Polibutileno tereftalatas (PBT) yra visur, nuo jūsų automobilio iki elektronikos. Bet kas tai tiksliai? Šis pusiau kristalinė inžinerinė termoplastinė termoplastinė priklauso poliesterio šeimai ir siūlo stiprumo ir ilgaamžiškumo pusiausvyrą.
Šiame įraše mes ištirsime, kas daro PBT unikalią, jo savybes, apdorojimo metodus ir kaip jis naudojamas įvairiose pramonės šakose, tokiose kaip automobiliai ir elektronika.
Kas yra polibutileno tereftalatas (PBT)?
Polibutileno tereftalatas (PBT) yra pusiau kristalinis termoplastinis poliesterio šeimoje. Jis žinomas dėl savo stiprumo, lankstumo ir atsparumo cheminėms medžiagoms. Dėl šių savybių PBT yra plačiai naudojamas automobilių, elektronikos ir pramonės srityse.
Cheminė kompozicija ir PBT struktūra
PBT cheminę struktūrą parodo formulė (C12H12O4) n. Polimerą sudaro ilgos grandinės, susidariusios per esterio ryšius. Šios jungtys suteikia medžiagai patvarumą ir šiluminį atsparumą, todėl ji yra ideali sunkioje aplinkoje. Jos pusiau kristalinė struktūra siūlo matmenų stabilumą, tai reiškia, kad ji išlaiko savo formą net esant įtempiui.
Polibutileno tereftalato molekulinė struktūra
Pagrindiniai komponentai apima:
1,4-butanediolis (BDO) : padidina lankstumą ir padeda cheminiam atsparumui.
Terephtalo rūgštis (TPA) arba dimetil tereftalatas (DMT) : suteikia nelankstumą ir struktūrinį vientisumą.
PBT sintezė
PBT gamyba apima polikondensavimo reakciją tarp dimetil tereftalato (DMT) arba tereftalinės rūgšties (TPA) ir 1,4-butanediolio (BDO).
Žaliavos:
Sintezė prasideda esterinimo reakcija, kai BDO reaguoja su DMT arba TPA. Kai naudojama DMT, metanolis gaminamas kaip šalutinis produktas. Su TPA išleidžiamas vanduo. Ši reakcija pašalina BDO perteklių, todėl per kondensacijos reakcijas susidaro ilgos polimerų grandinės.
Cheminės lygtys:
DMT reakcija:
TPA reakcija:
Šios reakcijos vyksta aukštoje temperatūroje, paprastai nuo 230 ° C iki 250 ° C ir vakuuminės sąlygomis. Katalizatoriai taip pat gali būti naudojami norint pagreitinti reakciją ir užtikrinti didesnį molekulinį svorį.
| Reakcijos tipo | šalutinis produktas | reakcijos būklė |
| DMT su BDO | Metanolis | 230–250 ° C, vakuumas |
| TPA su BDO | Vanduo | 230–250 ° C, vakuumas |
Šis polikondensacijos procesas yra raktas į patvarias, šilumos atsparias polimerų grandines, apibrėžiančias PBT.
PBT kaip poliesterio šeimos narys
Kaip poliesteris, PBT dalijasi panašumais su kitais poliesteriais, pavyzdžiui, Polietileno tereftalatas (PET) . Tačiau jis išsiskiria per savo greitesnį kristalizacijos greitį ir žemesnę apdorojimo temperatūrą. Tai leidžia lengvai suformuoti į sudėtingas formas. Palyginti su kitais poliesteriais, PBT pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis ir puikiu cheminiu atsparumu, todėl jis puikiai tinka dalims, veikiančioms aliejų, degalų ir aukštos temperatūros.
PBT savybės
PBT demonstruoja unikalų savybių derinį, dėl kurio jis tinka įvairioms programoms. Pažvelkime atidžiau į pagrindines jo savybes.
| Nuosavybės | Nuosavybė | tipas |
| Fizinės savybės | Tankis | 1,31 g/cm³ |
| Deguonies indekso ribojimas | 25% |
| Drėgmės absorbcija (24 valandos) | 0,08%-0,1% |
| Matmenų stabilumas | Puiku |
| UV pasipriešinimas | Gerai |
| Mechaninės savybės | Tempimo stiprumas | 40-50 MPa |
| FLEXURE MODULUS | 2-4 GPA |
| Pailgėjimas per pertrauką | 5-300% |
| Šliaužimo pasipriešinimas | Aukštai aukštoje temperatūroje |
| Šiluminės savybės | Šilumos įlinkio temperatūra (HDT) | 115–150 ° C (esant 0,46 MPa); 50–85 ° C (esant 1,8 MPa) |
| Maksimali nuolatinė aptarnavimo temperatūra | 80–140 ° C. |
| Gaisro pasipriešinimas | Galima įsigyti atsparių liepsnos klasėms |
| Šilumos išsiplėtimo koeficientas | 6-10 x 10⁻⁵/° C. |
| Elektros savybės | Dielektrinis stiprumas | 15-30 kV/mm |
| Dielektrinė konstanta @ 1 kHz | 2,9–4 |
| Tūrio varža | 14-17 x 10⊃1; ⁵ Ohm.cm |
| Cheminis atsparumas | Atsparumas cheminėms medžiagoms | Stiprus atsparumas praskiestoms rūgštims, alkoholiams, angliavandeniliams, tirpikliams, aliejams |
| UV ir dėmių atsparumas | Aukštas |
| Atsparumas organiniams tirpikliams, aliejams | Puiku |
Fizinės savybės
PBT siūlo puikų matmenų stabilumą, net esant įvairioms aplinkos sąlygoms. Jis turi mažai drėgmės absorbcijos, paprastai maždaug 0,1% po 24 valandų panardinimo.
Šis mažas drėgmės įsisavinimas prisideda prie jo patvarumo, esant šiluminiam stresui ir atšiaurioms cheminėms aplinkoms. PBT gali išlaikyti savo formą ir rezultatus reikalaujančiose situacijose.
Mechaninės savybės
PBT gali pasigirti dideliu stiprumu, tvirtumu ir standumu. Čia yra keletas kiekybinių rodiklių:
| nuosavybės | vertė |
| Tempimo stiprumas | 50–60 MPA |
| FLEXURE MODULUS | 2.3-2.8 GPA |
| Pailgėjimas per pertrauką | 50–300% |
PBT taip pat pasižymi dideliu praktinio poveikio stiprumu. Tai gali atlaikyti staigų krovinį, nesulaužant ir nesulaužant.
Kita svarbi savybė yra jo atsparumas šliaužiant. PBT gali išlaikyti savo formą esant nuolatiniam stresui, net esant aukštesnei temperatūrai.
Šiluminės savybės
PBT turi didelę šilumos įlinkio temperatūrą (HDT), palyginti su daugeliu kitų inžinerinių plastikų. Pavyzdžiui, esant 1,8 MPa apkrovai, jo HDT yra apie 60 ° C, o Polipropileno yra tik 50 ° C.
Jis taip pat turi aukštos temperatūros indekso reitingą, rodantį jo sugebėjimą išlaikyti savybes aukštesnėje temperatūroje. PBT gali atlaikyti trumpalaikes šilumines ekskursijas ir ilgalaikį šilumos poveikį be reikšmingo skilimo.
Elektros savybės
PBT siūlo didelį elektros atsparumą ir dielektrinį stiprumą. Šios savybės yra idealios elektriniams komponentams izoliuoti.
Jis apsaugo nuo iškrovos, nuotėkio ir galios grandinės skilimo. Dėl mažo PBT dielektrinio praradimo taip pat jis tinka aukšto dažnio elektroninėms programoms.
Cheminis atsparumas
PBT pasižymi atsparumu daugybei chemikalų, įskaitant:
Praskiestos rūgštys
Alkoholiai
Angliavandeniliai
Aromatiniai tirpikliai
Aliejai ir tepalai
Dėl šio cheminio atsparumo PBT yra tinkama dalims, veikiančioms organiniams tirpikliams, benzinui ir aliejams. Jis gali išlaikyti savo vientisumą chemiškai agresyvioje aplinkoje.
PBT taip pat siūlo gerą atsparumą UV spinduliams, užkertant kelią skilimui nuo saulės spindulių. Jo atsparumas dėmėms dar labiau padidina jos patvarumą ir estetinį patrauklumą.
PBT tipai ir modifikacijos
Neužpildytos PBT pažymiai
Neužpildytos PBT pažymiai yra pagrindinė medžiagos forma be jokių priedų. Jie siūlo daugeliui programų tinkamų savybių.
Šie pažymiai yra įvairių lydymosi klampų diapazono, suteikiant perdirbimo lankstumą įpurškiant ir išspaudžiant.
Stiklo pluoštas sustiprintas PBT
Stiklo pluošto sustiprintas PBT yra populiari modifikacija. Stiklo pluoštų pridėjimas žymiai padidina medžiagos mechanines savybes.
Tempiamasis stiprumas, lenkimo modulis ir gniuždymo stiprumas gali padidėti 2–3 kartus, palyginti su neužpildytomis klasėmis. Tai daro stiklo pluošto gelsvą PBT idealų konstrukciniam pritaikymui.
Pluošto kiekis gali skirtis, paprastai nuo 10% iki 50%. Didesnis pluošto kiekis lemia didesnį stiprumą ir standumą, tačiau sumažėja lankstumas.
Mineralais užpildytas PBT
Į PBT galima pridėti mineralinių užpildų, tokių kaip talkas ir kalcio karbonatas. Šie užpildai pagerina matmenų stabilumą ir sumažina susitraukimą formavimo metu.
Mineralais užpildytos PBT pažymiai suteikia padidėjusį standumą ir atsparumą šilumai, palyginti su neužpildytomis klasėmis. Tačiau smūgio stiprumas gali būti šiek tiek sumažintas.
Liepsnos atstovas PBT
„Flame Retardant PBT“ yra labai svarbus pritaikant griežtus priešgaisrinės saugos reikalavimus. Gali būti naudojami įvairūs antipirenai, kurių kiekvienas turi savo pranašumus ir trūkumus.
Halogeniniai antipirenai, tokie kaip brominuoti junginiai, yra veiksmingi, tačiau gali susidurti su aplinkos problemomis. Nepakankamos alternatyvos, tokios kaip fosforo pagrindu pagaminti priedai, populiarėja.
Pasirinkus liepsną, reikia ne tik gaisro, bet ir kitų savybių, tokių kaip mechaninis stipris, atsparumas šilumai ir elektros izoliacija.
Poveikio modifikuotas PBT
Poveikio modifikavimas naudojamas siekiant pagerinti PBT kietumą ir lankstumą. Dažniausi poveikio modifikatoriai yra elastomerai, tokie kaip:
Šie modifikatoriai sudaro atskirą gumos fazę PBT matricoje. Jie sugeria energiją smūgio metu, užkertant kelią įtrūkimų inicijavimui ir sklidimui.
Poveikio stiprumą galima žymiai padidinti, ypač esant žemai temperatūrai. Tačiau modulis ir atsparumas šilumai gali būti šiek tiek pakenkta.
Kitos modifikacijos
PBT gali atlikti įvairias kitas modifikacijas, kad atitiktų konkrečius reikalavimus:
UV stabilizatoriai gali būti pridedami siekiant pagerinti atsparumą saulės spinduliams ir oro sąlygoms.
Tepalai, tokie kaip PTFE ar silikonas, gali būti įtraukiami siekiant sumažinti trintį ir nusidėvėjimą.
Maisto kokybės PBT yra prieinamas, kad būtų galima kontaktuoti su maistu ir gėrimais.
Antistatiniai agentai gali būti naudojami išsklaidyti statinius mokesčius elektroniniuose programose.
Dažikliai ir pigmentai gali būti pridedami estetiniais tikslais.
Žemiau esančioje lentelėje apibendrinamas pagrindinis skirtingų modifikacijų poveikis PBT savybėms:
| Modifikacijos | stiprumo | standumo | poveikis | Šilumos atsparumo | matmenų stabilumui |
| Stiklo pluoštas | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Mineralinis užpildas | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Lenkspa | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Poveikio modifikatorius | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
PBT apdorojimo būdai
PBT yra termoplastinė medžiaga, kurią galima apdoroti naudojant įvairius metodus. Panagrinėkime dažniausiai pasitaikančius metodus ir jų pagrindinius parametrus.
Injekcijos liejimo
Įpurškimo liejimas yra labiausiai paplitęs metodas, naudojamas PBT apdorojimui. Medžiaga kaitinama iki lydalo temperatūros nuo 230 ° C iki 270 ° C. Tada jis įšvirkščiamas į formą, palaikomą 40–80 ° C temperatūroje esant aukštam slėgiui (paprastai 100–140 MPa ). optimizavimas Apdorojimo parametrų , pavyzdžiui, lydymosi temperatūra ir įpurškimo slėgis deformacija arba kriauklės žymės.
| parametras | optimalus diapazonas |
| Lydymosi temperatūra | 230–270 ° C. |
| Pelėsio temperatūra | 40–80 ° C. |
| Injekcijos slėgis | 100–140 MPA |
Išspaudimas
Išspaudimas yra dar viena plačiai naudojama technika gaminant pusiau baigtus produktus, tokius kaip lakštai, strypai ir profiliai. Išspaudos metu PBT ištirpsta ir priverstas per štampą, kai lydalo temperatūra kontroliuojama nuo 230 ° C iki 250 ° C. Norint išlaikyti tinkamą sraigto greitį ir aušinimo greitį, būtina, kad matmenų tikslumas būtų būtinas.
| Išspaudimo parametras | optimali vertė |
| Lydymosi temperatūra | 230–250 ° C. |
| Sraigtinis greitis | Pakoreguota pagal išvestį |
Pūtimo liejimas
Pūtimo liejimas naudojamas tuščiaviduriams dalims, pavyzdžiui, buteliams ar konteineriams, gaminti. Šiame procese PBT išspaustas į vamzdelį, vadinamą paronu, tada oras išpūstas į jį, kad būtų formuojama forma. Lydymo temperatūra ir oro slėgis vaidina pagrindinį vaidmenį užtikrinant sklandų, vienodą produktą.
| Parametro | taikymas |
| Lydymosi temperatūra | 230–250 ° C. |
| Oro slėgis | Optimizuotas tuščiaviduriams dalims |
Suspaudimo liejimas
Suspaudimo liejimas apima PBT įdėjimą į šildomą formą ir suspaudimą slėgiu. Šis metodas paprastai naudojamas didelėms ar storoms sienelėms . Tai idealiai tinka programoms, kurioms reikalingas tvirtas, patvarus komponentas, kuriems reikia tiksliai sulaikyti formos.
Tipiški PBT kompresinio formavimo apdorojimo parametrai yra šie:
Lydymo temperatūra: 230 ° C iki 250 ° C
Pelėsio temperatūra: nuo 150 ° C iki 180 ° C
Formavimo slėgis: nuo 10 iki 50 MPa
3D spausdinimas su PBT
Nors PBT yra retesnis, PBT gali būti apdorojamas naudojant 3D spausdinimo būdus, tokius kaip sulietas gijų gamyba (FFF) arba selektyvusis lazeriu sukepinimas (SLS). Jis tinka gaminti sudėtingas, patvarias dalis, turinčias didelį stiprumą. Optimizuojant spausdinimo parametrus , tokius kaip ekstruzijos temperatūra ir spausdinimo greitis, užtikrinami sklandūs sluoksniai ir stiprus sukibimas.
| 3D spausdinimo parametrų | poveikis kokybei |
| Ekstruzijos temperatūra | Daro įtaką sluoksnio surišimui |
| Spausdinimo greitis | Kontroliuoja tikslumą |
PBT programos
Dėl puikių savybių PBT naudojamas įvairiose pramonės šakose. Panagrinėkime keletą pagrindinių programų sričių.
Automobilių pramonė
PBT yra plačiai naudojamas automobilių pramonėje dėl jo ilgaamžiškumo, atsparumo šilumai ir cheminiam atsparumui. Tai idealiai tinka komponentams, tokiems kaip buferių , kėbulų plokščių , variklio dalys ir transmisijos komponentai . Pavyzdžiui, PBT dažniausiai randamas langų variklių apvalkalų , pavarų dėžėse ir radiatorių languose , kur jis puikiai užtikrina efektyvumą atšiaurioje aplinkoje.
| Automobilių dalis | PBT programa |
| Bamperiai | Poveikio atsparumas ir lankstumas |
| Variklio dalys | Elektros izoliacija ir patvarumas |
| Transmisijos komponentai | Cheminis atsparumas aliejams |
Elektronika ir elektros prietaisai
PBT Elektronikos sektoriuje vertinamas už savo elektros izoliacijos savybes. Jis naudojamas jungčių , aušinimo ventiliatoriuose ir transformatoriuose , užtikrinant saugumą ir ilgaamžiškumą. PBT taip pat yra populiarioji medžiaga, esanti vartotojiškoje elektronikoje ir namų prietaisuose, tokiuose kaip šaldytuvai ir skalbimo mašinos, kur ji siūlo tiek mechaninį stiprumą, tiek šiluminį stabilumą.
| Elektroninis komponento | PBT naudojimas |
| Jungtys | Elektros izoliacija |
| Aušinimo gerbėjai | Šilumos atsparumas |
| Transformatoriai ir relės | Patvarus būstas, šilumos valdymas |
Vartojimo prekės
PBT Vartojimo prekėse dažniausiai būna namų apyvokos daiktuose , tokiuose kaip dulkių siurblio komponentai ir kavos virimo aparatai . Jo stiprumas ir patvarumas taip pat daro jį idealiu pasirinkimu sportinėms prekėms , įskaitant ledo riedlenčių padus ir elektrinių gręžinių korpusus.
Medicinos prietaisai
PBT biologinis suderinamumas ir cheminis atsparumas daro jį tinkamu medicinos prietaisams . Jis dažnai naudojamas chirurginių instrumentų , ortopedijos implantuose ir medicininėje įrangoje , kuriai reikia tikslių, patvarių ir higieninių medžiagų. Maža drėgmės absorbcija užtikrina ilgalaikį patikimumą medicininėje aplinkoje.
| Medicinos prietaiso | PBT vaidmuo |
| Chirurginiai instrumentai | Patvarumas ir biologinis suderinamumas |
| Ortopediniai implantai | Cheminis atsparumas ir stabilumas |
Santechnika ir skysčių tvarkymas
sistemose Santechnikos ir skysčių tvarkymo PBT naudojamas vožtuvų , jungiamosioms detalėms , o siurblio sparčiai . Dėl jo atsparumo cheminėms medžiagoms, mažos drėgmės absorbcijai ir dideliam patvarumui jis puikiai tinka komponentams, veikiantiems vandens, aliejų ir valymo priemonių.
| Santechnikos komponentas | PBT naudojimas |
| Vožtuvai ir jungiamosios detalės | Cheminis atsparumas |
| Siurblio sparnuotės | Patvarumas esant skysčiams |
Pramoninės mašinos
PBT vaidina svarbų vaidmenį pramoninėse mašinose , kur jis naudojamas gaminant guolių , pavarų , kameras ir ritinėlius . Šiems komponentams naudingas mažas PBT trinties , atsparumas dilimui ir didelis mechaninis stiprumas.
| pramoninės dalies | PBT taikymas |
| Guoliai ir pavaros | Atsparumas nusidėvėjimui, maža trintis |
| Ritininkai ir kameros | Patvarumas ir tikslumas |
Maisto perdirbimo įranga
PBT naudojamas maisto produktų programose dėl to, kad jis laikosi FDA taisyklių . Tai dažnai randama konvejerio diržuose , maisto perdirbimo ašmenys ir kitos mašinos, tvarko maistą. PBT atsparumas drėgmei ir valymo priemonėms daro jį idealia higieninei ir patikimai maisto perdirbimo įrangai.
| Maisto apdorojimo komponentas | PBT naudojimas |
| Konvejerio diržai | FDA atitiktis, atsparumas drėgmei |
| Maisto apdorojimo ašmenys | Patvarumas ir švara |
PBT pranašumai ir trūkumai
Kaip ir bet kuri medžiaga, PBT turi savo stipriąsias ir apribojimus.
Privalumai
PBT siūlo keletą pagrindinių pranašumų keliose pramonės šakose, todėl tai yra populiarus pasirinkimas didelio našumo programoms.
Puikios mechaninės savybės ir matmenų stabilumas
PBT gali pasigirti dideliu stiprumo , tvirtumu ir standumu , todėl jis yra patvarus esant mechaniniam įtempiui. Tai palaiko matmenų stabilumą , net esant skirtingoms aplinkos sąlygoms, užtikrinant, kad komponentai išlaikytų savo formą.
Didelis cheminių medžiagų ir susidėvėjimo atsparumas
PBT priešinasi daugybei cheminių medžiagų, įskaitant tirpiklių , kurą ir aliejų . Dėl atsparumo dilimui jis tinka judėti tokioms dalims kaip pavaros, kur būtina mažinti trinties.
Gera elektrinė izoliacija
Šis polimeras išsiskiria elektros izoliacijoje , turintis didelį dielektrinį stiprumą ir mažą dielektrinį nuostolį . Tai apsaugo nuo energijos nutekėjimo ir yra plačiai naudojamas elektronikoje ir elektriniuose komponentuose.
Maža drėgmės absorbcija ir atsparumas UV spinduliams ,
turint mažą drėgmės absorbciją , PBT palaiko savo mechanines savybes drėgnoje aplinkoje. Tai taip pat priešinasi UV spinduliuotei , todėl ji yra ideali naudoti lauke, nes laikui bėgant reikšmingai blogėja.
Trūkumai
Nors PBT turi daug stipriųjų pusių, jis taip pat turi tam tikrų apribojimų, į kuriuos reikia atsižvelgti.
Aukšto pelėsio susitraukimas
PBT apdorojimo metu pasižymi dideliu pelėsių susitraukimu , todėl sudėtingose dalyse yra sudėtinga išlaikyti matmenų tikslumą. Norint sumažinti susitraukimą, būtina tiksliai formuoti metodus.
Jautrumas hidrolizei
Vienas reikšmingas PBT trūkumas yra jo jautrumas hidrolizei . Ilgalaikis poveikis drėgmės ir karšto vandens laikui bėgant gali skaidyti medžiagą, ribodamas jos naudojimą vandens paveiktoje aplinkoje.
linkęs į deformaciją ir įpjovos jautrumą
Nuo didelio diferencialinio susitraukimo , , PBT yra linkęs į deformaciją , ypač didelėse ar sudėtingose dalyse. Be to, nesureikšmintas PBT rodo jautrumą notch , todėl jis tampa jautresnis su stresu susijusiems lūžiams.
Mažesnė šilumos įlinkio temperatūra (HDT),
palyginti su kitais inžineriniais plastikais, PBT turi mažesnį HDT , tai reiškia, kad jis gali būti netinkamas aukštos temperatūros pritaikymui be armatūros ar specialių rūšių.
| Privalumų | trūkumai |
| Puikios mechaninės savybės | Aukšto pelėsio susitraukimas |
| Aukšto matmenų stabilumas | Jautrumas hidrolizei |
| Geras cheminis ir atsparumas drabužiams | Linkęs į deformacijos ir įpjovos jautrumą |
| Patikima elektros izoliacija | Mažesnė šilumos įlinkio temperatūra, palyginti su kitais |
| Maža drėgmės absorbcija ir atsparumas UV spinduliams |
|
Išvada
Polibutileno tereftalatas (PBT) išsiskiria dėl jo mechaninio stiprumo , cheminio atsparumo ir matmenų stabilumo . Dėl jo universalumo jis yra būtinas tokiose pramonės šakose kaip automobilių, elektronikos ir medicinos prietaisų. Suprasti PBT savybes, apdorojimo metodus ir programas yra labai svarbu pasirinkti tinkamą medžiagą ir užtikrinti optimalų produkto dizainą.
Patarimai: Galbūt jus domina visi plastikai
