Polübutüleentereftalaat (PBT) on kõikjal, teie autost elektroonikani. Aga mis see täpselt on? See poolkristalliline tehniline termoplastiline kuulub polüesterperekonda ning pakub tasakaalu ja vastupidavuse tasakaalu.
Selles postituses uurime, mis muudab PBT ainulaadsed, selle omadused, töötlemismeetodid ja kuidas seda kasutatakse sellistes tööstusharudes nagu autotööstus ja elektroonika.
Mis on polübutüleentereftalaat (PBT)?
Polübutüleentereftalaat (PBT) on polüesterperekonnas poolkristalliline termoplastne. See on tuntud oma tugevuse, paindlikkuse ja kemikaalide vastupidavuse poolest. Nende omaduste tõttu kasutatakse PBT -d laialdaselt autotööstuses, elektroonikas ja tööstuslikes rakendustes.
PBT keemiline koostis ja struktuur
PBT keemilist struktuuri tähistab valem (C12H12O4) n. Polümeer koosneb pikkadest ahelatest, mis moodustuvad estrisidemete kaudu. Need sidemed pakuvad materjali vastupidavuse ja soojuskindlusega, mis muudab selle ideaalseks raskeks keskkonnaks. Selle poolkristalliline struktuur pakub mõõtmete stabiilsust, mis tähendab, et see säilitab oma kuju isegi stressi all.
Polübutüleeni tereftalaadi molekulaarstruktuur
Põhikomponendid hõlmavad:
1,4-butanediool (BDO) : lisab paindlikkust ja aitab keemilisel vastupidavusel.
Tereftaalhape (TPA) või dimetüül Tereftalaat (DMT) : tagab jäikuse ja struktuurilise terviklikkuse.
PBT süntees
PBT tootmine hõlmab polükondensatsioonireaktsiooni dimetüül-tereftalaadi (DMT) või tereftaalhappe (TPA) ja 1,4-butanediooli (BDO) vahel (BDO) vahel.
Toorained:
Süntees algab estrifitseerimisreaktsiooniga, kus BDO reageerib kas DMT või TPA -ga. DMT kasutamisel toodetakse metanool kõrvalsaadusena. TPA -ga vabaneb vesi. Järgnev reaktsioon eemaldab liigse BDO, mis viib pikad polümeeriahelad kondensatsioonireaktsioonide kaudu.
Keemilised võrrandid:
DMT reaktsioon:
TPA reaktsioon:
Need reaktsioonid esinevad kõrgel temperatuuril, tavaliselt vahemikus 230 ° C kuni 250 ° C ja vaakumtingimustes. Katalüsaatoreid võib kasutada ka reaktsiooni kiirendamiseks ja suurema molekulaarsete raskuste tagamiseks.
| Reaktsiooni tüüpi | kõrvalsaaduse | reaktsiooni tingimus |
| DMT koos BDO -ga | Metanool | 230-250 ° C, vaakum |
| TPA BDO -ga | Vesi | 230-250 ° C, vaakum |
See polükondensatsiooniprotsess on võtmeks vastupidavate kuumakindlate polümeeriahelate moodustamisel, mis määratlevad PBT.
PBT polüesterperekonna liikmena
Polüesterina jagab PBT sarnasusi teiste polüestritega, näiteks Polüetüleentereftalaat (PET) . Kuid see eristab end kiirema kristallimise kiiruse ja madalama töötlemistemperatuuri kaudu. See võimaldab selle hõlpsalt keerukateks kujudeks vormida. Võrreldes teiste polüestritega on PBT -l suurepärased mehaanilised omadused ja suurepärane keemiline vastupidavus, muutes selle ideaalseks õlide, kütuste ja kõrgete temperatuuridega kokkupuutuvate osade jaoks.
PBT omadused
PBT -l on ainulaadne omaduste kombinatsioon, mis muudab selle sobivaks erinevateks rakendusteks. Vaatame lähemalt selle võtmeomadusi.
| Atribuutide tüübi | atribuutide | üksikasjad |
| Füüsilised omadused | Tihedus | 1,31 g/cm³ |
| Hapniku indeksi piiramine | 25% |
| Niiskuse imendumine (24 tundi) | 0,08%-0,1% |
| Mõõtmete stabiilsus | Suurepärane |
| UV -vastupidavus | Hea |
| Mehaanilised omadused | Tõmbetugevus | 40-50 MPa |
| Paindemoodul | 2-4 GPA |
| Pikenemine vaheajal | 5-300% |
| Roomata takistus | Kõrgel temperatuuril kõrgel |
| Termilised omadused | Soojuse läbipainde temperatuur (HDT) | 115-150 ° C (0,46 MPa juures); 50-85 ° C (1,8 MPa) |
| Maksimaalne pidev töötemperatuur | 80–140 ° C |
| Tulekindlus | Saadaval leekikindlates klassides |
| Soojuspaisumise koefitsient | 6-10 x 10⁻⁵/° C |
| Elektrilised omadused | Dielektriline tugevus | 15-30 kV/mm |
| Dielektriline konstant @ 1 kHz | 2.9-4 |
| Mahutakistus | 14-17 x 10⊃1; ⁵ orm.cm |
| Keemiline vastupidavus | Kemikaalide vastupidavus | Tugev vastupidavus lahjendatud hapete, alkoholide, süsivesikute, lahustite, õlide suhtes |
| UV- ja plekikindlus | Kõrge |
| Vastupidavus orgaanilistele lahustitele, õlidele | Suurepärane |
Füüsilised omadused
PBT pakub suurepärast mõõtmete stabiilsust, isegi erinevates keskkonnatingimustes. Sellel on madal niiskuse imendumine, tavaliselt umbes 0,1% pärast 24 -tunnist keelekümblust.
See madal niiskuse omastamine aitab kaasa selle vastupidavusele termilise stressi ja karmi keemilise keskkonna korral. PBT suudab säilitada oma kuju ja jõudlust nõudlikes olukordades.
Mehaanilised omadused
PBT -l on kõrge tugevus, sitkus ja jäikus. Siin on mõned kvantitatiivsed näitajad:
| omaduse | väärtus |
| Tõmbetugevus | 50-60 MPa |
| Paindemoodul | 2.3-2,8 GPA |
| Pikenemine vaheajal | 50-300% |
PBT näitab ka head praktilist mõju tugevust. See talub äkilisi koormusi ilma pragunema või purunemata.
Teine oluline omadus on selle roomata takistus. PBT suudab oma kuju säilitada pideva stressi korral, isegi kõrgendatud temperatuuridel.
Termilised omadused
PBT -l on paljude teiste inseneriplastidega võrreldes kõrge kuumuse läbipainde temperatuur (HDT). Näiteks 1,8 MPa koormuse juures on selle HDT umbes 60 ° C, samas Polüpropüleenid on ainult 50 ° C.
Sellel on ka kõrge temperatuuriga indeksi reiting, mis näitab selle võimet säilitada omadusi kõrgendatud temperatuuril. PBT talub lühiajalisi soojusretke ja pikaajalist soojuse kokkupuudet ilma olulise halvenemiseta.
Elektrilised omadused
PBT pakub kõrget elektritakistust ja dielektrilist tugevust. Need omadused muudavad selle ideaalseks elektriliste komponentide isoleerimiseks.
See kaitseb elektrienergia vooluringi tühjenemise, lekke ja jaotuse eest. PBT madal dielektriline kaotus muudab selle sobivaks ka kõrgsageduslike elektrooniliste rakenduste jaoks.
Keemiline vastupidavus
PBT -l on resistentsus mitmesuguste kemikaalide suhtes, sealhulgas:
Lahjendatud happed
Alkohol
Süsivesinikud
Aromaatsed lahustid
Õlid ja määrded
See keemiline vastupidavus muudab PBT sobivaks orgaaniliste lahustite, bensiini ja õlidega kokkupuutuvate osade jaoks. See suudab säilitada oma terviklikkuse keemiliselt agressiivses keskkonnas.
PBT pakub ka head UV -vastupidavust, takistades päikesevalguse kokkupuute lagunemist. Selle plekikindlus suurendab veelgi selle vastupidavust ja esteetilist atraktiivsust.
PBT tüübid ja modifikatsioonid
Täitmata PBT hinded
Täitmata PBT hinded on materjali põhivorm ilma lisanditeta. Nad pakuvad paljude rakenduste jaoks sobivate kinnistute tasakaalu.
Need hinded on mitmesuguste sulaviskoossustega, pakkudes töötlemise paindlikkust sissepritsevormimiseks ja ekstrusioonile.
Klaaskiud tugevdatud PBT
Klaaskiuduga tugevdatud PBT on populaarne modifikatsioon. Klaaskiudude lisamine suurendab märkimisväärselt materjali mehaanilisi omadusi.
Tõmbetugevus, paindemoodul ja survetugevus võivad täita 2–3 korda võrreldes täitmata klassidega. See muudab klaaskiuduga tugevdatud PBT ideaalseks konstruktsiooniks.
Kiudainesisaldus võib erineda, tavaliselt vahemikus 10% kuni 50%. Suurema kiudainesisalduse tulemuseks on suurem tugevus ja jäikus, kuid väheneb elastsus.
Mineraalidega täidetud PBT
PBT -le saab lisada mineraalide täiteaineid, näiteks talc ja kaltsiumkarbonaat. Need täiteained parandavad mõõtmete stabiilsust ja vähendavad vormimise ajal kokkutõmbumist.
Mineraalidega täidetud PBT hinded pakuvad suurenenud jäikust ja soojustakistust võrreldes täitmata hinnetega. Kuid löögitugevus võib pisut väheneda.
Leegilugeja PBT
Leekitseja PBT on rangete tuleohutusnõuetega rakenduste jaoks ülioluline. Kasutada saab mitmesuguseid leegi aeglustusi, millel kõigil on oma eelised ja puudused.
Halogeenitud leegi aeglustujad, näiteks broomitud ühendid, on efektiivsed, kuid võivad silmitsi seista keskkonnaprobleemidega. Mittehalogeenitud alternatiivid, nagu fosforipõhised lisandid, on populaarsust kogumas.
Leegi aeglustaja valik ei mõjuta mitte ainult tule jõudlust, vaid ka muid omadusi, nagu mehaaniline tugevus, soojustakistus ja elektriline isolatsioon.
MÕJU MOODITATUD PBT
Löögi muutmist kasutatakse PBT tugevuse ja elastsuse parandamiseks. Kõige tavalisemad mõjude modifikaatorid on elastomeerid, näiteks:
Need modifikaatorid moodustavad PBT maatriksis eraldi kummifaasi. Nad neelavad löögi ajal energiat, hoides ära pragude alustamise ja levimise.
Löögi tugevust saab märkimisväärselt suurendada, eriti madalatel temperatuuridel. Moodul ja soojustakistus võivad siiski olla pisut ohustatud.
Muud muudatused
PBT võib konkreetsete nõuete täitmiseks läbi viia mitmeid muid muudatusi:
Päikesevalguse ja ilmastikuolude parandamiseks saab lisada UV -stabilisaatoreid.
Määrdeid, nagu PTFE või silikoon, saab hõõrdumise ja kulumise vähendamiseks lisada.
Toiduklassi PBT on saadaval toidu ja jookidega kontaktis olevate rakenduste jaoks.
Antistaatilisi aineid saab kasutada staatiliste laengute hajutamiseks elektroonilistes rakendustes.
Värvilisi ja pigmente saab esteetilistel eesmärkidel lisada.
Allolevas tabelis võetakse kokku erinevate modifikatsioonide peamised mõjud PBT omadustele:
| Modifitseerimise | tugevuse | jäikus löögi | mõju | soojustakistuse | mõõtmeline stabiilsus |
| Klaaskiud | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Mineraalide täiteaine | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Leegi aeglane | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Löögi modifikaator | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
PBT töötlemise tehnikad
PBT on termoplastiline materjal, mida saab töödelda erinevate tehnikate abil. Uurime kõige tavalisemaid meetodeid ja nende peamisi parameetreid.
Süstimise vormimise
Süstimisvormimine on PBT töötlemiseks kõige tavalisem meetod. Materjal kuumutatakse sulatemperatuurini vahemikus 230 ° C kuni 270 ° C. Seejärel süstitakse see hallitusse, mida hoitakse 40–80 ° C. kõrge rõhu all (tavaliselt 100–140 MPa ) juures optimeerimine Töötlemisparameetrite - näiteks sulatemperatuuri ja süstimisrõhk - see on parem osa kvaliteet ja vähendab defekte nagu Warping või valamujälgi.
| parameetri | optimaalne vahemik |
| Sulatemperatuur | 230-270 ° C |
| Hallituse temperatuur | 40-80 ° C |
| Süstimisrõhk | 100-140 MPa |
Väljapressimine
Ekstrusioon on veel üks laialdaselt kasutatav tehnika, mis toodaks poolvalmis tooteid nagu lehed, vardad ja profiilid. Ekstrusiooni ajal sulatatakse PBT ja sunnitakse läbi stantsi, sulatemperatuuriga kontrollitakse vahemikus 230 ° C kuni 250 ° C. parema kruvi kiiruse ja jahutuskiiruse säilitamine. Mõõtmete täpsuse jaoks on hädavajalik
| Ekstrusiooniparameeter | Optimaalne väärtus |
| Sulatemperatuur | 230-250 ° C |
| Kruvimiskiirus | Reguleeritud väljundi põhjal |
Puhumisvorm
Õhukujulist vormimist kasutatakse õõnsate osade, näiteks pudelite või konteinerite valmistamiseks. Selle protsessi käigus ekstrudeeritakse PBT torusse, mida nimetatakse palaks, seejärel puhutakse sinna õhk, et kuju moodustada. Sulatage temperatuur ja õhurõhk mängige võtmerolli sujuva, ühtlase toote tagamisel.
| Parameetrirakendus | |
| Sulatemperatuur | 230-250 ° C |
| Õhurõhk | Optimeeritud õõnsate osade jaoks |
Survevormimine
Kompressioonvormimine hõlmab PBT paigutamist kuumutatud vormi ja surumist rõhu all. Seda meetodit kasutatakse tavaliselt suurte või paksude seinaga osade jaoks . See sobib ideaalselt rakenduste jaoks, mis nõuavad tugevaid, vastupidavaid komponente, mis vajavad täpset kuju säilitamist.
PBT tihendusvormimise tüüpilised töötlemisparameetrid on:
3D -printimine PBT -ga
Ehkki vähem levinud, saab PBT -d töödelda, kasutades 3D -printimismeetodeid nagu sulatatud hõõgniidi valmistamine (FFF) või selektiivse laseriga paagutamine (SLS). See sobib tootmiseks . keerukate ja suure tugevusega vastupidavate osade Prindi seadete optimeerimine, nagu väljapressimistemperatuur ja printimiskiirus, tagavad sujuvad kihid ja tugeva adhesiooni.
| 3D -printimise parameetri | mõju kvaliteedile |
| Väljapressimistemperatuur | Mõjutab kihtide sidumist |
| Trükikiirus | Kontrollib täpsust |
PBT rakendused
PBT leiab oma suurepäraste omaduste tõttu kasutamist paljudes tööstusharudes. Uurime mõnda peamist rakenduspiirkonda.
Autotööstus
PBT -d kasutatakse autotööstuses laialdaselt selle vastupidavuse, kuumakindluse ja keemilise vastupidavuse tõttu. See sobib ideaalselt komponentide jaoks nagu kaitseraudade , kehapaneelide , mootoriosad ja käigukasti komponendid . Näiteks leidub PBT tavaliselt aknamootori kestade , käigukastides ja radiaatoriakendes , kus see tagab suurepärase jõudluse karmides keskkondades.
| Autotööstuse | PBT rakendus |
| Kaitserauad | Löögikindlus ja paindlikkus |
| Mootoriosad | Elektriline isolatsioon ja vastupidavus |
| Ülekandekomponendid | Keemiline vastupidavus õlidele |
Elektroonika ja elektriseadmed
Elektroonikasektoris elektriisolatsiooni hinnatakse PBT oma omaduste poolest . Seda kasutatakse pistikutes , jahutusventilaatorites ja trafodes , tagades ohutuse ja vastupidavuse. PBT on ka populaarne materjal tarbeelektroonika ja koduseadmete, näiteks külmikute ja pesumasinate alal, kus see pakub nii mehaanilist tugevust kui ka termilist stabiilsust.
| Elektrooniline komponent | PBT kasutamine |
| Pistikud | Elektriisolatsioon |
| Jahutusfännid | Kuumakindlus |
| Transformerid ja releed | Vastupidav eluase, soojuse juhtimine |
Tarbekaubad
Tarbekaupades majapidamistarvetes leidub PBT tavaliselt nagu tolmuimeja komponendid ja kohvimasina osad . Selle tugevus ja vastupidavus muudavad selle ka ideaalseks valikuks sporditarvete jaoks , sealhulgas uisutamine ja toitepurg korpused.
Meditsiiniseadmed
PBT biosobivus ja keemiline vastupidavus muudavad selle sobivaks meditsiiniseadmetele . Seda kasutatakse sageli ortopeedilistes , implantaatides ja meditsiiniseadmetes , mis vajavad täpset, vastupidavat ja hügieenilisi materjale. Madal niiskuse imendumine tagab pikaajalise usaldusväärsuse meditsiinilises keskkonnas.
| Meditsiiniseadme | PBT roll |
| Kirurgilised instrumendid | Vastupidavus ja biosobivus |
| Ortopeedilised implantaadid | Keemiline vastupidavus ja stabiilsus |
Torustik ja vedeliku käitlemine
Sanitaartehniliste jaoks ja vedeliku käitlemissüsteemides kasutatakse PBT -d ventiilide , liitmike ja pumba tiivikute . Selle vastupidavus kemikaalidele, madal niiskuse imendumine ja suur vastupidavus muudavad selle ideaalseks vee, õlide ja puhastusvahenditega kokkupuutuvate komponentide jaoks.
| Torustiku komponent | PBT kasutamine |
| Ventiilid ja liitmikud | Keemiline vastupidavus |
| Pumbarajad | Vastupidavus vedeliku kokkupuutel |
Tööstusmasinate
PBT mängib olulist rolli tööstusmasinate alal, valmistamiseks laagri , käigukastide , kus seda kasutatakse ja rullide . Need komponendid saavad kasu PBT madala , hõõrdumiskindlusest ja kõrge mehaanilise tugevusega.
| tööstusliku osa | PBT rakendus |
| Laagrid ja käigud | Kulumiskindlus, madal hõõrdumine |
| Rullid ja nukid | Vastupidavus ja täpsus |
Toidutöötlemisseadmed
PBT-d kasutatakse toidukvaliteedilistes rakendustes tänu FDA eeskirjadele . Seda leidub sageli konveierilintides , toiduainete töötlemise labades ja muudes toitudes, mis käitlevad toitu. PBT vastupidavus niiskuse- ja puhastusvahenditele muudab selle ideaalseks hügieeniliste ja usaldusväärsete toiduainete töötlemise seadmete jaoks.
| Toiduainete töötlemise komponent | PBT kasutamine |
| Konveierilindid | FDA vastavus, niiskusekindlus |
| Toiduainete töötlemise labad | Vastupidavus ja puhtus |
PBT eelised ja puudused
Nagu mis tahes materjal, on ka PBT -l oma tugevused ja piirangud.
Eelised
PBT pakub mitme tööstuse mitmeid peamisi eeliseid, muutes selle populaarseks valikuks suure jõudlusega rakenduste jaoks.
Suurepärased mehaanilised omadused ja mõõtmete stabiilsus
PBT -l on kõrge tugevusega , sitkus ja jäikus , muutes selle mehaanilise stressi korral vastupidavaks. See säilitab mõõtmete stabiilsuse , isegi erinevates keskkonnatingimustes, tagades, et komponendid säilitavad nende kuju.
Kõrge kemikaali ja kulumiskindlusega
PBT on vastu laias valikus kemikaale, sealhulgas lahustite , kütuseid ja õlisid . Selle kulumiskindlus muudab selle sobivaks osadeks, näiteks käikudeks, kus hõõrde vähendamine on hädavajalik.
Hea elektriline isolatsioon
See polümeer paistab silma elektriisolatsioonis , suure dielektrilise tugevuse ja madala dielektrilise kaotusega . See hoiab ära energialekke ja seda kasutatakse laialdaselt elektroonikas ja elektrilistes komponentides.
Madal niiskuse imendumine ja ultraviolettresistentsus
koos madala niiskuse imendumisega säilitab PBT oma mehaanilisi omadusi niiskes keskkonnas. See on vastu ka UV -kiirgusele , muutes selle ideaalseks kasutamiseks ilma aja jooksul olulise halvenemiseta.
Puudused
Kuigi PBT -l on palju tugevusi, on sellel ka mõned piirangud, mida tuleb arvestada.
Kõrge hallituse kokkutõmbumine
PBT -l on töötlemise ajal kõrge hallituse kokkutõmbumine , muutes keerukates osades mõõtmete täpsuse säilitamise keerukaks. Kahanemise minimeerimiseks on vajalikud täpsed vormimistehnikad.
Tundlikkus hüdrolüüsi suhtes
Üks PBT olulist puudust on selle tundlikkus hüdrolüüsi suhtes . Pikaajaline kokkupuude niiskuse ja kuuma veega võib materjali aja jooksul lagundada, piirates selle kasutamist veega kokku puutunud keskkonnas.
kalduv väändumisele ja pügamistundlikkusele
tõttu Kõrge diferentsiaalse kokkutõmbumise on PBT kalduvus väändumisele , eriti suurtes või keerukates osades. Lisaks näitab tugevdamata PBT Notchi tundlikkust , muutes selle stressiga seotud luumurdude suhtes vastuvõtlikumaks.
Madalam soojuse läbipainde temperatuur (HDT)
võrreldes teiste inseneriplastidega, on PBT-l madalam HDT , mis tähendab, et see ei pruugi olla sobiv kõrge temperatuuriga rakendusteks ilma tugevdamise või spetsiaalsete hinneteta.
| Eelised | puudused |
| Suurepärased mehaanilised omadused | Kõrge hallituse kokkutõmbumine |
| Kõrgmõõtmeline stabiilsus | Tundlikkus hüdrolüüsi suhtes |
| Hea kemikaal ja kulumiskindlus | Kalduvus väändumisele ja pügamistundlikkusele |
| Usaldusväärne elektriisolatsioon | Madalam soojuse läbipainde temperatuur võrreldes teistega |
| Madal niiskuse imendumine ja UV -takistus |
|
Järeldus
Polübutüleentereftalaat (PBT) paistab silma mehaanilise tugevuse , keemilise takistuse ja mõõtmete stabiilsuse poolest . Selle mitmekülgsus muudab selle oluliseks sellistes tööstusharudes nagu autotööstus, elektroonika ja meditsiiniseadmed. PBT omaduste, töötlemise tehnikate ja rakenduste mõistmine on õige materjali valimisel kriitilise tähtsusega ja optimaalse toote kujundamise tagamine.
Näpunäited: olete võib -olla huvitatud kõigist plastidest
