ниската диелектрична загуба на PBT също го прави подходящ за високочестотни електронни приложения.
Химическа устойчивост
PBT проявява устойчивост на широк спектър от химикали, включително:
Разредени киселини
Алкохоли
Въглеводороди
Ароматни разтворители
Масла и мазнини
Тази химическа устойчивост прави PBT подходящ за части, изложени на органични разтворители, бензин и масла. Той може да поддържа целостта си в химически агресивни среди.
PBT предлага и добра UV устойчивост, предотвратявайки деградацията от излагане на слънчева светлина. Неговата устойчивост на петна допълнително повишава неговата издръжливост и естетическа привлекателност.
Видове и модификации на PBT
Незапълнени PBT оценки
Неизпълнените оценки на PBT са основната форма на материала без никакви добавки. Те предлагат баланс от имоти, подходящи за много приложения.
Тези степени се предлагат в редица вискозитети на стопилката, осигуряващи гъвкавост на обработката за инжекционно формоване и екструзия.
Подсилени от стъклени влакна PBT
Подсилената от стъклени влакна PBT е популярна модификация. Добавянето на стъклени влакна значително повишава механичните свойства на материала.
Якостта на опън, модулът на огъване и якостта на натиск могат да се увеличат с 2 до 3 пъти в сравнение с незапълнени степени. Това прави PBT подсилените от стъклени влакна PBT идеален за структурни приложения.
Съдържанието на фибри може да варира, обикновено варира от 10% до 50%. По -високото съдържание на фибри води до по -голяма якост и скованост, но намалява пластичността.
PBT, изпълнен с минерали
Минерални пълнители, като талк и калциев карбонат, могат да бъдат добавени към PBT. Тези пълнители подобряват стабилността на размерите и намаляват свиването по време на формоването.
Степените на PBT, пълни с минерали, предлагат повишена скованост и устойчивост на топлина в сравнение с незапълнени степени. Въпреки това, силата на удара може да бъде леко намалена.
PBT PBT
PBT-Retardant PBT е от решаващо значение за приложенията с строги изисквания за пожарна безопасност. Могат да се използват различни забавители на пламъка, всеки със собствени предимства и недостатъци.
Халогенираните забавители на пламъка, като бромирани съединения, са ефективни, но могат да бъдат изправени пред опасения за околната среда. Не-халогенираните алтернативи, като добавки, базирани на фосфор, получават популярност.
Изборът на огнеупорен забавител засяга не само характеристиките на пожара, но и други свойства като механична якост, топлинна устойчивост и електрическа изолация.
Модифициран от въздействието PBT
Модификацията на въздействието се използва за подобряване на здравината и пластичността на PBT. Най -често срещаните модификатори на въздействието са еластомери, като например:
Тези модификатори образуват отделна гумена фаза в PBT матрицата. Те абсорбират енергия по време на удара, предотвратявайки инициирането и разпространението на пукнатината.
Силата на удара може да бъде значително увеличена, особено при ниски температури. Въпреки това, модулът и устойчивостта на топлина могат да бъдат леко компрометирани.
Други модификации
PBT може да претърпи различни други модификации, за да отговаря на специфичните изисквания:
Могат да се добавят UV стабилизатори, за да се подобри устойчивостта на слънчевата светлина и изветрянето.
Смазаните, като PTFE или силикон, могат да бъдат включени за намаляване на триенето и износване.
PBT е на разположение за приложения в контакт с храни и напитки.
Антистатичните агенти могат да се използват за разсейване на статични заряди в електронни приложения.
Оцветяващите и пигментите могат да се добавят за естетически цели.
Таблицата по -долу обобщава ключовите ефекти на различните модификации върху PBT свойствата:
| модификация | на силата на | твърдост | Въздействие | на топлинната устойчивост | Размерна стабилност |
| Стъклени влакна | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Минерален пълнител | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Пламък забавител | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Модификатор на удара | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Техники за обработка на PBT
PBT е термопластичен материал, който може да бъде обработен с помощта на различни техники. Нека да проучим най -често срещаните методи и техните ключови параметри.
за инжекционно формоване
Инжекционното формоване е най -често срещаният метод, използван за обработка на PBT. Материалът се нагрява до температура на стопилката между 230 ° C и 270 ° C. След това се инжектира във форма, поддържана при 40-80 ° С при високо налягане (обикновено 100-140 MPa ). Оптимизиране на параметрите на обработка - като температура на стопилка и налягане в инжектиране - по -добро качество на частта и намалява дефектите като изкривяване или марки за мивка.
| параметъра | Оптимален обхват на |
| Температура на стопилка | 230-270 ° C. |
| Температура на плесен | 40-80 ° C. |
| Налягане на инжектиране | 100-140 MPa |
Екструзия
Екструзията е друга широко използвана техника за производство на полу-завършени продукти като листове, пръчки и профили. По време на екструзия PBT се разтопява и се принуждава чрез матрица, като температурата на стопилката се контролира между 230 ° С и 250 ° С. Поддържането на правилната скорост на винта и скоростта на охлаждане е от съществено значение за точността на размерите.
| Екструзионна параметър | Оптимална стойност |
| Температура на стопилка | 230-250 ° C. |
| Скорост на винта | Коригиран въз основа на изхода |
Издухване
Форнирането на удари се използва за изработка на кухи части като бутилки или контейнери. В този процес PBT се екструдира в епруветка, наречена Parison, след това въздухът се взривява в него, за да се образува формата. Температурата на стопилката и налягането на въздуха играят ключови роли за осигуряване на гладък, равномерен продукт.
| за параметър | Приложение |
| Температура на стопилка | 230-250 ° C. |
| Налягане на въздуха | Оптимизиран за кухи части |
Компресионно формоване
Компресионното формоване включва поставяне на PBT в отопляема плесен и я компресира под налягане. Този метод обикновено се използва за големи или дебели стени . Той е идеален за приложения, изискващи силни, издръжливи компоненти, които се нуждаят от прецизно задържане на формата.
Типичните параметри за обработка за формоване на PBT компресия са:
Температура на стопилка: 230 ° C до 250 ° C
Температура на плесен: 150 ° C до 180 ° C
Налягане на формоване: 10 до 50 MPa
3D печат с PBT
Въпреки че е по -рядко срещан, PBT може да бъде обработен с помощта на 3D техники за печат като Fize Filament Falceation (FFF) или селективно лазерно синтероване (SLS). Той е подходящ за производство на сложни, издръжливи части с висока якост. Оптимизирането на настройките на печат като температура на екструзия и скорост на печат гарантира гладки слоеве и силна адхезия. Ефект
| на параметъра за 3D печат | върху качеството |
| Температура на екструзия | Засяга свързването на слоя |
| Скорост на печат | Контролира прецизността |
Приложения на PBT
PBT намира употреба в широк спектър от индустрии поради отличните си имоти. Нека проучим някои от ключовите области на приложение.
Автомобилна индустрия
PBT се използва широко в автомобилната индустрия поради своята издръжливост, топлинна устойчивост и химическа устойчивост. Той е идеален за компоненти като брони , на панелите на тялото , на двигателя и компоненти на трансмисията . Например, PBT обикновено се намира в кутии на прозорците на прозорците , скоростните и прозорците на радиатора , където осигурява отлична производителност в тежки среди.
| Автомобилна част | PBT приложение |
| Брони | Устойчивост на въздействие и гъвкавост |
| Двигателни части | Електрическа изолация и издръжливост |
| Компоненти на предаване | Химическа устойчивост на масла |
Електроника и електрически уреди
В сектора на електрониката PBT се оценява заради своите електрически изолационни свойства. Използва се в конектори , охлаждащите вентилатори на и трансформатори , осигурявайки безопасност и издръжливост. PBT също е популярен материал в потребителската електроника и домашни уреди като хладилници и перални машини, където предлага както механична якост, така и термична стабилност. Използване на
| електронния компонент | PBT |
| Конектори | Електрическа изолация |
| Охлаждащи вентилатори | Топлинна устойчивост |
| Трансформатори и релета | Трайно жилище, управление на топлина |
Потребителски стоки
В потребителските стоки PBT обикновено се намира в предмети от домакинството , като компоненти на прахосмукачки и части за кафемашини . Силата и издръжливостта му също го правят идеален избор за спортни стоки , включително подметки за лед скейт и корпуси на захранване.
Медицински изделия
Биосъвместимостта на PBT и химическата резистентност го правят подходящ за медицински изделия . Често се използва в на хирургически инструменти , ортопедични импланти и медицинско оборудване , които изискват прецизни, издръжливи и хигиенни материали. Ниската абсорбция на влага гарантира дългосрочна надеждност в медицинска среда.
| медицинско изделие | PBT роля на |
| Хирургически инструменти | Издръжливост и биосъвместимост |
| Ортопедични импланти | Химическа устойчивост и стабилност |
Водопроводни и течности
Във водопроводни и течности за обработка на течности се използва PBT за системи за клапани , фитинги и колеги за помпа . Неговата устойчивост на химикали, ниска абсорбция на влага и висока издръжливост го правят идеален за компоненти, изложени на вода, масла и почистващи средства. Използване
| на водопроводния компонент | PBT |
| Клапани и фитинги | Химическа устойчивост |
| Помпата на помпата | Издръжливост при излагане на течност |
Индустриални машини
PBT играе значителна роля в индустриалните машини , където се използва за производство лагери , предавки , на и ролки . Тези компоненти се възползват от на PBT ниската , устойчивост на износване и висока механична якост.
| Индустриална част | PBT приложение |
| Лагери и зъбни колела | Устойчивост на износване, ниско триене |
| Ролки и камери | Издръжливост и прецизност |
Оборудване за преработка на храни
PBT се използва в хранителни приложения поради спазването на разпоредбите на FDA . Често се намира в ленти , остриетата за преработка на хранителни и други машини, които обработват храна. Устойчивостта на PBT към агентите за влага и почистване го прави идеален за хигиенно и надеждно оборудване за преработка на храни.
| Компонент за преработка на храни | PBT Използване |
| Конвейерни ленти | Спазване на FDA, устойчивост на влага |
| Остриета за преработка на храни | Издръжливост и чистота |
Предимства и недостатъци на PBT
Както всеки материал, PBT има своите силни страни и ограничения.
Предимства
PBT предлага няколко ключови предимства в множество индустрии, което го прави популярен избор за високоефективни приложения.
Отличните механични свойства и стабилността на размерите
PBT се гордеят с висока здравина , и скованост , което го прави трайна при механично напрежение. Той поддържа стабилността на размерите , дори при различни условия на околната среда, като гарантира, че компонентите запазват формата си.
Високата химическа и износване на
PBT се съпротивлява на широк спектър от химикали, включително разтворители , на горива и масла . Неговата устойчивост на износване го прави подходящ за движещи се части като зъбни колела, където намаляването на триенето е от съществено значение.
Добра електрическа изолация
Този полимер се отличава с електрическа изолация , с висока диелектрична якост и ниска диелектрична загуба . Той предотвратява изтичането на енергия и се използва широко в електрониката и електрическите компоненти.
Ниска абсорбция на влага и устойчивост на UV
с ниска абсорбция на влага , PBT поддържа своите механични свойства във влажна среда. Освен това той се съпротивлява на UV радиацията , което го прави идеален за употреба на открито без значително деградация във времето.
Недостатъци
Въпреки че PBT има много силни страни, той също има някои ограничения, които трябва да се вземат предвид.
Свиването на високото мухъл
PBT проявява високо свиване на плесен по време на обработката, което прави предизвикателство за поддържане на точността на размерите в сложни части. Необходими са прецизни техники за формоване, за да се сведе до минимум свиването.
Чувствителност към хидролиза
Един значителен недостатък на PBT е неговата чувствителност към хидролиза . Продължителното излагане на влага и гореща вода може да влоши материала с течение на времето, ограничавайки използването му във вода, изложени на вода.
Предразположена към изкривяване и чувствителност на прореза
поради високо диференциално свиване , PBT е предразположен към изкривяване , особено в големи или сложни части. Освен това, неприкосновеният PBT показва чувствителност към Notch , което го прави по-податлив на фрактури, свързани със стрес.
По-ниска температура на отклонение на топлината (HDT)
в сравнение с други инженерни пластмаси, PBT има по-нисък HDT , което означава, че може да не е подходящ за високотемпературни приложения без армировка или специални степени.
| Предимства | недостатъци |
| Отлични механични свойства | Свиване с висока мухъл |
| Стабилност на високата размера | Чувствителност към хидролиза |
| Добра химическа и износване | Предразположен към изкривяване и чувствителност към прореза |
| Надеждна електрическа изолация | По -ниска температура на отклонение на топлината в сравнение с други |
| Ниско усвояване на влага и устойчивост на UV |
|
Заключение
Полибутилен терефталат (PBT) се откроява с на механичната якост , химическата си устойчивост и стабилността на размерите . Неговата гъвкавост го прави от съществено значение в индустриите като автомобилни, електроника и медицински изделия. Разбирането на свойствата на PBT, техниките за обработка и приложенията е от решаващо значение за избора на подходящ материал и осигуряване на оптимален дизайн на продукта.
Съвети: Може би се интересувате от всички пластмаси
