Polybutylen tereftalát (PBT) je všude, od vašeho automobilu po elektroniku. Ale co přesně to je? Tento polokrystalický inženýrský termoplastický patří do polyesterové rodiny a nabízí rovnováhu síly a trvanlivosti.
V tomto příspěvku prozkoumáme, co dělá PBT jedinečnými, jeho vlastnostmi, metodami zpracování a jak se používá napříč odvětvími, jako je automobilový průmysl a elektronika.
Co je polybutylen tereftalát (PBT)?
Polybutylen tereftalát (PBT) je polokrystalický termoplastický v polyesterové rodině. Je známá svou silou, flexibilitou a odolností vůči chemikáliím. Kvůli těmto vlastnostem je PBT široce používán v automobilových, elektronikách a průmyslových aplikacích.
Chemické složení a struktura PBT
Chemická struktura PBT je reprezentována vzorcem (C12H12O4) n. Polymer se skládá z dlouhých řetězců vytvořených pomocí esterových vazeb. Tyto vazby poskytují materiálu odolnost a tepelný odpor, díky nimž je ideální pro tvrdé prostředí. Jeho polokrystalická struktura nabízí rozměrovou stabilitu, což znamená, že si zachovává svůj tvar i při stresu.
Molekulární struktura polybutylenu tereftalátu
Mezi klíčové komponenty patří:
1,4-butanediol (BDO) : přidává flexibilitu a pomáhá v chemické odolnosti.
Kyselina terefthalová (TPA) nebo dimethyl tereftalát (DMT) : poskytuje rigiditu a strukturální integritu.
Syntéza PBT
Produkce PBT zahrnuje polykondenzační reakci mezi dimethyltereftalátem (DMT) nebo kyselinou terefthalovou (TPA) a 1,4-butandiolem (BDO).
Suroviny:
Syntéza začíná esterifikační reakcí, kde BDO reaguje buď s DMT nebo TPA. Při použití DMT se methanol produkuje jako vedlejší produkt. S TPA se uvolní voda. Následující reakce odstraňuje přebytek BDO, což vede k tvorbě dlouhých polymerních řetězců prostřednictvím kondenzačních reakcí.
Chemické rovnice:
DMT reakce:
Reakce TPA:
Tyto reakce se vyskytují při vysokých teplotách, obvykle mezi 230 ° C a 250 ° C a ve vakuových podmínkách. Katalyzátory mohou být také použity k urychlení reakce a zajištění vyšších molekulových hmotností.
| typu reakce | vedlejšího produktu | Reakční podmínka |
| DMT s BDO | Methanol | 230-250 ° C, vakuum |
| TPA s BDO | Voda | 230-250 ° C, vakuum |
Tento proces polykondensace je klíčem k vytvoření odolných polymerních řetězců odolných proti teplu, které definují PBT.
PBT jako člen rodiny polyesteru
Jako polyester sdílí PBT podobnosti s jinými polyestery jako Polyethylen tereftalát (PET) . Avšak se odděluje prostřednictvím rychlejší rychlosti krystalizace a nižší teploty zpracování. To umožňuje snadno formovat do složitých tvarů. Ve srovnání s jinými polyestery má PBT vynikající mechanické vlastnosti a vynikající chemickou odolnost, takže je ideální pro díly vystavené oleji, palikám a vysokým teplotám.
Vlastnosti PBT
PBT vykazuje jedinečnou kombinaci vlastností, díky nimž je vhodný pro různé aplikace. Podívejme se blíže na jeho klíčové vlastnosti.
| o vlastnictví | vlastnosti | Podrobnosti |
| Fyzikální vlastnosti | Hustota | 1,31 g/cm³ |
| Omezení indexu kyslíku | 25% |
| Absorpce vlhkosti (24 hodin) | 0,08%-0,1% |
| Rozměrová stabilita | Vynikající |
| Odolnost proti UV | Dobrý |
| Mechanické vlastnosti | Pevnost v tahu | 40-50 MPa |
| Ohybový modul | 2-4 GPA |
| Prodloužení při přestávce | 5-300% |
| Odolnost vůči dotvarování | Vysoko při zvýšených teplotách |
| Tepelné vlastnosti | Teplota vychýlení tepla (HDT) | 115-150 ° C (při 0,46 MPa); 50-85 ° C (při 1,8 MPa) |
| Maximální kontinuální teplota servisního | 80-140 ° C. |
| Požární odolnost | K dispozici ve stupních odolných vůči plamenům |
| Koeficient tepelné roztažnosti | 6-10 x 10⁻⁵/° C. |
| Elektrické vlastnosti | Dielektrická síla | 15-30 kV/mm |
| Dielektrická konstanta @ 1 kHz | 2.9-4 |
| Odpor objemu | 14-17 x 10⊃1; ⁵ OHM.CM |
| Chemická odolnost | Odolnost vůči chemikáliím | Silná odolnost vůči zředěným kyselinám, alkoholům, uhlovodíkům, rozpouštědlům, oleji |
| UV a odolnost proti skvrnám | Vysoký |
| Odolnost vůči organickým rozpouštědům, oleji | Vynikající |
Fyzikální vlastnosti
PBT nabízí vynikající rozměrovou stabilitu, a to i za různých podmínek prostředí. Má nízkou absorpci vlhkosti, obvykle kolem 0,1% po 24 hodinách ponoření.
Toto absorpce s nízkou vlhkostí přispívá k jeho trvanlivosti za tepelného napětí a drsného chemického prostředí. PBT může udržovat svůj tvar a výkon v náročných situacích.
Mechanické vlastnosti
PBT se může pochlubit vysokou pevností, houževnatostí a tuhostí. Zde je několik kvantitativních ukazatelů:
| Hodnota | vlastnosti |
| Pevnost v tahu | 50-60 MPa |
| Ohybový modul | 2.3-2.8 GPA |
| Prodloužení při přestávce | 50-300% |
PBT také vykazuje dobrou praktickou sílu dopadu. Vydrží náhlé zatížení bez praskání nebo rozbití.
Další důležitou vlastností je jeho odolnost vůči dotvarování. PBT může udržovat svůj tvar při konstantním stresu, a to i při zvýšených teplotách.
Tepelné vlastnosti
PBT má vysokou teplotu vychylování tepla (HDT) ve srovnání s mnoha jinými inženýrskými plasty. Například při zatížení 1,8 MPa je jeho HDT kolem 60 ° C, zatímco Polypropyleny je pouze 50 ° C.
Má také hodnocení indexu s vysokou teplotou, což ukazuje na jeho schopnost udržet vlastnosti při zvýšených teplotách. PBT vydrží krátkodobé tepelné exkurze a dlouhodobé expozici tepla bez významné degradace.
Elektrické vlastnosti
PBT nabízí vysokou elektrickou odolnost a dielektrickou sílu. Díky těmto vlastnostem je ideální pro izolační elektrické komponenty.
Chrání před vypouštěním, únikem a rozpadem v energetických obvodech. Nízká dielektrická ztráta společnosti PBT je také vhodná pro vysokofrekvenční elektronické aplikace.
Chemická odolnost
PBT vykazuje odolnost vůči široké škále chemikálií, včetně:
Zředěné kyseliny
Alkoholy
Uhlovodíky
Aromatická rozpouštědla
Oleje a tuky
Díky tomuto chemickému odporu je PBT vhodná pro díly vystavené organickým rozpouštědlům, benzínu a oleji. Může udržovat svou integritu v chemicky agresivním prostředí.
PBT také nabízí dobrý odolnost proti UV záření, což zabraňuje degradaci slunečního světla. Jeho odolnost proti skvrnám dále zvyšuje jeho trvanlivost a estetickou přitažlivost.
Typy a úpravy PBT
Nevyplněné známky PBT
Nevyplněné známky PBT jsou základní formou materiálu bez přísad. Nabízejí zůstatek nemovitostí vhodných pro mnoho aplikací.
Tyto známky přicházejí v řadě viskotin tavených a poskytují flexibilitu zpracování pro lisování a vytlačování vstřikování.
PBT vyztužená skleněná vlákna
PBT vyztužená ze skleněných vláken je populární modifikace. Přidání skleněných vláken významně zvyšuje mechanické vlastnosti materiálu.
Pevnost v tahu, ohybový modul a pevnost v tlaku se mohou zvýšit 2 až 3krát ve srovnání s neobsazenými známkami. Díky tomu je skleněná vlákna vyztužená PBT ideální pro strukturální aplikace.
Obsah vláken se může lišit, obvykle v rozmezí od 10% do 50%. Vyšší obsah vlákniny má za následek větší pevnost a tuhost, ale sníženo tažnost.
Minerál plněný PBT
Do PBT lze přidat minerální plniva, jako je mast a uhličitan vápenatý. Tyto plniva zlepšují rozměrovou stabilitu a sníží se smršťování během lišty.
Minerál plněné PBT známky nabízejí zvýšenou tuhost a tepelnou odolnost ve srovnání s neobsazenými známkami. Síla nárazu však může být mírně snížena.
Flame-Retardant PBT
PBT-Retardant PBT je zásadní pro aplikace s přísnými požadavky na bezpečnost požáru. Lze použít různé retardéry hoření, z nichž každá má vlastní výhody a nevýhody.
Halogenované retardéry hoření, jako jsou bromované sloučeniny, jsou účinné, ale mohou čelit environmentálním obavám. Netalogenované alternativy, jako jsou aditiva na bázi fosforu, získávají popularitu.
Volba zpomalení hoření ovlivňuje nejen výkon požáru, ale také jiné vlastnosti, jako je mechanická pevnost, tepelná odolnost a elektrická izolace.
Impact-Modified PBT
Modifikace dopadu se používá ke zlepšení houževnatosti a tažnosti PBT. Nejběžnějšími modifikátory dopadu jsou elastomery, například:
Tyto modifikátory tvoří samostatnou gumovou fázi v matici PBT. Absorbují energii během dopadu, zabraňují zahájení trhlin a šíření.
Síla nárazu může být výrazně zvýšena, zejména při nízkých teplotách. Modul a odolnost proti teplu však mohou být mírně ohroženy.
Další úpravy
PBT může podstoupit různé další úpravy, aby splňovaly specifické požadavky:
UV stabilizátory lze přidat, aby se zlepšila odolnost vůči slunečnímu světlu a zvětrávání.
Maziva, jako je PTFE nebo silikon, lze začlenit, aby se snížilo tření a opotřebení.
PBT pro potraviny je k dispozici pro aplikace v kontaktu s potravinami a nápoji.
Antistatická činidla mohou být použita k rozptýlení statických nábojů v elektronických aplikacích.
Pro estetické účely lze přidat barevné a pigmenty.
Níže uvedená tabulka shrnuje klíčové účinky různých modifikací na vlastnosti PBT:
| modifikace | pevnost | tuhost | dopad | na tepelné odolnosti | rozměrová stabilita |
| Skleněné vlákno | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Minerální plniva | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Retardér hoření | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Modifikátor dopadu | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Techniky zpracování pro PBT
PBT je termoplastický materiál, který lze zpracovat pomocí různých technik. Pojďme prozkoumat nejběžnější metody a jejich klíčové parametry.
formování
Injekční lisování je nejběžnější metodou používanou pro zpracování PBT. Materiál se zahřívá na teplotu roztavení mezi 230 ° C a 270 ° C. Poté se vstříkne do formy udržované při 40-80 ° C pod vysokým tlakem (obvykle 100-140 MPa ). Optimalizace parametrů zpracování - jako je teplota roztavení a tlak vstřikování - zabrání lepší kvalitě dílu a snižuje vady jako deformace nebo Značky dřezu.
| vstřikování | Optimální rozsah |
| Teplota roztavení | 230-270 ° C. |
| Teplota formy | 40-80 ° C. |
| Tlak vstřikování | 100-140 MPa |
Vytlačování
Extruze je další široce používanou technikou pro výrobu polostanovaných produktů, jako jsou listy, pruty a profily. Během vytlačování je PBT roztaven a nucen zemřít, s teplotou taveniny kontrolované mezi 230 ° C a 250 ° C. Udržování správné rychlosti šroubu a rychlosti chlazení je nezbytné pro přesnost rozměru.
| parametru vytlačování | Optimální hodnota |
| Teplota roztavení | 230-250 ° C. |
| Rychlost šroubu | Upraveno na základě výstupu |
FLOW FOLMING
Flow formování se používá pro výrobu dutých dílů , jako jsou láhve nebo nádoby. V tomto procesu je PBT extrudován do zkumavky, nazývá se parisonem, a poté do něj vyfoukne vzduch, aby vytvořil tvar. Roztavte teplotu a tlak vzduchu Play klíčové role při zajišťování hladkého a jednotného produktu.
| Parametr | aplikace |
| Teplota roztavení | 230-250 ° C. |
| Tlak vzduchu | Optimalizováno pro duté díly |
TOMPRESS
Kompresní formování zahrnuje umístění PBT do vyhřívané formy a její stlačení pod tlak. Tato metoda se obvykle používá pro velké nebo silné stěny . Je ideální pro aplikace vyžadující silné a odolné komponenty, které vyžadují přesnou retenci tvaru.
Typické parametry zpracování pro formování komprese PBT jsou:
Teplota taveniny: 230 ° C až 250 ° C
Teplota formy: 150 ° C až 180 ° C
Tlak formování: 10 až 50 MPa
3D tisk s PBT
Ačkoli je méně běžné, PBT lze zpracovat pomocí 3D tiskových technik, jako je výroba fúzovaného vlákna (FFF) nebo selektivní laserové slinování (SLS). Je vhodný pro výrobu komplexních, odolných dílů s vysokou pevností. Optimalizace nastavení tisku , jako je teplota vytlačování a rychlost tisku, zajišťuje hladké vrstvy a silnou adhezi. Účinek
| parametru 3D tisku | na kvalitu |
| Teplota vytlačování | Ovlivňuje vazbu vrstvy |
| Rychlost tisku | Ovládání přesnosti |
Aplikace PBT
PBT najde použití v široké škále průmyslových odvětví kvůli jeho vynikajícím vlastnostem. Pojďme prozkoumat některé klíčové oblasti aplikací.
Automobilový průmysl
PBT se v široce používá automobilovém průmyslu kvůli jeho trvanlivosti, tepelné odolnosti a chemické odolnosti. Je ideální pro komponenty, jako jsou nárazníky , karoserie, , motorové díly a komponenty přenosu . Například PBT se běžně vyskytuje v pro motorky , převodovkách s převodovkami a okna chladiče , kde poskytuje vynikající výkon v drsném prostředí.
| pro automobilový průmysl | Aplikace PBT |
| Nárazníky | Odolnost vůči dopadu a flexibilita |
| Díly motoru | Elektrická izolace a trvanlivost |
| Přenosové komponenty | Chemická odolnost vůči oleji |
Elektronika a elektrické spotřebiče
V elektronickém sektoru je PBT oceňována pro své elektrické izolační vlastnosti. Používá se ve konektorů , ventilátorech chlazení a transformátory , což zajišťuje bezpečnost a trvanlivost. PBT je také populární materiál v spotřební elektronice a domácích spotřebiči, jako jsou chladničky a pračky, kde nabízí mechanickou sílu i tepelnou stabilitu.
| elektronické komponenty PBT | Využití |
| Konektory | Elektrická izolace |
| Chladicí fanoušky | Odolnost proti teplu |
| Transformátory a relé | Odolné bydlení, správa tepla |
Konzumní zboží
Ve spotřebním zboží se PBT běžně vyskytuje v předmětech pro domácnost, jako jsou komponenty vysavače a díly kávovaru . Díky jeho síle a trvanlivosti je také ideální volbou pro sportovní zboží , včetně podpisů s bruslemi a obsluhy pro vrtáky.
Zdravotnické prostředky
Biokompatibilita a chemická odolnost PBT je vhodná pro zdravotnické prostředky . Často se používá v chirurgických nástrojů , ortopedických implantátech a lékařském vybavení , které vyžadují přesné, odolné a hygienické materiály. Nízká absorpce vlhkosti zajišťuje dlouhodobou spolehlivost v lékařském prostředí. Role
| lékařského zařízení | PBT |
| Chirurgické nástroje | Trvanlivost a biokompatibilita |
| Ortopedické implantáty | Chemická odolnost a stabilita |
Instalatérské a tekutiny
V systémech pro manipulaci s instalatérskými a tekutinami se PBT používá pro ventilů , kování a obvody čerpadla . Jeho odolnost vůči chemikáliím, nízká absorpce vlhkosti a vysoká trvanlivost je ideální pro komponenty vystavené vody, oleji a čisticím prostředkům. Použití
| instalatérské komponenty | PBT |
| Ventily a armatury | Chemická odolnost |
| Oběžné kol | Trvanlivost při expozici tekutiny |
Průmyslová strojní zařízení
PBT hraje významnou roli v průmyslových strojích , kde se používá k výrobě ložiskových , převodových , vaček a válců . Tyto komponenty těží z a PBT , odolnosti proti opotřebení vysoké mechanické pevnosti.
| Průmyslová část | PBT Aplikace |
| Ložiska a ozubená kola | Odolnost proti nošení, nízké tření |
| Válečky a vačky | Trvanlivost a přesnost |
Zařízení pro zpracování potravin
PBT se používá v aplikacích s potravinami kvůli dodržování předpisů FDA . Často se nachází v dopravních pásech , pro zpracování potravin a dalších strojích, které manipuluje s jídlem. Odolnost PBT vůči vlhkosti a čisticím prostředkům je ideální pro hygienické a spolehlivé vybavení pro zpracování potravin.
| pro zpracování potravin | Použití komponenty PBT |
| Dopravní pásy | Soulad s FDA, odolnost vůči vlhkosti |
| Čepele zpracování potravin | Trvanlivost a čistota |
Výhody a nevýhody PBT
Stejně jako jakýkoli materiál má PBT své silné stránky a omezení.
Výhody
PBT nabízí několik klíčových výhod ve více odvětvích, což z něj činí oblíbenou volbu pro vysoce výkonné aplikace.
Vynikající mechanické vlastnosti a rozměrová stabilita
PBT se může pochlubit vysokou , houževnatostí a tuhostí , takže je při mechanickém stresu odolný. Zachovává rozměrovou stabilitu , a to i za různých podmínek prostředí a zajišťuje, že si komponenty udržují svůj tvar.
PBT s vysokým chemickým a opotřebením
odolává široké škále chemikálií, včetně rozpouštědel , paliv a olejů . Díky jejímu odporu opotřebení je vhodný pro pohyblivé části, jako jsou ozubená kola, kde je nezbytná redukce tření.
Dobrá elektrická izolace
Tento polymer vyniká v elektrické izolaci , s vysokou dielektrickou pevností a nízkou dielektrickou ztrátou . Zabraňuje úniku energie a je široce používán v elektronice a elektrických součástech.
PBT nízká absorpce vlhkosti a odolnost proti UVS
s nízkou absorpcí vlhkosti udržuje své mechanické vlastnosti ve vlhkém prostředí. Odolává také UV záření , takže je ideální pro venkovní použití bez významné degradace v průběhu času.
Nevýhody
Zatímco PBT má mnoho silných stránek, má také některá omezení, která je třeba zvážit.
Během zpracování s
vykazuje PBT vysokým smrštěním plísní PBT , což je náročné udržovat rozměrovou přesnost ve složitých částech. K minimalizaci smrštění jsou nezbytné přesné lisovací techniky.
Citlivost na hydrolýzu
Jednou významnou nevýhodou PBT je jeho citlivost na hydrolýzu . Dlouhodobé vystavení vlhkosti a horké vodě může v průběhu času degradovat materiál a omezit jeho použití v prostředí vystavených vodou.
je náchylná k deformaci a citlivosti zářezu
v důsledku vysokého diferenciálního smrštění , je náchylná k PBT deformaci , zejména ve velkých nebo složitých částech. Navíc nevyztužená PBT vykazuje citlivost na zářez , což je náchylnější k zlomeninám souvisejícím s stresem.
Nižší teplota vychylování tepla (HDT)
Ve srovnání s jinými inženýrskými plasty má PBT nižší HDT , což znamená, že nemusí být vhodná pro aplikace s vysokou teplotou bez vyztužení nebo zvláštních stupňů.
| Výhody | nevýhody |
| Vynikající mechanické vlastnosti | Vysoké smršťování plísní |
| Vysoká rozměrová stabilita | Citlivost na hydrolýzu |
| Dobrá odolnost proti chemickému a opotřebení | Náchylná k deformaci a citlivosti zářezu |
| Spolehlivá elektrická izolace | Nižší teplota vychylování tepla ve srovnání s ostatními |
| Nízká absorpce vlhkosti a odolnost proti UV |
|
Závěr
Polybutylen tereftalát (PBT) vyniká svou mechanickou pevnou , chemickou odolností a rozměrovou stabilitou . Jeho všestrannost je nezbytná napříč odvětvími, jako je automobilový průmysl, elektronika a zdravotnické prostředky. Pochopení vlastností, technik zpracování a aplikací PBT je rozhodující pro výběr správného materiálu a zajištění optimálního návrhu produktu.
Tipy: Možná máte zájem o všechny plasty
