El polibutilè tereftalat (PBT) és a tot arreu, des del cotxe fins a l'electrònica. Però, què és exactament? Aquest termoplàstic d’enginyeria semi-cristal·lina pertany a la família de polièster i ofereix un equilibri de força i durabilitat.
En aquesta publicació, explorarem el que fa que PBT sigui únic, les seves propietats, els mètodes de processament i com s’utilitza en indústries com l’automoció i l’electrònica.
Què és el polibutilè tereftalat (PBT)?
El polibutilè tereftalat (PBT) és un termoplàstic semi-cristal·lí de la família de polièster. És conegut per la seva força, flexibilitat i resistència als productes químics. A causa d'aquestes propietats, PBT s'utilitza àmpliament en aplicacions d'automoció, electrònica i industrial.
Composició química i estructura de PBT
L’estructura química de PBT està representada per la fórmula (C12H12O4) n. El polímer consisteix en llargues cadenes formades mitjançant enllaços d’èster. Aquests enllaços proporcionen al material la durabilitat i la resistència tèrmica, cosa que el fa ideal per a ambients durs. La seva estructura semi-cristal·lina ofereix estabilitat dimensional, el que significa que conserva la seva forma fins i tot sota estrès.
Estructura molecular del polibutilè tereftalat
Els components clau inclouen:
1,4-butanediol (BDO) : afegeix flexibilitat i ajuda a la resistència química.
Àcid tereftalic (TPA) o dimetil tereftalat (DMT) : proporciona rigidesa i integritat estructural.
Síntesi de PBT
La producció de PBT implica una reacció de policondensació entre dimetil tereftalat (DMT) o àcid tereftalic (TPA) i 1,4-butanediol (BDO).
Matèries primeres:
La síntesi comença amb una reacció d’esterificació, on BDO reacciona amb DMT o TPA. Quan s'utilitza DMT, el metanol es produeix com a subproducte. Amb TPA, l’aigua s’allibera. La reacció següent elimina l'excés de BDO, donant lloc a la formació de llargues cadenes de polímer mitjançant reaccions de condensació.
Equacions químiques:
Reacció DMT:
Reacció TPA:
Aquestes reaccions es produeixen a temperatures altes, normalment entre 230 ° C i 250 ° C i en condicions de buit. Els catalitzadors també es poden utilitzar per accelerar la reacció i assegurar pesos moleculars més elevats.
| Tipus de reacció | reacció | condició de |
| DMT amb BDO | Metanol | 230-250 ° C, buit |
| TPA amb BDO | Regar | 230-250 ° C, buit |
Aquest procés de policondensació és clau per formar les cadenes de polímer resistents a la calor resistents que defineixen PBT.
PBT com a membre de la família de polièster
Com a polièster, PBT comparteix similituds amb altres poliesters com Polietilè tereftalat (PET) . Tot i això, es diferencia a través de la seva taxa de cristal·lització més ràpida i baixa les temperatures de processament. Això permet que es pugui modelar amb formes complexes fàcilment. En comparació amb altres polièsters, PBT té propietats mecàniques superiors i una excel·lent resistència química, cosa que la fa perfecta per a parts exposades a olis, combustibles i altes temperatures.
Propietats de PBT
PBT presenta una combinació única de propietats que la fan adequada per a diverses aplicacions. Mirem de prop les seves característiques clau.
| Tipus de propietat | de la propietat | Detalls |
| Propietats físiques | Densitat | 1,31 g/cm³ |
| Limitació de l’índex d’oxigen | 25% |
| Absorció d’humitat (24 hores) | 0,08%-0,1% |
| Estabilitat dimensional | Excel·lent |
| Resistència a la UV | Bona |
| Propietats mecàniques | Força a la tracció | 40-50 MPa |
| Mòdul de flexió | 2-4 GPA |
| Allargament al descans | 5-300% |
| Resistència a la fluïdesa | Alt a temperatures elevades |
| Propietats tèrmiques | Temperatura de desviació de calor (HDT) | 115-150 ° C (a 0,46 MPa); 50-85 ° C (a 1,8 MPa) |
| Temperatura màxima de servei continu | 80-140 ° C |
| Resistència al foc | Disponible en notes resistents a la flama |
| Coeficient d’expansió tèrmica | 6-10 x 10⁻⁵/° C |
| Propietats elèctriques | Força dielèctrica | 15-30 kV/mm |
| Constant dielèctrica @ 1 kHz | 2.9-4 |
| Resistivitat del volum | 14-17 x 10⊃1; ⁵ ohm.cm |
| Resistència química | Resistència a productes químics | Fort resistència a àcids diluïts, alcohols, hidrocarburs, dissolvents, olis |
| Resistència a la UV i a les taques | Alt |
| Resistència a dissolvents orgànics, olis | Excel·lent |
Propietats físiques
PBT ofereix una excel·lent estabilitat dimensional, fins i tot en diferents condicions ambientals. Té una baixa absorció d’humitat, normalment al voltant del 0,1% després de 24 hores d’immersió.
Aquesta baixa captació d’humitat contribueix a la seva durabilitat sota estrès tèrmic i amb entorns químics durs. PBT pot mantenir la seva forma i el seu rendiment en situacions exigents.
Propietats mecàniques
PBT té una gran resistència, resistència i rigidesa. A continuació, es mostren alguns indicadors quantitatius:
| de la propietat | valor |
| Força a la tracció | 50-60 MPa |
| Mòdul de flexió | 2.3-2.8 GPA |
| Allargament al descans | 50-300% |
PBT també presenta una bona força d’impacte pràctic. Pot suportar càrregues sobtades sense esquerdar -se ni trencar -se.
Una altra característica important és la seva resistència al capdavant. PBT pot mantenir la seva forma sota estrès constant, fins i tot a temperatures elevades.
Propietats tèrmiques
PBT té una temperatura de desviació de calor elevada (HDT) en comparació amb molts altres plàstics d’enginyeria. Per exemple, amb una càrrega de 1,8 MPa, el seu HDT és al voltant dels 60 ° C, mentre que El polipropilè és de només 50 ° C.
També té una qualificació d’índex d’alta temperatura, cosa que indica la seva capacitat de retenir propietats a temperatures elevades. La PBT pot suportar les excursions tèrmiques a curt termini i l’exposició a la calor a llarg termini sense degradació significativa.
Propietats elèctriques
PBT ofereix una alta resistència elèctrica i força dielèctrica. Aquestes propietats la fan ideal per aïllar components elèctrics.
Protegeix contra la descàrrega, les fuites i la ruptura dels circuits de potència. La baixa pèrdua dielèctrica de PBT també la fa adequada per a aplicacions electròniques d’alta freqüència.
Resistència química
PBT presenta resistència a una àmplia gamma de productes químics, incloent:
Àcids diluïts
Alcohols
Hidrocarburs
Dissolvents aromàtics
Olis i greixos
Aquesta resistència química fa que la PBT sigui adequada per a parts exposades a dissolvents orgànics, gasolina i olis. Pot mantenir la seva integritat en entorns químicament agressius.
PBT també ofereix una bona resistència a la UV, evitant la degradació de l’exposició al sol. La seva resistència a les taques millora encara més la seva durabilitat i atractiu estètic.
Tipus i modificacions de PBT
Noies de PBT no complicades
Les notes PBT no complicades són la forma bàsica del material sense additius. Ofereixen un saldo d’immobles adequats per a moltes aplicacions.
Aquestes notes tenen una gamma de viscositats de fusió, proporcionant flexibilitat de processament per modelar i extrusió per injecció.
PBT reforçada de fibra de vidre
El PBT reforçat amb fibra de vidre és una modificació popular. L’addició de fibres de vidre millora significativament les propietats mecàniques del material.
La resistència a la tracció, el mòdul de flexió i la resistència a la compressió poden augmentar de 2 a 3 vegades en comparació amb les notes no ocupades. Això fa que la PBT reforçada per la fibra de vidre sigui ideal per a aplicacions estructurals.
El contingut de fibra pot variar, normalment oscil·lant entre el 10% i el 50%. El contingut de fibra més elevat dóna lloc a una major resistència i rigidesa, però reduïda la ductilitat.
PBT ple de minerals
Els farcits de minerals, com el talc i el carbonat de calci, es poden afegir a PBT. Aquests farcits milloren l'estabilitat dimensional i redueixen la contracció durant el modelat.
Les notes PBT plenes de minerals ofereixen una major rigidesa i resistència a la calor en comparació amb les notes no ocupades. Tot i això, la força d’impacte pot reduir -se lleugerament.
Flame-Retardant PBT
El PBT de flames-retorna és crucial per a aplicacions amb requisits estrictes de seguretat contra incendis. Es poden utilitzar diversos retardants de la flama, cadascun amb els seus propis avantatges i inconvenients.
Els retardants de flama halogenats, com els compostos bromats, són efectius, però poden afrontar problemes mediambientals. Les alternatives no halogenades, com els additius basats en fòsfor, estan guanyant popularitat.
L’elecció del retardant de la flama no només afecta el rendiment del foc, sinó també altres propietats com la resistència mecànica, la resistència a la calor i l’aïllament elèctric.
PBT modificat per l'impacte
La modificació d’impacte s’utilitza per millorar la duresa i la ductilitat de la PBT. Els modificadors d’impacte més comuns són els elastòmers, com ara:
Aquests modificadors formen una fase de fregament separada dins de la matriu PBT. Absorbeixen energia durant l’impacte, evitant l’inici i la propagació de les fissures.
La força d’impacte es pot augmentar significativament, sobretot a temperatures baixes. Tot i això, el mòdul i la resistència a la calor poden estar lleugerament compromesos.
Altres modificacions
PBT pot experimentar diverses altres modificacions per complir els requisits específics:
Es poden afegir estabilitzadors UV per millorar la resistència a la llum del sol i a la intempèrie.
Els lubricants, com PTFE o silicona, es poden incorporar per reduir la fricció i el desgast.
El PBT de qualitat d’aliments està disponible per a aplicacions en contacte amb aliments i begudes.
Els agents antistàtics es poden utilitzar per dissipar les despeses estàtiques en aplicacions electròniques.
Es poden afegir colorants i pigments amb finalitats estètiques.
La taula següent resumeix els efectes clau de diferents modificacions sobre les propietats PBT:
| Modificació | Rigidesa | les | Impacte | Resistència a la calor | Estabilitat dimensional |
| Fibra de vidre | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Farciment de minerals | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Retardant de flama | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Modificador d’impacte | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Tècniques de processament de PBT
PBT és un material termoplàstic que es pot processar mitjançant diverses tècniques. Explorem els mètodes més comuns i els seus paràmetres clau.
de modelat per injecció
El modelat per injecció és el mètode més comú utilitzat per al processament de la PBT. El material s’escalfa a una temperatura de fusió entre 230 ° C i 270 ° C. A continuació, s'injecta en un motlle mantingut a 40-80 ° C a alta pressió (normalment 100-140 MPa ). L’optimització dels paràmetres de processament , com ara la temperatura de la fusió i la pressió d’injecció, preveu una millor qualitat de part i redueix els defectes com a Warping o marques de lavabo.
| Paràmetre | Range òptim |
| Fondre la temperatura | 230-270 ° C |
| Temperatura del model | 40-80 ° C |
| Pressió d'injecció | 100-140 MPa |
Extrusió
L’extrusió és una altra tècnica àmpliament utilitzada per produir productes semi-acabats com fulls, varetes i perfils. Durant l'extrusió, la PBT es fon i s'obté a través d'una matriu, amb la temperatura de fusió controlada entre 230 ° C i 250 ° C. Mantenir la velocitat del cargol i la velocitat de refrigeració adequades és essencial per a la precisió dimensional.
| Paràmetre d'extrusió | Valor òptim |
| Fondre la temperatura | 230-250 ° C |
| Velocitat de cargol | Ajustat en funció de la sortida |
Modelat
El modelat de cops s’utilitza per fabricar parts buides com ampolles o contenidors. En aquest procés, PBT s’extreu en un tub, anomenat parison, i després s’hi bufa l’aire per formar la forma. La temperatura i la pressió de l’aire fonts tenen un paper clau per assegurar un producte suau i uniforme.
| de paràmetres | Aplicació |
| Fondre la temperatura | 230-250 ° C |
| Pressió de l’aire | Optimitzat per a parts buides |
Modelat de compressió
El modelat de compressió consisteix en col·locar PBT en un motlle escalfat i comprimir -lo a pressió. Aquest mètode s’utilitza normalment per a parts de paret gran o gruixuda . És ideal per a aplicacions que requereixen components forts i duradors que necessiten una retenció de forma precisa.
Els paràmetres de processament típics per al modelat de compressió PBT són:
Temperatura de fusió: 230 ° C a 250 ° C
Temperatura del motlle: 150 ° C a 180 ° C
Pressió de modelat: de 10 a 50 MPa
Impressió 3D amb PBT
Tot i que menys comú, PBT es pot processar mitjançant tècniques d’impressió 3D com la fabricació de filament fusionada (FFF) o la sinterització selectiva làser (SLS). És adequat per produir parts complexes i duradores amb alta resistència. Optimitzant la configuració d'impressió, com la temperatura d'extrusió i la velocitat d'impressió, garanteix capes suaus i una forta adhesió. Efecte
| de paràmetres d'impressió 3D | sobre la qualitat |
| Temperatura d'extrusió | Afecta l’enllaç de capes |
| Velocitat d'impressió | Controla la precisió |
Aplicacions de PBT
PBT troba l’ús en una àmplia gamma d’indústries per les seves excel·lents propietats. Explorem algunes de les àrees d’aplicació clau.
Indústria de l’automoció
El PBT s’utilitza àmpliament a la indústria de l’automoció a causa de la seva durabilitat, resistència a la calor i resistència química. És ideal per a components com els para -xocs , del cos de , panells i els components de transmissió . Per exemple, PBT es troba habitualment a closques del motor de la finestra , les caixes de canvis de les i a les finestres del radiador , on proporciona un excel·lent rendiment en entorns durs.
| PART AUTOMOTIVA | APLICACIÓ PBT |
| Xocoladors | Resistència a l’impacte i flexibilitat |
| Peces del motor | Aïllament elèctric i durabilitat |
| Components de transmissió | Resistència química als olis |
Electrònica i electrodomèstics
Al sector de l'electrònica , PBT es valora per les seves propietats d'aïllament elèctric . S'utilitza en dels connectors , els ventiladors de refrigeració i els transformadors , garantint la seguretat i la durabilitat. PBT també és un material popular en electrònica de consum i electrodomèstics com refrigeradors i rentadores, on ofereix una resistència mecànica i una estabilitat tèrmica.
| Component electrònic | PBT Ús |
| Connectors | Aïllament elèctric |
| Fans de refrigeració | Resistència a la calor |
| Transformadors i relés | Habitatge durador, gestió de calor |
Béns de consum
En els béns de consum , PBT es troba habitualment en articles domèstics com components aspiradors i peces de la cafetera . La seva força i durabilitat també la converteixen en una elecció ideal per a articles esportius , incloses les soles de patí de gel i les carcasses de perforació elèctrica.
Dispositius mèdics
La biocompatibilitat i la resistència química de PBT la fan adequada per a dispositius mèdics . Sovint s’utilitza en instruments quirúrgics , implants ortopèdics i equips mèdics que requereixen materials precisos, duradors i higiènics. La baixa absorció d’humitat garanteix la fiabilitat a llarg termini en els ambients mèdics.
| del dispositiu mèdic | Rol de PBT |
| Instruments quirúrgics | Durabilitat i biocompatibilitat |
| Implants ortopèdics | Resistència i estabilitat química |
Manipulació de fontaneria i fluids
En els sistemes de plomeria i manipulació de fluids , PBT s'utilitza per a de vàlvules , accessoris i impulsors de la bomba . La seva resistència a productes químics, baixa absorció d’humitat i alta durabilitat la fan perfecta per als components exposats a l’aigua, els olis i els agents de neteja.
| Component de fontaneria | PBT Ús |
| Vàlvules i accessoris | Resistència química |
| Impulsors de la bomba | Durabilitat en exposició a fluids |
Maquinària industrial
PBT té un paper important en la maquinària industrial , on s’utilitza per fabricar càmeres , engranatges , d’ i rodets . Aquests components es beneficien de de PBT a la fricció , la resistència i de la gran resistència mecànica.
| Part industrial | PBT Aplicació |
| Coixinets i engranatges | Resistència al desgast, baixa fricció |
| Rodets i càmeres | Durabilitat i precisió |
Equips de processament d'aliments
PBT s’utilitza en aplicacions de qualitat alimentària a causa del seu compliment de les regulacions de la FDA . Sovint es troba en de cintes transportadores , les fulles de processament d’aliments i altres maquinàries que gestionen els aliments. La resistència de PBT a agents de la humitat i la neteja la fa ideal per a equips higiènics i fiables de processament d’aliments.
| Component de processament d'aliments | PBT Ús |
| Cinturons transportadores | Compliment de la FDA, resistència a la humitat |
| Blades de processament d’aliments | Durabilitat i neteja |
Avantatges i desavantatges del PBT
Com qualsevol material, PBT té els seus punts forts i limitacions.
Avantatges
PBT ofereix diversos avantatges clau en diverses indústries, cosa que la converteix en una elecció popular per a aplicacions d’alt rendiment.
Excel·lents propietats mecàniques i estabilitat dimensional
PBT compta amb una gran resistència , i rigidesa , cosa que la fa duradora sota estrès mecànic. Manté l'estabilitat dimensional , fins i tot en diferents condicions ambientals, garantint que els components conserven la seva forma.
La gran resistència química i el desgast
PBT resisteix a una àmplia gamma de productes químics, inclosos de dissolvents , combustibles i olis . La seva resistència al desgast la fa adequada per moure parts com engranatges, on la reducció de la fricció és essencial.
Bon aïllament elèctric
Aquest polímer sobresurt en aïllament elèctric , amb alta resistència dielèctrica i baixa pèrdua dielèctrica . Evita les fuites d’energia i s’utilitza àmpliament en electrònica i components elèctrics.
Baixa absorció d’humitat i resistència a la UV
amb baixa absorció d’humitat , PBT manté les seves propietats mecàniques en ambients humits. També resisteix la radiació UV , cosa que la fa ideal per a un ús exterior sense degradació significativa amb el pas del temps.
Desavantatges
Si bé PBT té molts punts forts, també té algunes limitacions que s’han de tenir en compte.
La contracció de motlles elevada
presenta una contracció elevada de motlles durant el processament, cosa que fa que sigui difícil mantenir la precisió dimensional en parts complexes. Les tècniques de modelat precises són necessàries per minimitzar la contracció.
La sensibilitat a la hidròlisi
Un dels inconvenients significatius de la PBT és la seva sensibilitat a la hidròlisi . L’exposició prolongada a la humitat i l’aigua calenta pot degradar el material amb el pas del temps, limitant el seu ús en ambients exposats a l’aigua.
Propensos a la sensibilitat de deformació i a la baixa
a causa de la contracció diferencial elevada , la PBT és propensa a la deformació , particularment en parts grans o complexes. A més, la PBT no reforçada mostra una sensibilitat Notch , fent que sigui més susceptible a fractures relacionades amb l'estrès.
Temperatura inferior de desviació de calor (HDT)
en comparació amb altres plàstics d’enginyeria, PBT té un HDT inferior , cosa que significa que pot no ser adequat per a aplicacions d’alta temperatura sense reforç ni qualificacions especials.
| Avantatges | desavantatges |
| Excel·lents propietats mecàniques | Reducció de motlles elevat |
| Estabilitat dimensional d’alta dimensió | Sensibilitat a la hidròlisi |
| Bona resistència química i desgast | Propens a la sensibilitat de deformació i osca |
| Aïllament elèctric fiable | Menor temperatura de desviació de calor en comparació amb els altres |
| Baixa absorció d’humitat i resistència a la UV |
|
Conclusió
El polibutilè tereftalat (PBT) destaca per la seva resistència mecànica , de resistència química i estabilitat dimensional . La seva versatilitat fa que sigui essencial entre indústries com l’automoció, l’electrònica i els dispositius mèdics. Comprendre les propietats, les tècniques de processament i les propietats de PBT és fonamental per seleccionar el material adequat i assegurar el disseny òptim del producte.
Consells: potser us interessa tots els plàstics
