Polibutilen tereftalat (PBT) je posvuda, od vašeg automobila do elektronike. Ali što je točno? Ova polukristalna inženjerska termoplastika pripada obitelji poliester i nudi ravnotežu čvrstoće i izdržljivosti.
U ovom ćemo postu istražiti što PBT čini jedinstvenim, njegovim svojstvima, metodama obrade i kako se koristi u industrijama poput automobila i elektronike.
Što je polibutilen tereftalat (PBT)?
Polibutilen tereftalat (PBT) je polukristalna termoplastika u obitelji poliestera. Poznat je po snazi, fleksibilnosti i otpornosti na kemikalije. Zbog ovih svojstava PBT se široko koristi u automobilskoj, elektroničkoj i industrijskoj primjeni.
Kemijski sastav i struktura PBT -a
Kemijska struktura PBT -a predstavljena je formulom (C12H12O4) n. Polimer se sastoji od dugih lanaca formiranih kroz ester obveznice. Ove veze pružaju materijalu trajnost i toplinski otpor, 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 polibutilen tereftalata
Ključne komponente uključuju:
1,4-butandiol (BDO) : dodaje fleksibilnost i pomaže u kemijskoj otpornosti.
Tereftalna kiselina (TPA) ili dimetil tereftalat (DMT) : pruža krutost i strukturni integritet.
Sinteza PBT -a
Proizvodnja PBT-a uključuje reakciju polikondenzacije između dimetil tereftalata (DMT) ili tereftalne kiseline (TPA) i 1,4-butanediola (BDO).
Sirovine:
Sinteza započinje reakcijom esterifikacije, gdje BDO reagira s DMT ili TPA. Kada se koristi DMT, metanol se proizvodi kao nusproizvod. S TPA se oslobađa voda. Sljedeća reakcija uklanja višak BDO -a, što dovodi do stvaranja dugih lanaca polimera kroz reakcije kondenzacije.
Kemijske jednadžbe:
DMT reakcija:
TPA reakcija:
Te se reakcije javljaju pri visokim temperaturama, obično između 230 ° C i 250 ° C , a u uvjetima vakuuma. Katalizatori se također mogu koristiti za ubrzanje reakcije i osiguravanje veće molekularne težine.
| Reakcijska vrsta | nusproizvoda | stanje reakcije |
| DMT s BDO | Metanol | 230-250 ° C, vakuum |
| TPA s BDO | Voda | 230-250 ° C, vakuum |
Ovaj postupak polikdensacije ključan je za oblikovanje izdržljivih, toplinski otpornih polimernih lanaca koji definiraju PBT.
PBT kao član obitelji poliestera
Kao poliester, PBT dijeli sličnosti s drugim poliesterima poput Polietilen tereftalat (PET) . Međutim, on se izdvaja kroz bržu brzinu kristalizacije i niže temperature obrade. To mu omogućuje lako oblikovanje u zamršene oblike. U usporedbi s drugim poliesterima, PBT ima vrhunska mehanička svojstva i izvrsnu kemijsku otpornost, što ga čini savršenim za dijelove izložene uljima, gorivima i visokim temperaturama.
Svojstva PBT -a
PBT pokazuje jedinstvenu kombinaciju svojstava koja ga čine prikladnim za različite primjene. Pogledajmo bliže njegove ključne karakteristike.
| Pojedinosti o imovini | imovine | Vrsta |
| Fizička svojstva | Gustoća | 1.31 g/cm³ |
| Ograničavajući indeks kisika | 25% |
| Apsorpcija vlage (24 sata) | 0,08%-0,1% |
| Dimenzijska stabilnost | Izvrstan |
| UV otpor | Dobro |
| Mehanička svojstva | Zatečna čvrstoća | 40-50 MPa |
| Modul savijanja | 2-4 GPA |
| Izduženje na pauzi | 5-300% |
| Otpornost na puzanje | Visoki na povišenim temperaturama |
| Toplinska svojstva | Temperatura topline (HDT) | 115-150 ° C (pri 0,46 MPa); 50-85 ° C (na 1,8 MPa) |
| Maksimalna temperatura kontinuirane usluge | 80-140 ° C |
| Otpor na vatru | Dostupno u ocjenama otpornim na plamen |
| Koeficijent toplinske ekspanzije | 6-10 x 10⁻⁵/° C |
| Električna svojstva | Dielektrična čvrstoća | 15-30 kV/mm |
| Dielektrična konstanta @ 1 kHz | 2,9-4 |
| Volumen otpornosti | 14-17 x 10⊃1; ⁵ ohm.cm |
| Kemijska otpornost | Otpornost na kemikalije | Snažna otpornost na razrijeđene kiseline, alkohole, ugljikovodike, otapala, ulja |
| Otpornost na UV i mrlje | Visok |
| Otpornost na organska otapala, ulja | Izvrstan |
Fizička svojstva
PBT nudi izvrsnu dimenzionalnu stabilnost, čak i u različitim uvjetima okoliša. Ima nisku apsorpciju vlage, obično oko 0,1% nakon 24 sata uranjanja.
Ovaj niski unos vlage doprinosi njegovoj izdržljivosti pod toplinskim stresom i teškim kemijskim okruženjima. PBT može održati svoj oblik i performanse u zahtjevnim situacijama.
Mehanička svojstva
PBT se može pohvaliti velikom snagom, žilavošću i krutošću. Evo nekoliko kvantitativnih pokazatelja:
| svojstva | vrijednost |
| Zatečna čvrstoća | 50-60 MPa |
| Modul savijanja | 2.3-2.8 GPA |
| Izduženje na pauzi | 50-300% |
PBT također pokazuje dobru praktičnu snagu utjecaja. Može izdržati nagli teret bez pucanja ili pucanja.
Druga važna značajka je njegov otpor puzanja. PBT može održati svoj oblik pod konstantnim stresom, čak i pri povišenim temperaturama.
Toplinska svojstva
PBT ima temperaturu otklona s velikom toplinom (HDT) u usporedbi s mnogim drugim inženjerskom plastikom. Na primjer, pri opterećenju 1,8 MPa, HDT je oko 60 ° C, dok Polipropilen je samo 50 ° C.
Također ima visoku temperaturnu ocjenu indeksa, što ukazuje na njegovu sposobnost zadržavanja svojstava na povišenim temperaturama. PBT može izdržati kratkoročne toplinske izlete i dugotrajno izlaganje toplini bez značajne degradacije.
Električna svojstva
PBT nudi visoku električnu otpornost i dielektričnu čvrstoću. Ova svojstva čine je idealnim za izolacijske električne komponente.
Štiti od pražnjenja, istjecanja i raspada u krugu snage. PBT-ov niski dielektrični gubitak također čini pogodnim za visokofrekventne elektroničke aplikacije.
Kemijska otpornost
PBT pokazuje otpornost na širok raspon kemikalija, uključujući:
Razrijeđene kiseline
Alkoholi
Ugljikovodici
Aromatična otapala
Ulja i masti
Ovaj kemijski otpor čini PBT prikladnim za dijelove izložene organskim otapalima, benzinu i uljima. Može održati svoj integritet u kemijski agresivnim okruženjima.
PBT također nudi dobru otpornost na UV, sprječavajući degradaciju od izlaganja sunčevoj svjetlosti. Njegova otpornost na mrlje dodatno povećava njegovu izdržljivost i estetsku privlačnost.
Vrste i modifikacije PBT -a
Neispunjene ocjene PBT -a
Neispunjene PBT ocjene su osnovni oblik materijala bez ikakvih aditiva. Oni nude ravnotežu svojstava prikladnih za mnoge aplikacije.
Ove ocjene dolaze u nizu viskoznosti taline, pružajući fleksibilnost obrade za ubrizgavanje i ekstruziju.
Staklena vlakna ojačana PBT
PBT ojačan staklenim vlaknima popularna je modifikacija. Dodavanje staklenih vlakana značajno pojačava mehanička svojstva materijala.
Vlačna čvrstoća, modul savijanja i čvrstoća tlaka mogu se povećati za 2 do 3 puta u usporedbi s neispunjenim razredima. Zbog toga je staklena vlaknasti PBT idealna za strukturne primjene.
Sadržaj vlakana može varirati, obično se kreće od 10% do 50%. Veći sadržaj vlakana rezultira većom čvrstoćom i krutošću, ali smanjenom duktilnošću.
PBT ispunjen mineralima
Mineralna punila, poput talka i kalcijevog karbonata, mogu se dodati PBT -u. Ova punila poboljšavaju dimenzionalnu stabilnost i smanjuju skupljanje tijekom oblikovanja.
PBT ocjene ispunjene mineralima nude povećanu krutost i toplinsku otpornost u usporedbi s neispunjenim ocjenama. Međutim, snaga udara može se malo smanjiti.
PBB
PBT-zaslon PBT ključan je za primjene sa strogim zahtjevima za zaštitu od požara. Mogu se koristiti razni usporivači plamena, svaki s vlastitim prednostima i nedostacima.
Halogenirani usporivači plamena, poput bromiranih spojeva, učinkoviti su, ali mogu se suočiti s brigama za okoliš. Ne-halogenirane alternative, poput aditiva koji se temelje na fosforu, dobivaju na popularnosti.
Izbor usporavanja plamena utječe ne samo na performanse požara, već i na druga svojstva poput mehaničke čvrstoće, toplinske otpornosti i električne izolacije.
PBT modificiran od udara
Modifikacija udara koristi se za poboljšanje žilavosti i duktilnosti PBT -a. Najčešći modifikatori utjecaja su elastomeri, poput:
Ovi modifikatori tvore zasebnu gumenu fazu unutar PBT matrice. Oni apsorbiraju energiju tijekom udara, sprečavajući pokretanje pukotina i širenje.
Snaga udara može se značajno povećati, posebno pri niskim temperaturama. Međutim, modul i toplinski otpor mogu biti malo ugroženi.
Ostale izmjene
PBT može proći razne druge izmjene kako bi ispunio specifične zahtjeve:
UV stabilizatori mogu se dodati radi poboljšanja otpornosti na sunčevu svjetlost i vremenske uvjete.
Maziva, poput PTFE ili silikona, mogu se ugraditi kako bi se smanjile trenje i habanje.
PBT PBT dostupan je za aplikacije u kontaktu s hranom i pićima.
Antistatička sredstva mogu se koristiti za rasipanje statičkih naboja u elektroničkim primjenama.
U estetske svrhe mogu se dodati boje i pigmenti.
Tablica u nastavku sažima ključne učinke različitih modifikacija na svojstva PBT -a:
| Modifikacija | čvrstoća | Udarnost | Utjecaj | toplinske otpornosti | Dimenzionalno stabilnost |
| Stakleno vlakno | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Mineralno punilo | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Retardiran | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Modifikator udara | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Tehnike obrade za PBT
PBT je termoplastični materijal koji se može obraditi pomoću različitih tehnika. Istražimo najčešće metode i njihove ključne parametre.
oblikovanja ubrizgavanja
Ubrizgavanje je najčešća metoda koja se koristi za obradu PBT -a. Materijal se zagrijava do temperature taline između 230 ° C i 270 ° C. Zatim se ubrizgava u kalup koji se održava na 40-80 ° C pod visokim tlakom (obično 100-140 MPa ). Optimiziranje parametara obrade - poput temperature taline i tlaka ubrizgavanja - smatra bolju kvalitetu i smanjuje oštećenja poput križanje ili ocjene.
| Parametar | Optimalan raspon |
| Temperatura otopljenja | 230-270 ° C |
| Temperatura plijesni | 40-80 ° C |
| Pritisak ubrizgavanja | 100-140 MPa |
Istiskivanje
Ekstruzija je još jedna široko korištena tehnika za proizvodnju polu-ciljevinih proizvoda poput listova, šipki i profila. Tijekom ekstruzije, PBT se topi i prisiljava kroz matricu, s temperaturom taline koja se kontrolira između 230 ° C i 250 ° C. Održavanje prave brzine vijka i brzina hlađenja ključno je za točnost dimenzije.
| Ekstruzijski parametar | Optimalna vrijednost |
| Temperatura otopljenja | 230-250 ° C |
| Brzina vijaka | Prilagođeno na temelju izlaza |
Puhanje
Za izradu koristi se puhanje . šupljih dijelova poput boca ili spremnika U tom se procesu PBT ekstrudira u cijev, nazvanu parison, a zatim se u njega puše zrak kako bi se stvorio oblik. Temperatura taline i tlak zraka igraju ključnu ulogu u osiguravanju glatkih, ujednačenih proizvoda.
| parametra | Primjena |
| Temperatura otopljenja | 230-250 ° C |
| Tlak zraka | Optimiziran za šuplje dijelove |
Kompresija oblikovanje
Kompresijsko oblikovanje uključuje stavljanje PBT -a u grijani kalup i komprimiranje pod pritiskom. Ova se metoda obično koristi za velike ili debele zidne dijelove . Idealan je za aplikacije koje zahtijevaju snažne, izdržljive komponente koje trebaju precizno zadržavanje oblika.
Tipični parametri obrade za pbt kompresiju su:
Temperatura taline: 230 ° C do 250 ° C
Temperatura kalupa: 150 ° C do 180 ° C
Tlak kalupa: 10 do 50 MPa
3D ispis s PBT -om
Iako je manje uobičajen, PBT se može obraditi pomoću tehnika 3D ispisa poput FOUSE FALENT FARIKACIJA (FFF) ili selektivnog laserskog sinteriranja (SLS). Pogodan je za proizvodnju složenih, izdržljivih dijelova s velikom čvrstoćom. Optimiziranje postavki ispisa poput temperature ekstruzije i brzine ispisa osigurava glatke slojeve i snažnu prianjanje.
| Utjecaj parametra 3D | ispisa na kvalitetu |
| Temperatura ekstruzije | Utječe na vezanje sloja |
| Brzina ispisa | Kontrolira preciznost |
Primjene PBT -a
PBT pronalazi upotrebu u širokom rasponu industrija zbog izvrsnih svojstava. Istražimo neka od ključnih područja prijave.
Automobilska industrija
PBT se široko koristi u automobilskoj industriji zbog svoje trajnosti, toplinske otpornosti i kemijske otpornosti. Idealan je za komponente poput i , karoserija , motornih dijelova komponenti prijenosa . Na primjer, PBT se obično nalazi u motora prozora , mjenjačima i prozorima radijatora , gdje pruža izvrsne performanse u teškim okruženjima.
| Automotivni dio | PBT aplikacija |
| Odbojnici | Utjecaj otpornosti i fleksibilnosti |
| Motorni dijelovi | Električna izolacija i izdržljivost |
| Komponente prijenosa | Kemijska otpornost na ulja |
Elektronika i električni uređaji
U sektoru elektronike , PBT se cijeni zbog svojih električne izolacije . svojstava Koristi se u konektora , ventilatorima za hlađenje i transformatorima , osiguravajući sigurnost i izdržljivost. PBT je također popularan materijal u potrošačkoj elektronici i kućnim uređajima poput hladnjaka i perilica rublja, gdje nudi i mehaničku čvrstoću i toplinsku stabilnost.
| elektroničke komponente PBT | Upotreba |
| Konektori | Električna izolacija |
| Fanovi hlađenja | Toplin |
| Transformatori i releji | Izdržljivo kućište, upravljanje toplinom |
Roba široke potrošnje
Kod robe široke potrošnje , PBT se obično nalazi u kućanskim predmetima kao što su komponente za čišćenje vakuuma i dijelovi za izradu kave . Njegova snaga i izdržljivost također čine idealnim izborom za sportsku robu , uključujući potplate za klizanje i kućišta za bušenje.
Medicinski uređaji
PBT -ova biokompatibilnost i kemijska otpornost čine je prikladnim za medicinske uređaje . Često se koristi u kirurškim instrumentima , ortopedskim implantatima i medicinskoj opremi koja zahtijevaju precizne, izdržljive i higijenske materijale. Niska apsorpcija vlage osigurava dugoročnu pouzdanost u medicinskom okruženju. Uloga
| medicinskog uređaja | PBT |
| Kirurški instrumenti | Trajnost i biokompatibilnost |
| Ortopedski implantati | Kemijska otpornost i stabilnost |
Vodovod i rukovanje tekućinom
U sustavima vodovoda i tekućine , PBT se koristi za ventile , rotove i pumpe . Njegova otpornost na kemikalije, nisku apsorpciju vlage i visoku izdržljivost čine ga savršenim za komponente izložene vodi, ulja i sredstvima za čišćenje.
| Vodovodna komponenta | pbt upotreba |
| Ventili i okovi | Kemijska otpornost |
| Pumpa za pumpanje | Trajnost pod izloženošću tekućini |
Industrijski strojevi
PBT igra značajnu ulogu u industrijskim strojevima , se koristi za proizvodnju ležajeva , zupčanika , gdje i valjka . Te komponente imaju koristi od PBT -ove s niskim trenjem , otpornosti na habanje i visoke mehaničke čvrstoće.
| Industrijski dio | PBT aplikacije |
| Ležajevi i zupčanici | Nosite otpornost, nisko trenje |
| Valjci i kamere | Trajnost i preciznost |
Oprema za preradu hrane
PBT se koristi u aplikacijama za prehrambeni stupanj zbog usklađenosti s propisima FDA . Često se nalazi u transportnim pojasevima , noževa za preradu hrane i drugim strojevima koji se bave hranom. PBT -ova otpornost na sredstva za vlagu i čišćenje čini ga idealnim za higijensku i pouzdanu opremu za preradu hrane.
| Komponenta prerade hrane | PBT Upotreba |
| Transportne trake | FDA usklađenost, otpor vlage |
| Lopatice za preradu hrane | Trajnost i čistoća |
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 aplikacije visokih performansi.
Izvrsna mehanička svojstva i dimenzionalna stabilnost
PBT ima veliku čvrstoću , i krutost , što ga čini izdržljivim pod mehaničkim stresom. Održava dimenzionalnu stabilnost , čak i u različitim uvjetima okoliša, osiguravajući da komponente zadržavaju svoj oblik.
Visoka kemijska i otpornost na habanje
PBT se opire širokom rasponu kemikalija, uključujući goriva , otapala i ulja . Njegova otpornost na habanje čini ga prikladnim za pokretne dijelove poput zupčanika, gdje je smanjenje trenja neophodno.
Dobra električna izolacija
Ovaj se polimer ističe u električnoj izolaciji , s visokom dielektričnom čvrstoćom i niskim dielektričnim gubitkom . Sprječava istjecanje energije i široko se koristi u elektronici i električnim komponentama.
Niska apsorpcija vlage i UV otpor
s niskom apsorpcijom vlage , PBT održava svoja mehanička svojstva u vlažnom okruženju. Također se odupire UV zračenju , što ga čini idealnim za upotrebu na otvorenom bez značajne degradacije tijekom vremena.
Nedostaci
Iako PBT ima mnogo snaga, on također ima određena ograničenja koja se moraju uzeti u obzir.
Visoko skupljanje kalupa
PBT pokazuje visoko skupljanje plijesni tijekom obrade, što je izazovno održavati točnost dimenzije u složenim dijelovima. Precizne tehnike oblikovanja potrebne su kako bi se smanjilo skupljanje.
Osjetljivost na hidrolizu
Jedan značajan nedostatak PBT -a je njegova osjetljivost na hidrolizu . Dugo izlaganje vlazi i tople vode može vremenom smanjiti materijal, ograničavajući njegovu upotrebu u okruženjima izloženim vodom.
Sklon iskrivljenju i osjetljivosti na zarez
zbog velikog diferencijalnog skupljanja , PBT je sklon iskrivljenju , posebno u velikim ili zamršenim dijelovima. Uz to, neraspoređeni PBT pokazuje osjetljivost na Notch , što ga čini osjetljivijim na prijelome povezanih s stresom.
Niža temperatura otklona topline (HDT)
u usporedbi s drugim inženjerskom plastikom, PBT ima niži HDT , što znači da možda nije prikladan za aplikacije s visokim temperaturama bez pojačanja ili posebnih stupnjeva.
| Prednosti | nedostatke |
| Izvrsna mehanička svojstva | Skupljanje kalupa |
| Stabilnost visoke dimenzije | Osjetljivost na hidrolizu |
| Dobra kemikalija i otpornost na habanje | Skloni iskrivljenju i osjetljivosti |
| Pouzdana električna izolacija | Niža temperatura odstupanja topline u usporedbi s drugima |
| Niska apsorpcija vlage i UV otpor |
|
Zaključak
Polibutilen tereftalat (PBT) ističe se za svoju mehaničku otpornost , na kemijsku čvrstoću i dimenzionalnu stabilnost . Njegova svestranost čini ga ključnim u industrijama poput automobila, elektronike i medicinskih uređaja. Razumijevanje PBT -ovih svojstava, tehnika obrade i aplikacija presudno je za odabir pravog materijala i osiguranje optimalnog dizajna proizvoda.
Savjeti: Možda vas zanimaju sva plastika
