Polibutilen tereftalat (PBT) je svuda, od vašeg automobila do elektronike. Ali šta je tačno? Ovaj polukristalni inženjering termoplastično pripada porodici poliestera i nudi ravnotežu snage i izdržljivosti.
U ovom ćemo postu istražiti ono što čini PBT jedinstvenim, njegovim svojstvima, metode obrade i kako se koristi preko industrija poput automobilske i elektronike.
Šta je polibutilen tereftalat (PBT)?
Polibutilen tereftalat (PBT) je polukristalna termoplastika u porodici poliestera. Poznato je po svojoj snazi, fleksibilnosti i otporu na hemikalije. Zbog ovih svojstava, PBT se široko koristi u automobilskoj, elektronici i industrijskim aplikacijama.
Hemijski sastav i struktura PBT-a
Kemijsku strukturu PBT-a zastupljena je formulom (C12H12O4) n. Polimer se sastoji od dugih lanaca formiranih putem estera obveznica. Te veze pružaju materijal izdržljivosti i toplinskom otpornošću, što ga čini idealnim za teška okruženja. Njegova polukristalna struktura nudi dimenzionalnu stabilnost, što znači da zadržava svoj oblik čak i pod stresom.
Molekularna struktura polibutilena tereftalata
Ključne komponente uključuju:
1,4-Butanediol (BDO) : Dodaje fleksibilnost i pomaže u hemijskoj otpornosti.
Terefthalna kiselina (TPA) ili dimetil tereftalat (DMT) : Pruža krutost i konstrukcijski integritet.
Sinteza PBT-a
Proizvodnja PBT-a uključuje reakciju od polikondenzacije između dimetil terephalata (DMT) ili teretvorske kiseline (TPA) i 1,4-butanediola (BDO).
Sirovine:
Sinteza započinje s esterifikacijom reakcije, gdje BDO reagira ni s DMT ili TPA. Kada se koristi DMT, metanol se proizvodi kao nusproizvod. Sa TPA se pušta voda. Sljedeća reakcija uklanja višak BDO-a, što dovodi do stvaranja dugih polimernih lanaca kroz reakcije kondenzacije.
Hemijske jednadžbe:
DMT reakcija:
TPA reakcija:
Te se reakcije događaju na visokim temperaturama, obično između 230 ° C i 250 ° C i pod vakuumskim uvjetima. Katalizatori se mogu koristiti i za ubrzanje reakcije i osigurati veće molekularne težine.
| Reakcijsko tipa | proizvoda | reakcijskog stanja |
| DMT sa BDO-om | Metanol | 230-250 ° C, vakuum |
| TPA sa BDO-om | Voda | 230-250 ° C, vakuum |
Ovaj postupak polikacije ključan je za formiranje trajnih polimernih lanaca otpornih na toplinu koji definiraju PBT.
PBT kao član porodice poliestera
Kao poliester, PBT dijeli sličnosti s drugim poliesterima poput Polietilen tereftalat (PET) . Međutim, ona se izdvaja kroz brže brzinu kristalizacije i niže temperature prerade. To omogućava lako oblikovati u zamršene oblike. U odnosu na ostale poliestere, PBT ima vrhunsku mehanička svojstva i odličnu hemijsku otpornost, čineći ga savršenim za dijelove izložene uljama, gorivima, gorivima i visokim temperaturama.
Svojstva PBT-a
PBT izlaže jedinstvenu kombinaciju nekretnina koja ga čine pogodnim za razne aplikacije. Pogledajmo bliže njegove ključne karakteristike.
| nekretnine | nekretnine | Detalji |
| Fizička svojstva | Gustina | 1,31 g / cm³3; |
| Ograničavanje indeksa kisika | 25% |
| Apsorpcija vlage (24 sata) | 0,08% -0,1% |
| Stabilnost dimenzija | Odličan |
| UV otpor | Dobro |
| Mehanička svojstva | Zatezna čvrstoća | 40-50 MPa |
| Modul savijanja | 2-4 GPA |
| Izduženje na pauzi | 5-300% |
| Otpornost na puzanje | Visoko na povišenim temperaturama |
| Termička svojstva | Temperatura otklone toplote (HDT) | 115-150 ° C (na 0,46 MPa); 50-85 ° C (na 1,8 MPa) |
| Maksimalna kontinuirana temperatura usluge | 80-140 ° C |
| Otpornost na vatru | Dostupno u razredima otporne na plamen |
| Koeficijent toplotne ekspanzije | 6-10 x 10⁻⁵ / ° C |
| Električna svojstva | Dielektrična snaga | 15-30 kV / mm |
| Dielektrična konstantacija @ 1 kHz | 2.9-4 |
| Otpornost za jačinu zvuka | 14-17 x 10⊃1; ⁵ ohm.cm |
| Kemijska otpornost | Otpornost na hemikalije | Jaka otpornost na razrijeđene kiseline, alkohole, ugljovodonike, otapala, ulja |
| Otpornost na UV i mrlje | Visoko |
| Otpornost na organske otapale, ulja | Odličan |
Fizička svojstva
PBT nudi odličnu dimenzijsku stabilnost, čak i pod različitim uvjetima okoliša. Ima malu apsorpciju vlage, obično oko 0,1% nakon 24 sata uranjanja.
Ovaj unos uvlačivanja vlage doprinosi svojoj trajnosti pod toplinskim stresom i oštrim hemijskim okruženjima. PBT može održavati svoj oblik i performanse u zahtjevnim situacijama.
Mehanička svojstva
PBT ima visoku čvrstoću, žilavost i krutost. Evo nekih kvantitativnih pokazatelja:
| imovine | vrijednost |
| Zatezna čvrstoća | 50-60 MPa |
| Modul savijanja | 2.3-2.8 GPA |
| Izduženje na pauzi | 50-300% |
PBT takođe pokazuje dobro praktičnu snagu uticaja. Može izdržati iznenadna opterećenja bez pucanja ili probijanja.
Druga važna karakteristika je njegova otpornost na puzanje. PBT može održavati svoj oblik pod stalnim stresom, čak i pri povišenim temperaturama.
Termička svojstva
PBT ima visoku temperaturu otklona toplote (HDT) u odnosu na mnoga druga inženjerska plastika. Na primjer, na opterećenju od 1,8 MPA, njegov HDT je oko 60 ° C, dok Polipropilen je samo 50 ° C.
Takođe ima rejting indeksa visoke temperature, što ukazuje na svoju sposobnost zadržavanja svojstava na povišenim temperaturama. PBT može izdržati kratkoročne toplotne izlete i dugoročnu izloženost topline bez značajne degradacije.
Električna svojstva
PBT nudi visoku električnu otpornost i dielektričnu čvrstoću. Ove svojstva čine ga idealnim za izolacijske električne komponente.
Štiti od pražnjenja, curenja i kvara u krugu napajanja. PBT-ov nizak dielektrični gubitak čini ga pogodnim za elektroničke aplikacije visoke frekvencije.
Kemijska otpornost
PBT pokazuje otpor širokom rasponu hemikalija, uključujući:
Razblažene kiseline
Alkoholi
Ugljovodonici
Aromatična otapala
Ulja i masti
Ova hemijska otpornost čini PBT pogodnim za dijelove izložene organskim otapalima, benzinom i uljima. Može održavati svoj integritet u hemijski agresivno okruženje.
PBT nudi i dobar otpor UV-a, sprečavajući degradaciju iz izloženosti sunčeve svjetlosti. Njegova otpornost na mrlje dalje povećava svoju izdržljivost i estetsku privlačnost.
Vrste i modifikacije PBT-a
Nepuštene PBT ocjene
Nepuštene PBT ocjene osnovni su oblik materijala bez ikakvih aditiva. Nude ravnotežu svojstava pogodnih za mnoge aplikacije.
Ovi razredi dolaze u nizu viskolosti rastopiti, pružajući obradu fleksibilnosti za ubrizgavanje i ekstruziju.
Ojačana staklenim vlaknima PBT
PBT ojačani staklenim vlaknima popularna je modifikacija. Dodavanje staklenih vlakana značajno povećava mehanička svojstva materijala.
Natezna čvrstoća, fleksibilni modul i čvrstoća na pritisak mogu se povećati za 2 do 3 puta u odnosu na neispunjene ocjene. To čini staklenim vlaknima ojačanim PBT-om idealnim za strukturne aplikacije.
Sadržaj vlakana može se razlikovati, obično se kreće od 10% do 50%. Viši sadržaj vlakana rezultira većem čvrstoćom i ukočenosti, ali smanjenom duktilnošću.
PBT ispunjen mineralom
Mineralni punila, poput talka i kalcijum karbonata, mogu se dodati PBT-u. Ovi punila poboljšavaju dimenzionalnu stabilnost i smanjuju skupljanje za vrijeme oblikovanja.
Ocjene PBT-a ispunjene mineralom nude povećanu krutost i otpornost na toplinu u odnosu na neispunjene ocjene. Međutim, snaga utjecaja može se malo smanjiti.
PBBT-retardant PBT-a
PBBT retardanta plamena ključan je za aplikacije s strogim zahtjevima za zaštitu od požara. Mogu se koristiti razni retardanti plamena, svaki sa vlastitim prednostima i nedostacima.
Halogenirani retardanti plamena, poput bromenih spojeva, efikasni su, ali mogu se suočiti sa problemima u okolišu. Nealogenirane alternative, poput aditiva zasnovanih na fosforu, dobivaju popularnost.
Izbor usporavanja plamena utječe na ne samo performanse požara, već i druga svojstva poput mehaničke čvrstoće, otpornosti na toplinu i električnu izolaciju.
PBT modificiran uticaj
Modifikacija učinka koristi se za poboljšanje žilavosti i duktilnosti PBT-a. Najčešći modifikatori utjecaja su elastomeri, kao što su:
Ovi modifikatori čine zasebnu gumenu fazu unutar PBT matrice. Oni apsorbiraju energiju tokom udara, sprečavajući pokretanje pukotina i širenje.
Snaga utjecaja može se značajno povećati, posebno na niskim temperaturama. Međutim, modul i otpornost na toplinu mogu biti malo ugroženi.
Ostale izmjene
PBT može podvrgnuti raznim drugim izmjenama radi ispunjavanja specifičnih zahtjeva:
Možete dodati uV stabilizatore kako biste poboljšali otpor na sunčevu svjetlost i vremenske prilike.
Maziva, poput PTFE ili silikona, mogu se ugraditi za smanjenje trenja i habanja.
Klase hrane PBT dostupan je za aplikacije u kontaktu s hranom i pićima.
Antistatički agenti mogu se koristiti za rasipanje statičkih troškova u elektroničkim aplikacijama.
Boje i pigmenti mogu se dodati u estetske svrhe.
Tablica u nastavku sažima ključne efekte različitih modifikacija na PBT svojstvima:
| izmjena | čvrstoće | čvrstoće | utjecaj na | otpornosti na toplinu | dimenzionalnu stabilnost |
| Staklena vlakna | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Mineralno punilo | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Plamen Retardant | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Modifikator udara | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Tehnike obrade za PBT
PBT je termoplastičan materijal koji se može obraditi pomoću različitih tehnika. Istražimo najčešće metode i njihove ključne parametre.
za ubrizgavanje
Ubrizgavanje je najčešće metoda koja se koristi za obradu PBT-a. Materijal se zagrijava na temperaturu topline između 230 ° C i 270 ° C. Zatim se ubrizgava u kalup koji se održava na 40-80 ° C pod visokim pritiskom (obično 100-140 MPa ). Optimiziranje parametara obrade - pretpostavljam da je temperatura rastopljenja i pritiska ubrizgavanja Bolji kvalitet dijela i smanjuje nedostatke poput izvijanje ili Oznake sudova.
| parametara | Optimalni raspon |
| Temperatura topline | 230-270 ° C |
| Temperatura kalupa | 40-80 ° C |
| Pritisak ubrizgavanja | 100-140 MPa |
Ekstruzija
Ekstruzija je još jedna široko korištena tehnika za proizvodnju poluproizvoda poput listova, šipki i profila. Tijekom ekstruzije, PBT se rastopi i prisiljava kroz matricu, sa temperaturom topline kontrolira između 230 ° C i 250 ° C. Održavanje desne brzine vijaka i brzine hlađenja je neophodno za dimenzionalnu tačnost.
| parametara ekstrudiranja | Optimalna vrijednost |
| Temperatura topline | 230-250 ° C |
| Brzina vijaka | Prilagođen na osnovu izlaza |
Puhanje
Puhanje se koristi za pravljenje šupljih dijelova poput boca ili posuda. U ovom procesu PBT je ekstrudiran u cijev, nazvan je suradom, a zatim se zrak puše u njega da bi formirao oblik. Temperatura topline i pritisak zraka Ključne uloge u osiguravanju glatke, ujednačenog proizvoda.
| parametara | Primjena |
| Temperatura topline | 230-250 ° C |
| Vazdušni pritisak | Optimiziran za šuplje dijelove |
Kompresioniranje
Kompresioniranje uključuje postavljanje PBT-a u grijani kalup i komprimirajući ga pod pritiskom. Ova metoda se obično koristi za velike ili debele zidne dijelove . Idealan je za aplikacije koje zahtijevaju jake, izdržljive komponente kojima je potrebno precizno zadržavanje oblika.
Tipični parametri obrade za PBT kompresiju su:
Temperatura topline: 230 ° C do 250 ° C
Temperatura kalupa: 150 ° C do 180 ° C
Tlak oblikovanja: 10 do 50 MPa
3D štampanje sa PBT-om
Iako manje uobičajeno, PBT se može obraditi pomoću 3D tehnika ispisa poput tlopljenog izmišljenosti filamenta (FFF) ili selektivne laserske sinterije (SLS). Pogodno je za proizvodnju složenih, izdržljivih dijelova sa velikom čvrstoćom. Optimiziranje postavki ispisa poput temperature ekstruzije i brzina ispisa osigurava glatke slojeve i jaku adheziju.
| Učinak parametra 3D | ispisa na kvalitetu |
| Temperatura ekstruzije | Utiče na lepljenje sloja |
| Brzina ispisa | Preciznost kontrole |
Primjene PBT-a
PBT pronalazi upotrebu u širokom rasponu industrija zbog svojih izvrsnih svojstava. Istražimo neke od ključnih područja aplikacije.
Automobilska industrija
PBT se široko koristi u automobilskoj industriji zbog svoje izdržljivosti, otpornosti na toplinu i hemijsku otpornost. Idealan je za komponente poput odbojaka , za tijelo , motornih dijelova i komponente prijenosa . Na primjer, PBT se obično nalazi u prozora motorne školjke , menjačima , a radijator Windows , gdje pruža izvrsne performanse u oštrim okruženjima.
| Automobilski dio | PBT aplikacija |
| Odbojnici | Otpornost na udarce i fleksibilnost |
| Dijelovi motora | Električna izolacija i izdržljivost |
| Prijenosne komponente | Hemijska otpornost na ulja |
Elektronika i električni uređaji
U sektoru elektronike , PBT se vrednuje za svojstva električne izolacije . Koristi se u ventilatorima , za hlađenje i transformatori , osiguravajući sigurnost i izdržljivost. PBT je takođe popularan materijal u potrošačkoj elektronici i kućanskim aparatima poput hladnjaka i perilicama, gde nudi i mehaničku čvrstoću i termičku stabilnost.
| Elektronska komponenta | PBT upotreba |
| Konektori | Električna izolacija |
| Ventilatori za hlađenje | Otpornost na toplinu |
| Transformatori i releji | Izdržljivo kućište, upravljanje toplom |
Roba široke potrošnje
U robi široke potrošnje , PBT se obično nalazi u kućanskim predmetima kao što su komponente usisavača i dijelova za aparat za kavu . Njegova snaga i izdržljivost čine i idealnim izborom za sportsku robu , uključujući i ledene ploče i električne bušilice.
Medicinski uređaji
PBT-ova biokompatibilnost i hemijska otpornost čine ga pogodnim za medicinske uređaje . Često se koristi u hirurških instrumenata , ortopedskim implantatima i medicinsku opremu koja zahtijevaju precizan, izdržljiv i higijenski materijal. Niska apsorpcija vlage osigurava dugoročnu pouzdanost u medicinskom okruženju.
| medicinskog proizvoda | Uloga PBT-a |
| Hirurški instrumenti | Izdržljivost i biokompatibilnost |
| Ortopedski implantati | Hemijska otpornost i stabilnost |
Vodovod i rukovanje tečnošću
U vodovodnim i tekućim sistemima za rukovanje, PBT se koristi za za ventile , spojnice i pumpilice . Njegova otpornost na hemikalije, male apsorpcije vlage i visoke trajnosti čine ga savršenim za komponente izložene vodi, uljima i sredstvima za čišćenje.
| Vodovodna komponenta | PBT Upotreba |
| Ventili i fitinzi | Kemijska otpornost |
| Impeleri pumpe | Izdržljivost pod izlaganjem tekućinom |
Industrijske mašine
PBT igra značajnu ulogu u industrijskim strojevima , gdje se koristi za proizvodnju ležajeva , za proizvodnju , kamera i valjka . Ove komponente imaju koristi od PBT- ove trenja , otpornosti na nošenje i visoku mehaničku čvrstoću.
| Industrijski dio | PBT aplikacija |
| Ležajevi i zupčanici | Nošenje otpora, nisko trenje |
| Valjci i kamere | Izdržljivost i preciznost |
Oprema za preradu hrane
PBT se koristi u aplikacijama za prehranu zbog njegove usklađenosti sa FDA propisima . Često se nalazi u noževima za , prehrambene prehrambene kaiševe i ostale mašinerije koje rukuje na hranu. PBT-ov otpor vlage i sredstava za čišćenje čini ga idealnim za higijensku i pouzdanu opremu za preradu hrane.
| KOMPONENT KOMPONENTE KOMPONENTA KOMPONENTA | KOMPONES |
| Transportne trake | Usklađenost FDA, otpornost na vlagu |
| Oštrice za preradu hrane | Izdržljivost i čistoću |
Prednosti i nedostaci PBT-a
Kao i svaki materijal, PBT ima svoje snage i ograničenja.
Prednosti
PBT nudi nekoliko ključnih prednosti u više industrija, što ga čini popularnim izborom za primjenu visokih performansi.
Odlična mehanička svojstva i dimenzionalna stabilnost
PBT ima visoke čvrstoće , žilavost i krutosti , što ga čini izdržljivim pod mehaničkim stresom. Održava dimenzionalnu stabilnost , čak i pod različitim uvjetima okoliša, osiguravajući da komponente zadržavaju oblik.
Visoka kemijska i otpornost na habanje
PBT odolijeva širok spektar hemikalija, uključujući otapala , gorivo za i ulja . Njegova otpornost na habanje čini ga pogodnim za pokretne dijelove poput zupčanika, gdje je smanjenje trenja od suštinskog značaja.
Dobra električna izolacija
Ovaj polimer izdvaja električnu izolaciju , sa visokom dielektričnom čvrstoćom i niskom dielektričnom gubitku . Sprječava curenje energije i široko se koristi u elektroniku i električnim komponentama.
Niska apsorpcija vlage i UV otpornost
sa malom apsorpcijom vlage , PBT održava svoja mehanička svojstva u vlažnim okruženjima. Također se odolijeva UV zračenjem , što ga čini idealnim za upotrebu na otvorenom bez značajne degradacije s vremenom.
Nedostaci
Dok PBT ima mnogo snaga, ima i neka ograničenja koja se moraju uzeti u obzir.
Visoki kalup za skupljanje
PBT izlaže visoko skupljanje kalupa tokom obrade, čineći da izazovu za održavanje dimenzionalne preciznosti u složenim dijelovima. Precizne tehnike oblikovanja potrebne su za minimiziranje skupljanja.
Osjetljivost na hidrolizu
Jedan značajan nedostatak PBT-a je njegova osjetljivost na hidrolizu . Produljeno izlaganje vlagu i toploj vodi može se s vremenom degradirati materijal, ograničavajući njegovu upotrebu u okruženjima izloženih vodama.
Skloni osetljivosti i zareznim osjetljivosti
zbog visokog diferencijalnog skupljanja , PBT je sklon za raspršivanje , posebno u velikim ili zamršenim dijelovima. Uz to, nereanirani PBT pokazuje osetljivost na zarez , čineći ga osjetljivijom na prijelomu u vezi s stresom.
Niža temperatura otklona za topline (HDT)
u odnosu na drugu inženjersku plastiku, PBT ima niži HDT , što znači da možda nije prikladno za primjenu visoke temperature bez pojačanja ili posebnih razreda.
| Prednosti | Nedostaci |
| Odlična mehanička svojstva | Visoko skupljanje kalupa |
| Stabilnost visoke dimenzije | Osjetljivost na hidrolizu |
| Dobra hemijska i otpornost na habanje | Skloni osetljivosti i zareza |
| Pouzdana električna izolacija | Niža temperatura otklona toplote u odnosu na druge |
| Niska apsorpcija vlage i otpornost na UV |
|
Zaključak
Polibutilen tereftalat (PBT) izdvaja se za njenu mehaničku čvrstoću , hemijsku otpornost i dimenzionalnu stabilnost . Njegova svestranost čini neophodnim putem industrija poput automobilske, elektronike i medicinskih proizvoda. Razumijevanje nekretnina PBT-a, tehnika obrade i aplikacija kritičnih za odabir desnog materijala i osiguravanje optimalnog dizajna proizvoda.
Savjeti: Možda ste zainteresirani za sva plastiku
