Polibutilēntereftalāts (PBT) ir visur, no jūsu automašīnas līdz elektronikai. Bet kas īsti tas ir? Šī daļēji kristāliskā inženierzinātņu termoplastika pieder poliestera saimei un piedāvā stiprības un izturības līdzsvaru.
Šajā amatā mēs izpētīsim, kas padara PBT unikālu, tā īpašības, apstrādes metodes un to, kā tas tiek izmantots visās nozarēs, piemēram, autobūves un elektronikā.
Kas ir polibutilēntereftalāts (PBT)?
Polibutilēntereftalāts (PBT) ir daļēji kristālisks termoplastisks poliestera saimē. Tas ir pazīstams ar savu izturību, elastību un izturību pret ķīmiskām vielām. Šo īpašību dēļ PBT plaši izmanto automobiļu, elektronikas un rūpniecības lietojumos.
Ķīmiskais sastāvs un PBT struktūra
PBT ķīmisko struktūru attēlo formula (C12H12O4) n. Polimērs sastāv no garām ķēdēm, kas veidojas caur esteru obligācijām. Šīs saites nodrošina materiālu ar izturību un termisko pretestību, kas padara to ideālu grūtai videi. Tās daļēji kristāliskā struktūra piedāvā izmēru stabilitāti, kas nozīmē, ka tā saglabā savu formu pat stresa apstākļos.
Polibutilēntereftalāta molekulārā struktūra
Galvenās sastāvdaļas ir:
1,4-butānija (BDO) : pievieno elastību un palīdz ķīmiskajā izturībā.
Terephthalic skābe (TPA) vai dimetiltereftalāts (DMT) : nodrošina stingrību un strukturālu integritāti.
PBT sintēze
PBT ražošana ietver polikondensācijas reakciju starp dimetiltereftalātu (DMT) vai tereftalskābi (TPA) un 1,4-butāniju (BDO).
Izejvielas:
Sintēze sākas ar esterifikācijas reakciju, kurā BDO reaģē ar DMT vai TPA. Izmantojot DMT, metanolu ražo kā blakusproduktu. Ar TPA tiek atbrīvots ūdens. Šī reakcija noņem lieko BDO daudzumu, izraisot garu polimēru ķēžu veidošanos, izmantojot kondensācijas reakcijas.
Ķīmiskie vienādojumi:
DMT reakcija:
TPA reakcija:
Šīs reakcijas notiek augstā temperatūrā, parasti no 230 ° C līdz 250 ° C un vakuuma apstākļos. Katalizatorus var izmantot arī, lai paātrinātu reakciju un nodrošinātu lielāku molekulmasu.
| Reakcijas tipa | blakusprodukta | reakcijas stāvoklis |
| DMT ar BDO | Metanols | 230-250 ° C, vakuums |
| TPA ar BDO | Laistīt | 230-250 ° C, vakuums |
Šis polikondensācijas process ir galvenais, lai veidotu izturīgas, karstumizturīgas polimēru ķēdes, kas nosaka PBT.
PBT kā poliestera ģimenes loceklis
Kā poliesters, PBT ir līdzības ar citiem poliesteriem, piemēram, Polietilēna tereftalāts (PET) . Tomēr tas atšķiras ar ātrāku kristalizācijas ātrumu un zemāku apstrādes temperatūru. Tas ļauj to viegli formēt sarežģītās formās. Salīdzinot ar citiem poliesteriem, PBT ir augstākas mehāniskās īpašības un lieliska ķīmiska izturība, padarot to ideālu detaļām, kas pakļautas eļļām, degvielai un augstai temperatūrai.
PBT īpašības
PBT parāda unikālu īpašību kombināciju, kas padara to piemērotu dažādiem lietojumiem. Apskatīsim tās galvenās īpašības.
| Īpašuma tips | Īpašuma | informācija |
| Fizikālās īpašības | Blīvums | 1,31 g/cm³ |
| Ierobežojot skābekļa indeksu | 25% |
| Mitruma absorbcija (24 stundas) | 0,08%-0,1% |
| Izmēra stabilitāte | Lielisks |
| UV pretestība | Labs |
| Mehāniskās īpašības | Stiepes izturība | 40-50 MPa |
| Lieces modulis | 2-4 GPA |
| Pagarinājums pārtraukumā | 5-300% |
| Šļūdes pretestība | Augsts paaugstinātā temperatūrā |
| Termiskās īpašības | Siltuma novirzes temperatūra (HDT) | 115-150 ° C (pie 0,46 MPa); 50-85 ° C (pie 1,8 MPa) |
| Maksimālā nepārtrauktā servisa temperatūra | 80-140 ° C |
| Ugunsizturība | Pieejams liesmu izturīgās klasēs |
| Termiskās izplešanās koeficients | 6-10 x 10⁻⁵/° C |
| Elektriskās īpašības | Dielektriskā izturība | 15-30 kV/mm |
| Dielektriskā konstante @ 1 kHz | 2,9-4 |
| Tilpuma pretestība | 14-17 x 10⊃1; ⁵ OHM.CM |
| Ķīmiska izturība | Izturība pret ķīmiskām vielām | Spēcīga izturība pret atšķaidītām skābēm, spirtiem, ogļūdeņražiem, šķīdinātājiem, eļļām |
| UV un traipu pretestība | Augsts |
| Izturība pret organiskiem šķīdinātājiem, eļļām | Lielisks |
Fizikālās īpašības
PBT piedāvā lielisku dimensiju stabilitāti pat dažādos vides apstākļos. Tam ir zema mitruma absorbcija, parasti aptuveni 0,1% pēc 24 stundu ilgas iegremdēšanas.
Šī zemā mitruma uzņemšana veicina tā izturību zem termiskā stresa un skarbās ķīmiskās vides. PBT var saglabāt savu formu un veiktspēju prasīgās situācijās.
Mehāniskās īpašības
PBT lepojas ar augstu spēku, izturību un stingrību. Šeit ir daži kvantitatīvi rādītāji:
| īpašuma | vērtība |
| Stiepes izturība | 50-60 MPa |
| Lieces modulis | 2.3-2.8. GPA |
| Pagarinājums pārtraukumā | 50-300% |
PBT arī uzrāda labu praktisko ietekmi. Tas var izturēt pēkšņas slodzes bez plaisas vai nesalaušanās.
Vēl viena svarīga iezīme ir tā pretestība šļūdes. PBT var saglabāt savu formu pastāvīgā stresā, pat paaugstinātā temperatūrā.
Termiskās īpašības
PBT ir augsta siltuma novirzes temperatūra (HDT), salīdzinot ar daudzām citām inženiertehniskajām plastmasām. Piemēram, ar 1,8 MPa slodzi tā HDT ir aptuveni 60 ° C, bet Polipropilēna ir tikai 50 ° C.
Tam ir arī augstas temperatūras indeksa vērtējums, kas norāda uz tā spēju saglabāt īpašības paaugstinātā temperatūrā. PBT var izturēt īstermiņa termiskās ekskursijas un ilgtermiņa siltuma iedarbību bez būtiskas degradācijas.
Elektriskās īpašības
PBT piedāvā augstu elektrisko pretestību un dielektrisko izturību. Šīs īpašības padara to ideālu elektrisko komponentu izolēšanai.
Tas aizsargā pret izplūdes, noplūdes un sabrukšanas jaudas shēmām. PBT zemie dielektriskie zudumi arī padara to piemērotu augstas frekvences elektroniskām lietojumprogrammām.
Ķīmiska izturība
PBT ir izturība pret plašu ķīmisko vielu klāstu, ieskaitot:
Atšķaidītas skābes
Alkoholi
Ogļūdeņraži
Aromātiski šķīdinātāji
Eļļas un smērvielas
Šī ķīmiskā izturība padara PBT piemērotu detaļām, kas pakļautas organiskiem šķīdinātājiem, benzīnam un eļļām. Tas var saglabāt savu integritāti ķīmiski agresīvā vidē.
PBT piedāvā arī labu pretestību UV, novēršot sadalīšanos no saules gaismas iedarbības. Tā traipu pretestība vēl vairāk uzlabo tā izturību un estētisko pievilcību.
PBT veidi un modifikācijas
Neaizpildītas PBT pakāpes
Neaizpildītas PBT pakāpes ir materiāla pamatfīlija bez jebkādas piedevām. Viņi piedāvā daudzu lietojumprogrammu īpašumu līdzsvaru.
Šīs pakāpes ir virkne kausējumu viskozitātes, nodrošinot apstrādes elastību iesmidzināšanas veidošanai un ekstrūzijai.
Stikla šķiedras pastiprināts PBT
Stikla šķiedru pastiprināta PBT ir populāra modifikācija. Stikla šķiedru pievienošana ievērojami uzlabo materiāla mehāniskās īpašības.
Stiepes izturība, lieces modulis un spiedes stiprība var palielināties par 2 līdz 3 reizes, salīdzinot ar neaizpildītām pakāpēm. Tas padara stikla šķiedru pastiprinātu PBT ideālu konstrukcijas lietojumiem.
Šķiedru saturs var mainīties, parasti svārstoties no 10% līdz 50%. Augstāka šķiedru saturs rada lielāku izturību un stīvumu, bet samazinātu elastību.
Ar minerālvielām piepildīts PBT
PBT var pievienot minerālu pildvielas, piemēram, talku un kalcija karbonātu. Šīs pildvielas uzlabo izmēru stabilitāti un samazina saraušanos veidošanas laikā.
Ar minerālvielām piepildītas PBT pakāpes piedāvā paaugstinātu stingrību un karstuma izturību, salīdzinot ar neaizpildītām pakāpēm. Tomēr trieciena stiprumu var nedaudz samazināt.
Liesmu aizskarošs PBT
Flame-Retardant PBT ir būtiska lietojumprogrammām ar stingrām ugunsdrošības prasībām. Var izmantot dažādus liesmas slāpētājus, katram no tiem ir savi priekšrocības un trūkumi.
Halogenētie liesmas slāpētāji, piemēram, bromēti savienojumi, ir efektīvi, taču tie var saskarties ar vides problēmām. Nehalogenētas alternatīvas, piemēram, uz fosfora balstītas piedevas, iegūst popularitāti.
Liesmas palēninātāja izvēle ietekmē ne tikai uguns veiktspēju, bet arī citas īpašības, piemēram, mehānisku izturību, siltuma izturību un elektrisko izolāciju.
Trieciena modificēts PBT
Ietekmes modifikācija tiek izmantota, lai uzlabotu PBT izturību un elastību. Visizplatītākie ietekmes modifikatori ir elastomēri, piemēram:
Šie modifikatori PBT matricā veido atsevišķu gumijas fāzi. Tie absorbē enerģiju trieciena laikā, novēršot plaisas ierosināšanu un izplatīšanos.
Trieciena stiprumu var ievērojami palielināt, īpaši zemā temperatūrā. Tomēr modulis un karstuma izturība var būt nedaudz apdraudēta.
Citas modifikācijas
PBT var iziet dažādas citas izmaiņas, lai izpildītu īpašas prasības:
Lai uzlabotu izturību pret saules gaismu un laikapstākļiem, var pievienot UV stabilizatorus.
Smērvielas, piemēram, PTFE vai silikona, var iekļaut, lai samazinātu berzi un nodilumu.
Pārtikas līmeņa PBT ir pieejama lietojumiem saskarē ar pārtiku un dzērieniem.
Antistātiskus līdzekļus var izmantot, lai izkliedētu statiskos lādiņus elektroniskos lietojumos.
Krāsainus un pigmentus var pievienot estētiskiem mērķiem.
Zemāk esošajā tabulā ir apkopota dažādu modifikāciju galvenā ietekme uz PBT īpašībām:
| modifikācijas | stipruma | stīvums | ietekmē | siltuma pretestības | izmēru stabilitāti |
| Stikla šķiedra | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Minerālviela | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Liesma | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Trieciena modifikators | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
PBT apstrādes paņēmieni
PBT ir termoplastisks materiāls, ko var apstrādāt, izmantojot dažādas metodes. Izpētīsim visizplatītākās metodes un to galvenos parametrus.
Iesmidzināšanas formēšanas
Injekcijas veidošana ir visizplatītākā metode, ko izmanto PBT apstrādei. Materiālu karsē līdz kausēšanas temperatūrai no 230 ° C līdz 270 ° C. Pēc tam to ievada veidnē, kas uztur 40–80 ° C temperatūrā ar augstu spiedienu (parasti 100–140 MPa ). optimizēšana Apstrādes parametru - piemēram, kausēšanas temperatūra un injekcijas spiediens - nostiprina labāku daļu kvalitāti un samazina tādus defektus kā deformācija vai izlietnes.
| parametru | optimālais diapazons |
| Izkausēšanas temperatūra | 230-270 ° C |
| Pelējuma temperatūra | 40-80 ° C |
| Injekcijas spiediens | 100-140 MPa |
Ekstrūzija
Ekstrūzija ir vēl viena plaši izmantota paņēmiens ražošanai, pusfabrikātu produktu piemēram, loksnēm, stieņiem un profiliem. Ekstrūzijas laikā PBT tiek izkausēts un piespiests caur die, un kausēšanas temperatūra kontrolē no 230 ° C līdz 250 ° C. Pareiza skrūvju ātruma un dzesēšanas ātruma saglabāšana ir būtiska izmēru precizitātei.
| Ekstrūzijas parametrs | optimālā vērtība |
| Izkausēšanas temperatūra | 230-250 ° C |
| Skrūvju ātrums | Pielāgots, pamatojoties uz izvadi |
Lēciens
Trieciena veidne tiek izmantota izgatavošanai . dobu detaļu, piemēram, pudeļu vai konteineru, Šajā procesā PBT tiek izspiests caurulē, ko sauc par Parisonu, pēc tam tajā tiek iepūsts gaiss, lai veidotu formu. Izkausēšanas temperatūra un gaisa spiediens spēlē galveno lomu, nodrošinot gludu, vienotu produktu.
| Parametra | pielietojums |
| Izkausēšanas temperatūra | 230-250 ° C |
| Gaisa spiediens | Optimizēts dobām daļām |
Saspiešanas liešana
Kompresijas veidne ietver PBT ievietošanu apsildāmā veidnē un saspiešanu zem spiediena. Šo metodi parasti izmanto lielām vai biezām sienām . Tas ir ideāli piemērots lietojumprogrammām, kurām nepieciešami spēcīgi, izturīgi komponenti, kuriem nepieciešama precīza formas aizture.
Parasti PBT saspiešanas formas apstrādes parametri ir:
Izkausēšanas temperatūra: no 230 ° C līdz 250 ° C
Pelējuma temperatūra: no 150 ° C līdz 180 ° C
Veidošanas spiediens: 10 līdz 50 MPa
3D drukāšana ar PBT
Lai arī retāk, PBT var apstrādāt, izmantojot 3D drukas metodes, piemēram, kausētu kvēldiega izgatavošanu (FFF) vai selektīvu lāzera saķepināšanu (SLS). Tas ir piemērots ražošanai sarežģītu, izturīgu daļu ar lielu izturību. Drukas iestatījumu optimizēšana , piemēram, ekstrūzijas temperatūra un drukas ātrums, nodrošina gludus slāņus un spēcīgu saķeri.
| 3D drukāšanas parametra | ietekme uz kvalitāti |
| Ekstrūzijas temperatūra | Ietekmē slāņa savienošanu |
| Drukas ātrums | Kontrolē precizitāti |
PBT pieteikumi
PBT atklāj izmantošanu visdažādākajās nozarēs, ņemot vērā tās lieliskās īpašības. Izpētīsim dažas no galvenajām lietojumprogrammu jomām.
Automobiļu rūpniecība
PBT tiek plaši izmantots automobiļu rūpniecībā, pateicoties tās izturībai, karstuma izturībai un ķīmiskai izturībai. Tas ir ideāli piemērots komponentiem, piemēram, bamperu , ķermeņa paneļiem , motorās daļas un transmisijas sastāvdaļas . Piemēram, PBT parasti atrodams logu motoru čaumalu , pārnesumkārbās un radiatora logos , kur tas nodrošina lielisku sniegumu skarbā vidē.
| Automobiļu daļas | PBT lietojumprogramma |
| Buferi | Trieciena pretestība un elastība |
| Motora daļas | Elektriskā izolācija un izturība |
| Transmisijas komponenti | Ķīmiska izturība pret eļļām |
Elektronika un elektriskās ierīces
PBT Elektronikas nozarē tiek vērtēts pēc tā elektriskās izolācijas īpašībām. To izmanto savienotāju , dzesēšanas ventilatoros un transformatoros , nodrošinot drošību un izturību. PBT ir arī populārs materiāls patēriņa elektronikā un sadzīves ierīcēs, piemēram, ledusskapjos un veļas mašīnās, kur tas piedāvā gan mehānisku izturību, gan termisko stabilitāti.
| Elektroniskā komponenta | PBT lietošana |
| Savienotāji | Elektriskā izolācija |
| Dzesēšanas fani | Karstuma izturība |
| Transformatori un releji | Izturīgs mājoklis, siltuma pārvaldība |
Patēriņa preces
PBT Patēriņa precēs parasti sastopama mājsaimniecības priekšmetos, piemēram, putekļsūcēju komponentos un kafijas automātu daļās . Tās izturība un izturība arī padara to par ideālu izvēli sporta precēm , ieskaitot ledus skeitēšanas zoles un spēka treniņa korpusus.
Medicīniskās ierīces
PBT bioloģiskā savietojamība un ķīmiskā izturība padara to piemērotu medicīnas ierīcēm . To bieži izmanto ķirurģiskos instrumentos , ortopēdiskos implantos un medicīniskajā aprīkojumā , kuriem nepieciešami precīzi, izturīgi un higiēniski materiāli. Zema mitruma absorbcija nodrošina ilgtermiņa uzticamību medicīniskajā vidē.
| Medicīnas ierīces | PBT loma |
| Ķirurģiski instrumenti | Izturība un bioloģiski savietojamība |
| Ortopēdiski implanti | Ķīmiskā izturība un stabilitāte |
Santehnika un šķidruma apstrāde
sistēmās Santehnikas un šķidruma apstrādes PBT izmanto vārstu , veidgabaliem un sūkņu lāpstiņriteņiem . Tās izturība pret ķīmiskām vielām, zema mitruma absorbcija un augsta izturība padara to perfektu komponentiem, kas pakļauti ūdenim, eļļām un tīrīšanas līdzekļiem.
| Santehnikas komponentu | PBT lietojums |
| Vārsti un veidgabali | Ķīmiska izturība |
| Sūkņa lāpstiņriteņi | Izturība šķidruma iedarbībā |
Rūpnieciskā mašīna
PBT ir nozīmīga loma rūpniecības mašīnās , kur to izmanto ražošanai gultņu , pārnesumu , izciļņu un veltņu . Šie komponenti gūst labumu no PBT zemās berzes , nodiluma pretestības un augsta mehāniskā izturība.
| Rūpnieciskā daļa | PBT lietojumprogramma |
| Gultņi un pārnesumi | Nodiluma izturība, zema berze |
| Veltņi un izciļņi | Izturība un precizitāte |
Pārtikas pārstrādes aprīkojums
PBT tiek izmantots pārtikas kvalitātes lietojumprogrammās, ņemot vērā tā atbilstību FDA noteikumiem . Tas bieži sastopams konveijera jostas , pārtikas pārstrādes asmeņos un citās mašīnās, kas apstrādā pārtiku. PBT izturība pret mitruma un tīrīšanas līdzekļiem padara to par ideālu higiēniskām un uzticamām pārtikas pārstrādes iekārtām.
| Pārtikas pārstrādes komponents | PBT lietojums |
| Konveijera jostas | FDA atbilstība, mitruma izturība |
| Pārtikas pārstrādes asmeņi | Izturība un tīrība |
PBT priekšrocības un trūkumi
Tāpat kā jebkuram materiālam, PBT ir savas stiprās puses un ierobežojumi.
Priekšrocības
PBT piedāvā vairākas galvenās priekšrocības vairākās nozarēs, padarot to par populāru izvēli augstas veiktspējas lietojumprogrammām.
Lieliskas mehāniskās īpašības un izmēru stabilitāte
PBT var lepoties ar augstu izturību , un stīvumu , padarot to izturīgu mehāniskā sprieguma apstākļos. Tas uztur dimensiju stabilitāti pat dažādos vides apstākļos, nodrošinot, ka komponenti saglabā savu formu.
Augsta ķīmiska un nodiluma izturība
PBT pretojas plašam ķīmisko vielu klāstam, ieskaitot šķīdinātāju , degvielu un eļļas . Tā nodiluma izturība padara to piemērotu kustīgu detaļu, piemēram, pārnesumu, kur berzes samazināšana ir būtiska.
Laba elektriskā izolācija
Šis polimērs izceļas ar elektrisko izolāciju ar lielu dielektrisko izturību un zemu dielektrisko zudumu . Tas novērš enerģijas noplūdi un tiek plaši izmantots elektronikā un elektriskajos komponentos.
Zema mitruma absorbcija un UV izturība
ar zemu mitruma absorbciju , PBT saglabā tā mehāniskās īpašības mitrā vidē. Tas arī pretojas UV starojumam , padarot to ideālu lietošanai brīvā dabā bez nozīmīgas degradācijas laika gaitā.
Trūkumi
Kaut arī PBT ir daudz stipro pusi, tam ir arī daži ierobežojumi, kas jāņem vērā.
Augsta pelējuma saraušanās
PBT apstrādes laikā uzrāda augstu pelējuma saraušanos , padarot to izaicinošu, lai saglabātu izmēru precizitāti sarežģītās daļās. Lai samazinātu saraušanos, ir vajadzīgas precīzas formēšanas metodes.
Jutība pret hidrolīzi
Viens nozīmīgs PBT trūkums ir tā jutība pret hidrolīzi . Ilgstoša iedarbība mitruma un karstā ūdens laika gaitā var noārdīt materiālu, ierobežojot tā izmantošanu ūdenī pakļautā vidē.
Slēpjam pret deformāciju un iegriezumu jutīgumu,
kas saistīts ar lielu diferenciālo saraušanos , PBT ir pakļauta deformācijai , īpaši lielās vai sarežģītās daļās. Turklāt nestiprināts PBT parāda iegriezumu jutīgumu , padarot to jutīgāku pret stresu saistītiem lūzumiem.
Zemāka siltuma novirzes temperatūra (HDT),
salīdzinot ar citām inženiertehniskajām plastmasām, PBT ir zemāka HDT , kas nozīmē, ka tā var nebūt piemērota augstas temperatūras lietojumiem bez pastiprināšanas vai īpašām pakāpēm.
| Priekšrocības | trūkumi |
| Lieliskas mehāniskās īpašības | Augsta pelējuma saraušanās |
| Augstas dimensijas stabilitāte | Jutība pret hidrolīzi |
| Laba ķīmiska un nodiluma izturība | Slēpta deformācijas un iegriezuma jutība |
| Uzticama elektriskā izolācija | Zemāka siltuma novirzes temperatūra, salīdzinot ar citiem |
| Zema mitruma absorbcija un UV izturība |
|
Secinājums
Polibutilēntereftalāta (PBT) izceļas ar tā mehāniskās stiprības , ķīmisko izturību un izmēru stabilitāti . Tās daudzpusība padara to būtisku visās nozarēs, piemēram, automobiļu, elektronikas un medicīnas ierīcēs. Izpratne par PBT īpašībām, apstrādes paņēmieniem un lietojumprogrammām ir kritiska, lai izvēlētos pareizo materiālu un nodrošinātu optimālu produktu dizainu.
Padomi: jūs varbūt interesējat visu plastmasu
