A polibutilén -tereftalát (PBT) mindenütt megtalálható, az autójától az elektronikáig. De mi pontosan ez? Ez a félig kristályos mérnöki hőre lágyulóság a poliészter családhoz tartozik, és az erő és a tartósság egyensúlyát kínálja.
Ebben a bejegyzésben megvizsgáljuk, mi teszi a PBT -t egyedivé, tulajdonságait, feldolgozási módszereit és azt, hogy miként használják az olyan iparágakban, mint az autóipar és az elektronika.
Mi az a polibutilén -tereftalát (PBT)?
A polibutilén-tereftalát (PBT) egy félig kristályos hőre lágyulóság a poliészter családban. Erősségéről, rugalmasságáról és a vegyi anyagokkal szembeni ellenállásról ismert. Ezen tulajdonságok miatt a PBT -t széles körben használják az autóiparban, az elektronikában és az ipari alkalmazásokban.
A PBT kémiai összetétele és felépítése
A PBT kémiai szerkezetét a (C12H12O4) n képlet képviseli. A polimer hosszú láncokból áll, amelyeket észterkötésekkel képeznek. Ezek a kötések tartóssággal és hőállósággal biztosítják az anyagot, amelyek ideálisak a nehéz környezetekhez. Félig kristályos szerkezete dimenziós stabilitást kínál, vagyis stressz alatt is megőrzi alakját.
Polbutilén -tereftalát molekuláris szerkezete
A kulcsfontosságú elemek a következők:
1,4-butanediol (BDO) : Hozzáadja a rugalmasságot és segíti a kémiai rezisztenciát.
Tereftalsav (TPA) vagy dimetil -tereftalát (DMT) : Merevességet és szerkezeti integritást biztosít.
A PBT szintézise
A PBT előállítása magában foglalja a dimetil-tereftalát (DMT) vagy a tereftalsav (TPA) és az 1,4-butanediol (BDO) közötti polikondenzációs reakciót..
Nyersanyagok:
A szintézis észterezési reakcióval kezdődik, ahol a BDO reagál DMT -vel vagy TPA -val. DMT használatakor a metanolt melléktermékként állítják elő. A TPA -val a víz felszabadul. A következő reakció eltávolítja a túlzott BDO -t, ami hosszú polimer láncok képződéséhez vezet kondenzációs reakciók révén.
Kémiai egyenletek:
DMT reakció:
TPA reakció:
Ezek a reakciók magas hőmérsékleten fordulnak elő, általában 230 ° C és 250 ° C között és vákuum körülmények között. A katalizátorok felhasználhatók a reakció felgyorsítására és a magasabb molekulatömeg biztosítására.
| Reakciótípus | melléktermék | reakciófeltétel |
| DMT BDO -val | Metanol | 230-250 ° C, vákuum |
| TPA BDO -val | Víz | 230-250 ° C, vákuum |
Ez a polikondenzációs folyamat kulcsfontosságú a PBT-t meghatározó tartós, hőálló polimer láncok kialakításához.
PBT, mint a poliészter család tagja
Poliészterként a PBT hasonlóságokkal rendelkezik más poliészterekkel, mint például Polietilén -tereftalát (PET) . A gyorsabb kristályosodási sebesség és az alacsonyabb feldolgozási hőmérséklet révén azonban elkülöníti magát. Ez lehetővé teszi, hogy könnyedén bonyolult formákká alakuljon. Más poliészterekhez képest a PBT kiváló mechanikai tulajdonságokkal és kiváló kémiai ellenállással rendelkezik, így tökéletes az olajoknak, üzemanyagoknak és magas hőmérsékleteknek kitett alkatrészekhez.
A PBT tulajdonságai
A PBT olyan tulajdonságok egyedülálló kombinációját mutatja, amelyek alkalmassá teszik a különféle alkalmazásokhoz. Vessen egy pillantást a legfontosabb jellemzőire.
| Tulajdonságtípus | Tulajdonság | részletei |
| Fizikai tulajdonságok | Sűrűség | 1,31 g/cm³ |
| Az oxigénindex korlátozása | 25% |
| A nedvesség felszívódása (24 óra) | 0,08%-0,1% |
| Dimenziós stabilitás | Kiváló |
| UV -ellenállás | Jó |
| Mechanikai tulajdonságok | Szakítószilárdság | 40-50 MPa |
| Hajlító modulus | 2-4 GPA |
| Meghosszabbítás a szünetben | 5-300% |
| Kúszó ellenállás | Magas megemelkedett hőmérsékleten |
| Termikus tulajdonságok | A hő elhajlás hőmérséklete (HDT) | 115-150 ° C (0,46 MPa-nál); 50-85 ° C (1,8 MPa-nál) |
| Max. Folyamatos szervizhőmérséklet | 80-140 ° C |
| Tűzállóság | Lángálló osztályokban kapható |
| Termikus tágulási együttható | 6-10 x 10⁻⁵/° C |
| Elektromos tulajdonságok | Dielektromos erősség | 15-30 kV/mm |
| Dielektromos állandó @ 1 kHz | 2,9-4 |
| Térfogat ellenállás | 14-17 x 10⊃1; ⁵ ohm.cm |
| Kémiai ellenállás | A vegyi anyagokkal szembeni ellenállás | Erős ellenállás a hígított savakkal, alkoholokkal, szénhidrogénekkel, oldószerekkel, olajokkal szemben |
| UV és folt ellenállás | Magas |
| A szerves oldószerekkel, olajokkal szembeni ellenállás | Kiváló |
Fizikai tulajdonságok
A PBT kiváló dimenziós stabilitást kínál, még változó környezeti körülmények között is. Alacsony nedvességtartalmú abszorpcióval rendelkezik, jellemzően körülbelül 0,1% 24 órás merítés után.
Ez az alacsony nedvességfelvétel hozzájárul annak tartósságához, amely hőstressz és kemény kémiai környezetben van. A PBT fenntarthatja alakját és teljesítményét az igényes helyzetekben.
Mechanikai tulajdonságok
A PBT nagy szilárdsággal, keménységgel és merevséggel büszkélkedhet. Íme néhány mennyiségi mutató
| tulajdonságérték | : |
| Szakítószilárdság | 50-60 MPa |
| Hajlító modulus | 2.3-2.8 GPA |
| Meghosszabbítás a szünetben | 50-300% |
A PBT szintén jó gyakorlati hatást mutat. Ez ellenáll a hirtelen terheléseknek repedés vagy törés nélkül.
Egy másik fontos jellemző a kúszás ellenállása. A PBT állandó stressz alatt képes fenntartani alakját, még megemelkedett hőmérsékleten is.
Termikus tulajdonságok
A PBT -nek magas a hő elhajlásának hőmérséklete (HDT), mint sok más műszaki műanyaghoz képest. Például 1,8 MPa -terhelésnél HDT körülbelül 60 ° C, míg A polipropilén mindössze 50 ° C.
Magas hőmérsékleti index -besorolással is rendelkezik, jelezve annak képességét, hogy megnövekedett hőmérsékleten megőrizze a tulajdonságokat. A PBT ellenáll a rövid távú termikus kirándulásoknak és a hosszú távú hő expozíciónak jelentős lebomlás nélkül.
Elektromos tulajdonságok
A PBT nagy elektromos ellenállást és dielektromos szilárdságot kínál. Ezek a tulajdonságok ideálissá teszik az elektromos alkatrészek szigetelését.
Védi a kisülés, a szivárgás és az energiaáramkör lebontása ellen. A PBT alacsony dielektromos vesztesége szintén alkalmas a magas frekvenciájú elektronikus alkalmazásokra.
Kémiai ellenállás
A PBT a vegyi anyagok széles skálájával szembeni ellenállást mutat, beleértve:
Hígított savak
Alkohol
Szénhidrogének
Aromás oldószerek
Olajok és zsírok
Ez a kémiai ellenállás a PBT -t alkalmassá teszi a szerves oldószereknek, benzinnek és olajoknak kitett alkatrészekhez. Megtarthatja integritását kémiailag agresszív környezetben.
A PBT jó UV -ellenállást is kínál, megakadályozva a napfény expozíciójának lebomlását. Folt ellenállása tovább javítja tartósságát és esztétikai vonzerejét.
A PBT típusai és módosításai
Töltött PBT osztályok
A kitöltött PBT osztályok az anyag alapvető formája, adalékanyagok nélkül. Számos alkalmazás számára megfelelő tulajdonságok egyensúlyát kínálják.
Ezek a besorolások az olvadék -viszkozitások széles skálájába kerülnek, így a feldolgozási rugalmasságot biztosítják a fröccsöntéshez és az extrudáláshoz.
Üvegszál megerősített PBT
Az üvegszál -megerősített PBT népszerű módosítás. Az üvegszálak hozzáadása jelentősen javítja az anyag mechanikai tulajdonságait.
A szakítószilárdság, a hajlító modulus és a kompressziós szilárdság 2-3 -szor növekszik a kitöltött osztályokhoz képest. Ez az üvegszál megerősített PBT -t ideálissá teszi a szerkezeti alkalmazásokhoz.
A rosttartalom változhat, jellemzően 10–50%. A magasabb rosttartalom nagyobb szilárdságot és merevséget eredményez, de csökkent a rugalmasság.
Ásványianyaggal töltött PBT
Az ásványi töltőanyagok, például a talkum és a kalcium -karbonát hozzáadhatók a PBT -hez. Ezek a töltőanyagok javítják a méret stabilitását és csökkentik a zsugorodást az öntés során.
Az ásványianyagokkal töltött PBT osztályok megnövekedett merevséget és hőállóságot kínálnak a kitöltött osztályokhoz képest. Az ütési szilárdság azonban kissé csökkenthető.
Láng-retardant PBT
A láng-retardáns PBT elengedhetetlen a szigorú tűzbiztonsági követelményekkel rendelkező alkalmazásokhoz. Különböző égésgátlók használhatók, amelyek mindegyike saját előnyeivel és hátrányaival rendelkezik.
A halogénezett égésgátlóanyagok, például a brómozott vegyületek, hatékonyak, de környezeti problémákkal szembesülhetnek. A nem halogénezett alternatívák, mint például a foszfor-alapú adalékanyagok, egyre népszerűbbek.
A égésgátló választás nemcsak a tűzteljesítményt, hanem más tulajdonságokat is befolyásolja, mint például a mechanikai szilárdság, a hőállóság és az elektromos szigetelés.
Ütközéssel módosított PBT
Az ütközés módosítását a PBT szilárdságának és rugalmasságának javítására használják. A leggyakoribb ütésmódosítók az elasztomerek, például:
Ezek a módosítók külön gumi fázist képeznek a PBT mátrixon belül. Az ütés során elnyelik az energiát, megakadályozva a repedések kezdeményezését és terjedését.
Az ütközési szilárdság jelentősen megnövelhető, különösen alacsony hőmérsékleten. A modulus és a hőállóság azonban kissé veszélybe kerülhet.
Egyéb módosítások
A PBT különféle egyéb módosításokon ment keresztül, hogy megfeleljen a konkrét követelményeknek:
UV -stabilizátorok hozzáadhatók a napfény és az időjárási viszonyok javítása érdekében.
A kenőanyagok, például a PTFE vagy a szilikon, beépíthetők a súrlódás és a kopás csökkentése érdekében.
Az élelmiszer-minőségű PBT az ételekkel és italokkal való érintkezésben alkalmazható.
Az antisztatikus szerek felhasználhatók a statikus töltések eloszlására az elektronikus alkalmazásokban.
A színezékeket és a pigmenteket esztétikai célokra adhatjuk hozzá.
Az alábbi táblázat összefoglalja a különböző módosítások kulcsfontosságú hatásait a PBT tulajdonságaira:
| Módosítási | Szilárdság | merevsége | Hatás | hőállóság | dimenziós stabilitása |
| Üvegszálas | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Ásványi töltőanyag | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Égésgátló | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Ütköző módosító | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
A PBT feldolgozási technikái
A PBT egy hőre lágyuló anyag, amelyet különféle technikákkal lehet feldolgozni. Fedezzük fel a leggyakoribb módszereket és azok legfontosabb paramétereit.
Fröccsöntési
A fröccsöntés a leggyakoribb módszer a PBT feldolgozásához. Az anyagot melegítjük olvadékhőmérsékletre közötti 230 ° C és 270 ° C . Ezután egy penészbe injektálják, amelyet 40-80 ° C- on tartanak magas nyomás alatt (jellemzően 100-140 MPa ). A optimalizálása feldolgozási paraméterek - például az olvadékhőmérséklet és az injekciós nyomás - a jobb részminőséget biztosítja és csökkenti a hibákat Húzás vagy süllyedő jelek.
| paraméter | optimális tartomány |
| Olvadás hőmérséklete | 230-270 ° C |
| Penészhőmérséklet | 40-80 ° C |
| Befecskendezési nyomás | 100-140 MPa |
Ürítés
Az extrudálás egy másik széles körben alkalmazott technika előállításához . a félkész termékek, például lapok, rudak és profilok Az extrudálás során a PBT -t megolvasztják és egy szerszámon keresztül kényszerítik, az olvadékhőmérsékletet között szabályozzák 230 ° C és 250 ° C . A megfelelő fenntartása csavarsebesség és a hűtési sebesség elengedhetetlen a méret pontosságához.
| Extrudálási paraméter | optimális érték |
| Olvadás hőmérséklete | 230-250 ° C |
| Csavarsebesség | A kimenet alapján beállítva |
Fújó öntvény
A fújó öntvényt készítésére használják . üreges alkatrészek, például palackok vagy tartályok Ebben a folyamatban a PBT -t egy csőbe extrudálják, amelyet parisonnak hívnak, majd a levegőt fújják be, hogy alakítsák ki az alakot. Az olvadékhőmérséklet és a légnyomás kulcsszerepet játszik a sima, egységes termék biztosításában.
| Paraméter | alkalmazás |
| Olvadás hőmérséklete | 230-250 ° C |
| Légnyomás | Optimalizálva üreges alkatrészekre |
Kompressziós öntvény
A kompressziós formázás magában foglalja a PBT fűtött penészbe történő elhelyezését és nyomás alatti összenyomását. Ezt a módszert általában használják nagy vagy vastag falú alkatrészekhez . Ideális azokhoz az alkalmazásokhoz, amelyek erős, tartós alkatrészeket igényelnek, amelyek pontos formatartást igényelnek.
A PBT -kompressziós öntvény tipikus feldolgozási paramétere a következők:
3D nyomtatás PBT -vel
Annak ellenére, hogy kevésbé gyakori, a PBT feldolgozható 3D nyomtatási technikákkal, például olvasztott izzószál -gyártás (FFF) vagy szelektív lézer -szinterezés (SLS) alkalmazásával. Ez alkalmas komplex, tartós alkatrészek előállítására , nagy szilárdságú. A nyomtatási beállítások, például az extrudálás hőmérséklete és a nyomtatási sebesség optimalizálása biztosítja a sima rétegeket és az erős tapadást.
| 3D nyomtatási paraméterhatás | a minőségre |
| Extrudálási hőmérséklet | Befolyásolja a rétegkötést |
| Nyomtatási sebesség | Ellenőrzi a pontosságot |
A PBT alkalmazásai
A PBT kiváló tulajdonságainak köszönhetően az iparágak széles skálájában találja meg a felhasználást. Fedezzük fel a legfontosabb alkalmazási területeket.
Autóipar
A PBT -t széles körben használják az autóiparban tartóssága, hőállósága és kémiai ellenállása miatt. Ideális olyan alkatrészekhez, mint a lökhárítók , testpaneljei , motor alkatrészei és a sebességváltó alkatrészek . Például a PBT általában megtalálható az ablakmotoros héjak , sebességváltójában és a radiátorablakokban , ahol kiváló teljesítményt nyújt durva környezetben.
| Autóipari rész | PBT alkalmazás |
| Lökhárítók | Ütésállóság és rugalmasság |
| Motor alkatrészek | Elektromos szigetelés és tartósság |
| Átviteli alkatrészek | Kémiai ellenállás az olajokkal szemben |
Elektronika és elektromos készülékek
Az elektronikai ágazatban a PBT -t értékelik az elektromos szigetelési tulajdonságai miatt. használják A csatlakozók , hűtő ventilátoraiban és a transzformátorokban , biztosítva a biztonságot és a tartósságot. A PBT népszerű anyag a fogyasztói elektronikában és az otthoni készülékekben, például a hűtőszekrényekben és a mosógépekben, ahol mind mechanikai, mind hőstabilitást kínál.
| Elektronikus alkatrész | PBT felhasználás |
| Csatlakozók | Elektromos szigetelés |
| Hűtő rajongók | Hőállóság |
| Transzformátorok és relék | Tartós ház, hőgazdálkodás |
Fogyasztási cikkek
a PBT általában A fogyasztási cikkekben található, háztartási cikkekben mint például a porszívó alkatrészek és a kávéfőző alkatrészek . Erőssége és tartóssága ideális választássá teszi a sportcikkek számára , beleértve a korcsolyázatot és az elektromos fúróházakat.
Orvostechnikai eszközök
A PBT biokompatibilitása és kémiai ellenállása lehetővé teszi az orvostechnikai eszközök számára . Gyakran használják műtéti eszközökben , ortopédiai implantátumokban , és olyan orvosi berendezésekben , amelyek pontos, tartós és higiéniai anyagokat igényelnek. Az alacsony nedvesség-felszívódás biztosítja a hosszú távú megbízhatóságot az orvosi környezetben.
| Orvostechnikai eszköz | PBT -szerep |
| Műtéti eszközök | Tartósság és biokompatibilitás |
| Ortopéd implantátumok | Kémiai ellenállás és stabilitás |
Vízvezeték és folyadékkezelés
rendszerekben Vízvezeték- és folyadékkezelő a PBT -t használják és , a szelepszerelvényekhez a szivattyúkókerékhez . A vegyi anyagokkal szembeni ellenállása, az alacsony nedvességtartalom és a magas tartósság tökéletessé teszi a víz, olajok és tisztítószerek számára kitett alkatrészek számára.
| Vízvezeték -alkatrész | PBT -felhasználás |
| Szelepek és szerelvények | Kémiai ellenállás |
| Szivattyúkérdők | Tartósság folyadék expozíció alatt |
Ipari gépek
A PBT jelentős szerepet játszik az ipari gépekben , ahol a gyártására használják a csapágyak , készítésének , a és görgőknek . Ezek az összetevők részesülnek a PBT alacsony súrlódású , kopásának és a magas mechanikai szilárdságból.
| ipari rész | PBT alkalmazás |
| Csapágyak és fogaskerekek | Viseljen ellenállás, alacsony súrlódás |
| Görgők és bütykök | Tartósság és pontosság |
Élelmiszer -feldolgozó berendezés
A PBT-t használják, élelmiszer-minőségű alkalmazásokban mivel megfelelnek az FDA-előírásoknak . Gyakran megtalálható a szállítószalagok , élelmiszer -feldolgozó pengékben és más, az ételeket kezelő gépekben. A PBT nedvességtartalmú és tisztítószerekkel szembeni ellenállása ideálissá teszi a higiénikus és megbízható élelmiszer -feldolgozó berendezéseket.
| Élelmiszer -feldolgozó alkatrészek | PBT felhasználása |
| Szállítószalagok | FDA megfelelés, nedvességállóság |
| Élelmiszer -feldolgozó pengék | Tartósság és tisztaság |
A PBT előnyei és hátrányai
Mint minden anyag, a PBT -nek megvan az erőssége és korlátozása.
Előnyök
A PBT számos iparágban számos kulcsfontosságú előnyt kínál, így népszerű választás a nagy teljesítményű alkalmazások számára.
Kiváló mechanikai tulajdonságok és dimenziós stabilitás A PBT
büszkélkedhet nagy szilárdságú , szilárdsággal és merevséggel , így tartós lehet a mechanikai feszültség alatt. Fenntartja a dimenziós stabilitást , még változó környezeti körülmények között is, biztosítva, hogy az alkatrészek megőrizzék alakjukat.
A nagy kémiai és kopásrezisztencia
PBT ellenáll a vegyi anyagok széles skálájának, beleértve és , az oldószereket az olajokat . A kopási ellenállása alkalmassá teszi a mozgó alkatrészekhez, például fogaskerekekhez, ahol elengedhetetlen a súrlódáscsökkentés.
Jó elektromos szigetelés
Ez a polimer kiemelkedik az elektromos szigetelésben , nagy dielektromos szilárdsággal és alacsony dielektromos veszteséggel . Megakadályozza az energia szivárgását, és széles körben használják az elektronikában és az elektromos alkatrészekben.
Az alacsony nedvességtartalom és az UV -ellenállás
a alacsony nedvességtartalmú felszívódásával PBT fenntartja annak mechanikai tulajdonságait nedves környezetben. Ezenkívül ellenáll az UV sugárzásnak , így ideális a kültéri használatra, anélkül, hogy az idő múlásával jelentős lebomlás lenne.
Hátrányok
Noha a PBT -nek számos erőssége van, van néhány korlátozás is, amelyeket figyelembe kell venni.
A nagy penész zsugorodás PBT -t
rendelkezik nagy penész zsugorodással a feldolgozás során, ezáltal kihívást jelent a dimenziós pontosság fenntartása az összetett részekben. Pontos formázási technikákra van szükség a zsugorodás minimalizálásához.
A hidrolízis iránti érzékenység A PBT egyik jelentős hátránya a
iránti érzékenység hidrolízis . hosszan tartó kitettsége A nedvesség és a forró víz idővel romlik az anyagot, korlátozva annak felhasználását a vízzel kitett környezetben.
hajlamos és a bevágás érzékenységére hajlamosak
miatt A nagy differenciális zsugorodás a PBT hajlamos a fúrásra , különösen a nagy vagy bonyolult részekben. Ezenkívül a nem megerősített PBT a bevágási érzékenységet mutatja , így érzékenyebbé teszi a stresszhöz kapcsolódó töréseket.
Az alacsonyabb hő elhajlás hőmérséklete (HDT)
más mérnöki műanyagokhoz képest, a PBT alacsonyabb HDT-vel rendelkezik , azaz nem megfelelő magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz megerősítés vagy speciális fokozat nélkül.
| Előnyök | hátrányok |
| Kiváló mechanikai tulajdonságok | Magas forma zsugorodás |
| Nagy dimenziós stabilitás | A hidrolízisre való érzékenység |
| Jó kémiai és kopásállóság | Hajlamos a tekercselésre és a bevágásra érzékenységre |
| Megbízható elektromos szigetelés | Alacsonyabb hő elhajlás hőmérséklete a többihez képest |
| Alacsony nedvességkorpció és UV -ellenállás |
|
Következtetés
A polibutilén -tereftalát (PBT) kiemelkedik a mechanikai szilárdság , kémiai ellenállása és a dimenziós stabilitás szempontjából . Sokoldalúsága elengedhetetlenné teszi az olyan iparágakban, mint az autóipar, az elektronika és az orvostechnikai eszközök. A PBT tulajdonságainak, a feldolgozási technikáknak és az alkalmazásoknak a megértése kritikus fontosságú a megfelelő anyag kiválasztása és az optimális terméktervezés biztosítása érdekében.
Tippek: Lehet, hogy érdekli az összes műanyag
