Polybutylene terephthalate (PBT) ada di mana -mana, dari mobil Anda hingga elektronik. Tapi apa sebenarnya itu? Termoplastik rekayasa semi-kristal ini termasuk dalam keluarga Polyester dan menawarkan keseimbangan kekuatan dan daya tahan.
Dalam posting ini, kami akan mengeksplorasi apa yang membuat PBT unik, sifatnya, metode pemrosesan, dan bagaimana ia digunakan di seluruh industri seperti otomotif dan elektronik.
Apa itu polibutilena terephthalate (PBT)?
Polibutilen terephthalate (PBT) adalah termoplastik semi-kristal dalam keluarga poliester. Ini dikenal karena kekuatan, fleksibilitas, dan ketahanan terhadap bahan kimia. Karena sifat -sifat ini, PBT banyak digunakan dalam aplikasi otomotif, elektronik, dan industri.
Komposisi kimia dan struktur PBT
Struktur kimia PBT diwakili oleh rumus (C12H12O4) n. Polimer terdiri dari rantai panjang yang dibentuk melalui ikatan ester. Ikatan ini memberikan materi dengan daya tahan dan ketahanan termal, yang membuatnya ideal untuk lingkungan yang sulit. Struktur semi-kristalinnya menawarkan stabilitas dimensi, yang berarti mempertahankan bentuknya bahkan di bawah tekanan.
Struktur molekul polibutilena terephthalate
Komponen utama meliputi:
1,4-Butanediol (BDO) : Menambahkan fleksibilitas dan membantu dalam ketahanan kimia.
Asam Terephthalic (TPA) atau dimethyl terephthalate (DMT) : memberikan kekakuan dan integritas struktural.
Sintesis PBT
Produksi PBT melibatkan reaksi polikondensasi antara dimethyl terephthalate (DMT) atau asam terephthalic (TPA) dan 1,4-butanediol (BDO).
Bahan baku:
Sintesis dimulai dengan reaksi esterifikasi, di mana BDO bereaksi dengan DMT atau TPA. Saat menggunakan DMT, metanol diproduksi sebagai produk sampingan. Dengan TPA, air dilepaskan. Reaksi berikut menghilangkan kelebihan BDO, yang mengarah ke pembentukan rantai polimer panjang melalui reaksi kondensasi.
Persamaan Kimia:
Reaksi DMT:
Reaksi TPA:
Reaksi ini terjadi pada suhu tinggi, biasanya antara 230 ° C dan 250 ° C , dan dalam kondisi vakum. Katalis juga dapat digunakan untuk mempercepat reaksi dan memastikan berat molekul yang lebih tinggi. Kondisi
| reaksi jenis | produksi | reaksi |
| DMT dengan BDO | Metanol | 230-250 ° C, vakum |
| TPA dengan BDO | Air | 230-250 ° C, vakum |
Proses polikondensasi ini adalah kunci untuk membentuk rantai polimer tahan panas yang tahan panas yang mendefinisikan PBT.
PBT sebagai anggota keluarga Polyester
Sebagai poliester, PBT memiliki kesamaan dengan poliester lain seperti Polyethylene terephthalate (PET) . Namun, ia memisahkan diri melalui laju kristalisasi yang lebih cepat dan suhu pemrosesan yang lebih rendah. Ini memungkinkannya dibentuk menjadi bentuk yang rumit dengan mudah. Dibandingkan dengan poliester lainnya, PBT memiliki sifat mekanik yang unggul dan ketahanan kimia yang sangat baik, membuatnya sempurna untuk bagian yang terpapar minyak, bahan bakar, dan suhu tinggi.
Properti PBT
PBT menunjukkan kombinasi unik dari properti yang membuatnya cocok untuk berbagai aplikasi. Mari kita lihat lebih dekat karakteristik utamanya.
| Properti Jenis | Properti | Detail |
| Sifat fisik | Kepadatan | 1.31 g/cm³ |
| Membatasi indeks oksigen | 25% |
| Penyerapan kelembaban (24 jam) | 0,08%-0,1% |
| Stabilitas dimensi | Bagus sekali |
| Resistensi UV | Bagus |
| Sifat mekanik | Kekuatan tarik | 40-50 MPa |
| Modulus lentur | 2-4 IPK |
| Perpanjangan saat istirahat | 5-300% |
| Resistensi Creep | Tinggi pada suhu tinggi |
| Sifat termal | Suhu defleksi panas (HDT) | 115-150 ° C (pada 0,46 MPa); 50-85 ° C (pada 1,8 MPa) |
| Suhu Layanan Berkelanjutan Maks | 80-140 ° C. |
| Resistensi Kebakaran | Tersedia dalam nilai tahan api |
| Koefisien ekspansi termal | 6-10 x 10⁻⁵/° C. |
| Sifat listrik | Kekuatan dielektrik | 15-30 kV/mm |
| Dielektrik konstanta @ 1 kHz | 2.9-4 |
| Resistivitas volume | 14-17 x 10⊃1; ⁵ ohm.cm |
| Resistensi kimia | Resistensi terhadap bahan kimia | Resistensi kuat terhadap asam encer, alkohol, hidrokarbon, pelarut, minyak |
| UV dan ketahanan noda | Tinggi |
| Resistensi terhadap pelarut organik, minyak | Bagus sekali |
Sifat fisik
PBT menawarkan stabilitas dimensi yang sangat baik, bahkan di bawah kondisi lingkungan yang bervariasi. Ini memiliki penyerapan kelembaban yang rendah, biasanya sekitar 0,1% setelah 24 jam perendaman.
Penyerapan kelembaban yang rendah ini berkontribusi pada daya tahannya di bawah tekanan termal dan lingkungan kimia yang keras. PBT dapat mempertahankan bentuk dan kinerjanya dalam situasi yang menuntut.
Sifat mekanik
PBT menawarkan kekuatan, ketangguhan, dan kekakuan yang tinggi. Berikut adalah beberapa indikator kuantitatif:
| properti | nilai |
| Kekuatan tarik | 50-60 MPa |
| Modulus lentur | 2.3-2.8 GPa |
| Perpanjangan saat istirahat | 50-300% |
PBT juga menunjukkan kekuatan dampak praktis yang baik. Itu dapat menahan beban tiba -tiba tanpa retak atau pecah.
Fitur penting lainnya adalah resistensi creep. PBT dapat mempertahankan bentuknya di bawah tekanan konstan, bahkan pada suhu tinggi.
Sifat termal
PBT memiliki suhu defleksi panas tinggi (HDT) dibandingkan dengan banyak plastik teknik lainnya. Misalnya, pada 1,8 MPa beban, HDT -nya sekitar 60 ° C, sedangkan Polypropylene hanya 50 ° C.
Ini juga memiliki peringkat indeks suhu tinggi, menunjukkan kemampuannya untuk mempertahankan sifat pada suhu tinggi. PBT dapat menahan kunjungan termal jangka pendek dan paparan panas jangka panjang tanpa degradasi yang signifikan.
Sifat listrik
PBT menawarkan ketahanan listrik yang tinggi dan kekuatan dielektrik. Sifat -sifat ini membuatnya ideal untuk mengisolasi komponen listrik.
Ini melindungi dari pelepasan, kebocoran, dan gangguan dalam sirkuit daya. Kehilangan dielektrik rendah PBT juga membuatnya cocok untuk aplikasi elektronik frekuensi tinggi.
Resistensi kimia
PBT menunjukkan resistensi terhadap berbagai bahan kimia, termasuk:
Asam encer
Alkohol
Hidrokarbon
Pelarut aromatik
Minyak dan minyak
Resistensi kimia ini membuat PBT cocok untuk bagian yang terpapar pelarut organik, bensin, dan minyak. Ini dapat mempertahankan integritasnya dalam lingkungan yang agresif secara kimia.
PBT juga menawarkan resistensi UV yang baik, mencegah degradasi dari paparan sinar matahari. Resistensi noda semakin meningkatkan daya tahan dan daya tarik estetika.
Jenis dan Modifikasi PBT
Nilai PBT yang tidak terisi
Nilai PBT yang tidak terisi adalah bentuk dasar materi tanpa aditif. Mereka menawarkan keseimbangan properti yang cocok untuk banyak aplikasi.
Nilai -nilai ini datang dalam berbagai viskositas leleh, memberikan fleksibilitas pemrosesan untuk cetakan dan ekstrusi injeksi.
PBT yang diperkuat serat kaca
PBT yang diperkuat serat kaca adalah modifikasi yang populer. Penambahan serat kaca secara signifikan meningkatkan sifat mekanik material.
Kekuatan tarik, modulus lentur, dan kekuatan tekan dapat meningkat 2 hingga 3 kali dibandingkan dengan nilai yang tidak terisi. Ini membuat PBT yang diperkuat serat kaca ideal untuk aplikasi struktural.
Kandungan serat dapat bervariasi, biasanya berkisar antara 10% hingga 50%. Kandungan serat yang lebih tinggi menghasilkan kekuatan dan kekakuan yang lebih besar tetapi berkurangnya pengedaran.
PBT yang diisi mineral
Pengisi mineral, seperti bedak dan kalsium karbonat, dapat ditambahkan ke PBT. Pengisi ini meningkatkan stabilitas dimensi dan mengurangi penyusutan selama cetakan.
Kelas PBT yang diisi mineral menawarkan peningkatan kekakuan dan ketahanan panas dibandingkan dengan nilai yang tidak terisi. Namun, kekuatan dampak mungkin sedikit berkurang.
PBT Retardant Api
PBT yang tahan api sangat penting untuk aplikasi dengan persyaratan keselamatan kebakaran yang ketat. Berbagai penghambat api dapat digunakan, masing -masing dengan manfaat dan kelemahannya sendiri.
Retardan api yang terhalogenasi, seperti senyawa brominasi, efektif tetapi mungkin menghadapi masalah lingkungan. Alternatif non-halogenasi, seperti aditif berbasis fosfor, mendapatkan popularitas.
Pilihan penghambat api tidak hanya mempengaruhi kinerja kebakaran tetapi juga sifat -sifat lain seperti kekuatan mekanik, ketahanan panas, dan isolasi listrik.
PBT yang dimodifikasi dampak
Modifikasi dampak digunakan untuk meningkatkan ketangguhan dan keuletan PBT. Pengubah dampak yang paling umum adalah elastomer, seperti:
Pengubah ini membentuk fase karet terpisah dalam matriks PBT. Mereka menyerap energi selama dampak, mencegah inisiasi retak dan perambatan.
Kekuatan dampak dapat meningkat secara signifikan, terutama pada suhu rendah. Namun, modulus dan ketahanan panas mungkin sedikit terganggu.
Modifikasi lainnya
PBT dapat menjalani berbagai modifikasi lain untuk memenuhi persyaratan spesifik:
Penstabil UV dapat ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan terhadap sinar matahari dan pelapukan.
Pelumas, seperti PTFE atau silikon, dapat dimasukkan untuk mengurangi gesekan dan keausan.
PBT tingkat makanan tersedia untuk aplikasi yang berhubungan dengan makanan dan minuman.
Agen antistatik dapat digunakan untuk menghilangkan muatan statis dalam aplikasi elektronik.
Pewarna dan pigmen dapat ditambahkan untuk tujuan estetika.
Tabel di bawah ini merangkum efek utama dari berbagai modifikasi pada sifat PBT:
| Modifikasi | Kekuatan | Dampak | Stabilitas | Resistansi Panas | Dimensi |
| Serat kaca | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Pengisi mineral | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Retardant api | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Pengubah dampak | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Teknik pemrosesan untuk PBT
PBT adalah bahan termoplastik yang dapat diproses menggunakan berbagai teknik. Mari kita jelajahi metode yang paling umum dan parameter kuncinya.
cetakan injeksi
Cetakan injeksi adalah metode yang paling umum digunakan untuk memproses PBT. Bahan dipanaskan hingga suhu leleh antara 230 ° C dan 270 ° C. Kemudian disuntikkan ke dalam cetakan yang dipertahankan pada 40-80 ° C di bawah tekanan tinggi (biasanya 100-140 MPa ). Mengoptimalkan parameter pemrosesan - seperti suhu leleh dan tekanan injeksi - memastikan kualitas bagian yang lebih baik dan mengurangi cacat seperti warping atau Tanda Benang.
| parameter | Rentang optimal |
| Suhu leleh | 230-270 ° C. |
| Suhu jamur | 40-80 ° C. |
| Tekanan injeksi | 100-140 MPa |
Ekstrusi
Ekstrusi adalah teknik lain yang banyak digunakan untuk memproduksi produk setengah jadi seperti lembaran, batang, dan profil. Selama ekstrusi, PBT dilebur dan dipaksa melalui dadu, dengan suhu leleh dikontrol antara 230 ° C dan 250 ° C. Mempertahankan kecepatan sekrup yang tepat dan laju pendinginan sangat penting untuk akurasi dimensi.
| parameter ekstrusi | Nilai optimal |
| Suhu leleh | 230-250 ° C. |
| Kecepatan sekrup | Disesuaikan berdasarkan output |
Blow Moulding
Blow Moulding digunakan untuk membuat bagian berongga seperti botol atau wadah. Dalam proses ini, PBT diekstrusi ke dalam tabung, yang disebut Parison, kemudian udara ditiup ke dalamnya untuk membentuk bentuk. Lelehkan suhu dan tekanan udara memainkan peran kunci dalam memastikan produk yang halus dan seragam.
| parameter | Aplikasi |
| Suhu leleh | 230-250 ° C. |
| Tekanan udara | Dioptimalkan untuk bagian berlubang |
Cetakan kompresi
Cetakan kompresi melibatkan penempatan PBT ke dalam cetakan yang dipanaskan dan menekannya di bawah tekanan. Metode ini biasanya digunakan untuk bagian besar atau berdinding tebal . Ini sangat ideal untuk aplikasi yang membutuhkan komponen yang kuat dan tahan lama yang membutuhkan retensi bentuk yang tepat.
Parameter pemrosesan khas untuk cetakan kompresi PBT adalah:
Suhu leleh: 230 ° C hingga 250 ° C
Suhu cetakan: 150 ° C hingga 180 ° C
Tekanan cetakan: 10 hingga 50 MPa
Pencetakan 3D dengan PBT
Meskipun kurang umum, PBT dapat diproses dengan menggunakan teknik pencetakan 3D seperti Fused Filament Fabrikasi (FFF) atau selektif laser sintering (SLS). Cocok untuk menghasilkan bagian yang kompleks dan tahan lama dengan kekuatan tinggi. Mengoptimalkan pengaturan cetak seperti suhu ekstrusi dan kecepatan cetak memastikan lapisan halus dan adhesi yang kuat. Efek
| parameter pencetakan 3D | pada kualitas |
| Suhu ekstrusi | Mempengaruhi ikatan lapisan |
| Kecepatan cetak | Mengontrol presisi |
Aplikasi PBT
PBT menemukan penggunaan di berbagai industri karena sifatnya yang sangat baik. Mari kita jelajahi beberapa area aplikasi utama.
Industri otomotif
PBT banyak digunakan dalam industri otomotif karena daya tahan, ketahanan panas, dan ketahanan kimianya. Ini ideal untuk komponen seperti bagian bumper , body panel , bagian motor , dan komponen transmisi . Misalnya, PBT umumnya ditemukan di shell motor jendela , gearbox , dan jendela radiator , di mana ia memberikan kinerja yang sangat baik di lingkungan yang keras.
| Bagian Otomotif | Aplikasi PBT |
| Bumper | Dampak resistensi dan fleksibilitas |
| Bagian motor | Isolasi dan daya tahan listrik |
| Komponen transmisi | Ketahanan kimia terhadap minyak |
Elektronik dan peralatan listrik
Di sektor elektronik , PBT dihargai karena sifat isolasi listriknya . Ini digunakan dalam konektor , kipas pendingin , dan transformator , memastikan keamanan dan daya tahan. PBT juga merupakan bahan populer dalam elektronik konsumen dan peralatan rumah tangga seperti lemari es dan mesin cuci, di mana ia menawarkan kekuatan mekanik dan stabilitas termal.
| Komponen elektronik | Penggunaan PBT |
| Konektor | Insulasi Listrik |
| Kipas pendingin | Ketahanan panas |
| Transformer dan relay | Perumahan yang tahan lama, manajemen panas |
Barang konsumen
Dalam barang konsumen , PBT biasanya ditemukan dalam barang -barang rumah tangga seperti komponen pembersih vakum dan suku cadang pembuat kopi . Kekuatan dan daya tahannya juga menjadikannya pilihan yang ideal untuk barang -barang olahraga , termasuk sol seluncur es dan rumah bor listrik.
Alat kesehatan
Biokompatibilitas dan resistensi kimia PBT membuatnya cocok untuk perangkat medis . Ini sering digunakan dalam instrumen bedah , implan ortopedi , dan peralatan medis yang membutuhkan bahan yang tepat, tahan lama, dan higienis. Penyerapan kelembaban yang rendah memastikan keandalan jangka panjang di lingkungan medis.
| Perangkat Medis | Peran PBT |
| Instrumen Bedah | Daya tahan dan biokompatibilitas |
| Implan ortopedi | Resistensi dan stabilitas kimia |
Pipa ledeng dan cairan
Dalam sistem pipa dan cairan penanganan , PBT digunakan untuk katup , perlengkapan , dan impeler pompa . Ketahanannya terhadap bahan kimia, penyerapan kelembaban yang rendah, dan daya tahan yang tinggi membuatnya sempurna untuk komponen yang terpapar air, minyak, dan agen pembersih.
| Komponen Plumbing | Penggunaan PBT |
| Katup dan perlengkapan | Resistensi kimia |
| Impeler pompa | Daya tahan di bawah paparan cairan |
Mesin Industri
PBT memainkan peran penting dalam mesin industri , mana ia digunakan untuk memproduksi cams , , , di dan roller . Komponen -komponen ini mendapat manfaat dari PBT gesekan rendah , ketahanan aus , dan kekuatan mekanik yang tinggi.
| Bagian Industri | Aplikasi PBT |
| Bantalan dan roda gigi | Ketahanan aus, gesekan rendah |
| Rol dan kamera | Daya tahan dan ketepatan |
Peralatan pengolahan makanan
PBT digunakan dalam aplikasi tingkat makanan karena kepatuhannya terhadap peraturan FDA . Ini sering ditemukan di sabuk konveyor , pisau pengolahan makanan , dan mesin lain yang menangani makanan. Resistensi PBT terhadap agen kelembaban dan pembersih membuatnya ideal untuk peralatan pengolahan makanan yang higienis dan andal.
| Komponen Pemrosesan Makanan | Penggunaan PBT |
| Sabuk pengangkut | Kepatuhan FDA, Perlawanan Kelembaban |
| Pisau pengolahan makanan | Daya tahan dan kebersihan |
Keuntungan dan Kerugian PBT
Seperti halnya materi, PBT memiliki kekuatan dan keterbatasannya.
Keuntungan
PBT menawarkan beberapa keunggulan utama di berbagai industri, menjadikannya pilihan populer untuk aplikasi berkinerja tinggi.
Sifat mekanik yang sangat baik dan stabilitas dimensi
PBT menawarkan berkekuatan tinggi , ketangguhan , dan kekakuan , membuatnya tahan lama di bawah tekanan mekanis. Ini mempertahankan stabilitas dimensi , bahkan di bawah berbagai kondisi lingkungan, memastikan komponen mempertahankan bentuknya.
PBT resistensi bahan kimia dan keausan tinggi
menolak berbagai bahan kimia, termasuk pelarut , bahan bakar , dan minyak . membuatnya Resistensi keausannya cocok untuk bagian yang bergerak seperti roda gigi, di mana pengurangan gesekan sangat penting.
Insulasi listrik yang baik
polimer ini unggul dalam isolasi listrik , dengan kekuatan dielektrik tinggi dan kehilangan dielektrik yang rendah . Ini mencegah kebocoran energi dan banyak digunakan dalam elektronik dan komponen listrik.
Penyerapan kelembaban yang rendah dan resistensi UV
dengan penyerapan kelembaban yang rendah , PBT mempertahankan sifat mekaniknya di lingkungan yang lembab. Ini juga menolak radiasi UV , membuatnya ideal untuk penggunaan di luar ruangan tanpa degradasi yang signifikan dari waktu ke waktu.
Kerugian
Sementara PBT memiliki banyak kekuatan, ia juga memiliki beberapa keterbatasan yang harus dipertimbangkan.
PBT penyusutan cetakan tinggi
menunjukkan penyusutan cetakan tinggi selama pemrosesan, membuatnya menantang untuk mempertahankan akurasi dimensi di bagian yang kompleks. Teknik cetakan yang tepat diperlukan untuk meminimalkan penyusutan.
Sensitivitas terhadap hidrolisis
satu kelemahan signifikan dari PBT adalah sensitivitasnya terhadap hidrolisis . Paparan kelembaban dan air panas yang berkepanjangan dapat menurunkan material dari waktu ke waktu, membatasi penggunaannya di lingkungan yang terpapar air.
Rentan terhadap sensitivitas yang melengkung dan takik
karena penyusutan diferensial yang tinggi , PBT rentan terhadap warping , terutama di bagian yang besar atau rumit. Selain itu, PBT yang tidak diperkuat menunjukkan sensitivitas takik , membuatnya lebih rentan terhadap fraktur yang berhubungan dengan stres.
Suhu defleksi panas yang lebih rendah (HDT)
dibandingkan dengan plastik teknik lainnya, PBT memiliki HDT yang lebih rendah , artinya mungkin tidak cocok untuk aplikasi suhu tinggi tanpa penguatan atau nilai khusus.
| Kelebihan | kelebihan |
| Sifat mekanik yang sangat baik | Penyusutan cetakan tinggi |
| Stabilitas dimensi tinggi | Sensitivitas terhadap hidrolisis |
| Kimia dan ketahanan aus yang baik | Rentan terhadap warping dan takik sensitivitas |
| Insulasi listrik yang andal | Suhu defleksi panas yang lebih rendah dibandingkan dengan yang lain |
| Penyerapan kelembaban rendah dan resistensi UV |
|
Kesimpulan
Polibutilen terephthalate (PBT) menonjol karena kekuatan mekaniknya , ketahanan kimia , dan stabilitas dimensi . Fleksibilitasnya menjadikannya penting di seluruh industri seperti otomotif, elektronik, dan perangkat medis. Memahami sifat PBT, teknik pemrosesan, dan aplikasi sangat penting untuk memilih bahan yang tepat dan memastikan desain produk yang optimal.
Tips: Anda mungkin tertarik pada semua plastik
