Polybutylene terephthalate (PBT) ada di mana -mana, dari kereta anda ke elektronik. Tetapi apa sebenarnya? Thermoplastic kejuruteraan separuh kristal ini tergolong dalam keluarga poliester dan menawarkan keseimbangan kekuatan dan ketahanan.
Dalam jawatan ini, kami akan meneroka apa yang menjadikan PBT unik, sifatnya, kaedah pemprosesan, dan bagaimana ia digunakan di seluruh industri seperti automotif dan elektronik.
Apakah polybutylene terephthalate (PBT)?
Polybutylene terephthalate (PBT) adalah termoplastik separuh kristal dalam keluarga poliester. Ia terkenal dengan kekuatan, fleksibiliti, dan penentangan terhadap bahan kimia. Kerana sifat -sifat ini, PBT digunakan secara meluas dalam aplikasi automotif, elektronik, dan perindustrian.
Komposisi kimia dan struktur PBT
Struktur kimia PBT diwakili oleh formula (C12H12O4) n. Polimer terdiri daripada rantai panjang yang dibentuk melalui ikatan ester. Bon ini menyediakan bahan dengan ketahanan dan rintangan terma, yang menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang sukar. Struktur separuh kristalnya menawarkan kestabilan dimensi, yang bermaksud ia mengekalkan bentuknya walaupun di bawah tekanan.
Struktur molekul polybutylene terephthalate
Komponen utama termasuk:
1,4-Butanediol (BDO) : Menambah fleksibiliti dan membantu dalam rintangan kimia.
Asid terephthalic (TPA) atau dimetil terephthalate (DMT) : menyediakan ketegaran dan integriti struktur.
Sintesis PBT
Pengeluaran PBT melibatkan tindak balas polikondensasi antara dimetil terephthalate (DMT) atau asid terephthalic (TPA) dan 1,4-butanediol (BDO).
Bahan mentah:
Sintesis bermula dengan tindak balas esterifikasi, di mana BDO bertindak balas dengan sama ada DMT atau TPA. Apabila menggunakan DMT, metanol dihasilkan sebagai produk sampingan. Dengan TPA, air dibebaskan. Reaksi berikut menghilangkan BDO yang berlebihan, yang membawa kepada pembentukan rantai polimer panjang melalui tindak balas pemeluwapan.
Persamaan Kimia:
Reaksi DMT:
Reaksi TPA:
Reaksi ini berlaku pada suhu tinggi, biasanya antara 230 ° C dan 250 ° C , dan di bawah keadaan vakum. Pemangkin juga boleh digunakan untuk mempercepatkan tindak balas dan memastikan berat molekul yang lebih tinggi.
| Jenis tindak balas | produk | keadaan tindak balas |
| DMT dengan BDO | Methanol | 230-250 ° C, vakum |
| TPA dengan BDO | Air | 230-250 ° C, vakum |
Proses polikondensasi ini adalah kunci untuk membentuk rantai polimer tahan tahan lama yang menentukan PBT.
PBT sebagai ahli keluarga poliester
Sebagai poliester, PBT berkongsi persamaan dengan poliester lain seperti Polietilena terephthalate (PET) . Walau bagaimanapun, ia membezakannya melalui kadar penghabluran yang lebih cepat dan suhu pemprosesan yang lebih rendah. Ini membolehkan ia dibentuk menjadi bentuk yang rumit dengan mudah. Berbanding dengan poliester lain, PBT mempunyai sifat mekanikal yang unggul dan rintangan kimia yang sangat baik, menjadikannya sempurna untuk bahagian -bahagian yang terdedah kepada minyak, bahan api, dan suhu tinggi.
Sifat PBT
PBT mempamerkan kombinasi unik sifat yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi. Mari kita lihat dengan lebih dekat ciri -ciri utamanya.
| Harta Jenis | Harta Tanah | Perincian |
| Sifat fizikal | Ketumpatan | 1.31 g/cm³ |
| Mengehadkan indeks oksigen | 25% |
| Penyerapan Kelembapan (24 jam) | 0.08%-0.1% |
| Kestabilan dimensi | Cemerlang |
| Rintangan UV | Baik |
| Sifat mekanikal | Kekuatan tegangan | 40-50 MPa |
| Modulus lentur | 2-4 GPa |
| Pemanjangan pada rehat | 5-300% |
| Rintangan Creep | Tinggi pada suhu tinggi |
| Sifat terma | Suhu pesongan haba (HDT) | 115-150 ° C (pada 0.46 MPa); 50-85 ° C (pada 1.8 MPa) |
| Suhu perkhidmatan berterusan maksimum | 80-140 ° C. |
| Rintangan Kebakaran | Terdapat dalam gred tahan api |
| Pekali pengembangan haba | 6-10 x 10⁻⁵/° C. |
| Sifat elektrik | Kekuatan dielektrik | 15-30 kV/mm |
| Pemalar dielektrik @ 1 kHz | 2.9-4 |
| Resistiviti volum | 14-17 x 10⊃1; ⁵ Ohm.cm |
| Rintangan kimia | Rintangan terhadap bahan kimia | Rintangan yang kuat terhadap asid, alkohol, hidrokarbon, pelarut, minyak yang dicairkan |
| Rintangan UV dan noda | Tinggi |
| Rintangan kepada pelarut organik, minyak | Cemerlang |
Sifat fizikal
PBT menawarkan kestabilan dimensi yang sangat baik, walaupun di bawah keadaan persekitaran yang berbeza -beza. Ia mempunyai penyerapan kelembapan yang rendah, biasanya sekitar 0.1% selepas 24 jam rendaman.
Pengambilan kelembapan rendah ini menyumbang kepada ketahanannya di bawah tekanan haba dan persekitaran kimia yang keras. PBT dapat mengekalkan bentuk dan prestasinya dalam situasi yang menuntut.
Sifat mekanikal
PBT mempunyai kekuatan, ketangguhan, dan kekakuan yang tinggi. Berikut adalah beberapa petunjuk kuantitatif:
| Harta | Nilai |
| Kekuatan tegangan | 50-60 MPa |
| Modulus lentur | 2.3-2.8 GPa |
| Pemanjangan pada rehat | 50-300% |
PBT juga mempamerkan kekuatan impak praktikal yang baik. Ia dapat menahan beban secara tiba -tiba tanpa retak atau pecah.
Satu lagi ciri penting ialah rintangannya. PBT boleh mengekalkan bentuknya di bawah tekanan yang berterusan, walaupun pada suhu tinggi.
Sifat terma
PBT mempunyai suhu pesongan haba yang tinggi (HDT) berbanding dengan banyak plastik kejuruteraan lain. Sebagai contoh, pada beban 1.8 MPa, HDTnya adalah sekitar 60 ° C, sementara Polypropylene hanya 50 ° C.
Ia juga mempunyai penarafan indeks suhu tinggi, menunjukkan keupayaannya untuk mengekalkan sifat pada suhu tinggi. PBT boleh menahan lawatan terma jangka pendek dan pendedahan haba jangka panjang tanpa degradasi yang ketara.
Sifat elektrik
PBT menawarkan rintangan elektrik yang tinggi dan kekuatan dielektrik. Ciri -ciri ini menjadikannya sesuai untuk menebat komponen elektrik.
Ia melindungi daripada pelepasan, kebocoran, dan kerosakan dalam litar kuasa. Kerugian dielektrik rendah PBT juga menjadikannya sesuai untuk aplikasi elektronik frekuensi tinggi.
Rintangan kimia
PBT mempamerkan ketahanan terhadap pelbagai bahan kimia, termasuk:
Asid yang dicairkan
Alkohol
Hydrocarbons
Pelarut aromatik
Minyak dan gris
Rintangan kimia ini menjadikan PBT sesuai untuk bahagian -bahagian yang terdedah kepada pelarut organik, petrol, dan minyak. Ia dapat mengekalkan integriti dalam persekitaran yang agresif secara kimia.
PBT juga menawarkan rintangan UV yang baik, mencegah kemerosotan dari pendedahan cahaya matahari. Rintangan noda selanjutnya meningkatkan ketahanan dan rayuan estetiknya.
Jenis dan pengubahsuaian PBT
Gred PBT yang tidak terisi
Gred PBT yang tidak terisi adalah bentuk asas bahan tanpa sebarang bahan tambahan. Mereka menawarkan keseimbangan hartanah yang sesuai untuk banyak aplikasi.
Gred ini datang dalam pelbagai kelikatan cair, memberikan fleksibiliti pemprosesan untuk pengacuan dan penyemperitan suntikan.
PBT bertetulang serat kaca
PBT bertetulang serat kaca adalah pengubahsuaian yang popular. Penambahan gentian kaca dengan ketara meningkatkan sifat mekanikal bahan.
Kekuatan tegangan, modulus lentur, dan kekuatan mampatan dapat meningkat sebanyak 2 hingga 3 kali berbanding gred yang tidak terisi. Ini menjadikan serat kaca bertetulang PBT sesuai untuk aplikasi struktur.
Kandungan serat boleh berubah, biasanya antara 10% hingga 50%. Kandungan serat yang lebih tinggi menghasilkan kekuatan dan kekakuan yang lebih besar tetapi kemuluran yang dikurangkan.
PBT yang dipenuhi mineral
Pengisi mineral, seperti talc dan kalsium karbonat, boleh ditambah kepada PBT. Pengisi ini meningkatkan kestabilan dimensi dan mengurangkan pengecutan semasa membentuk.
Gred PBT yang dipenuhi mineral menawarkan peningkatan kekakuan dan rintangan haba berbanding gred yang tidak terisi. Walau bagaimanapun, kekuatan impak mungkin sedikit dikurangkan.
PBT-retardant api
PBT-retardan api adalah penting untuk aplikasi dengan keperluan keselamatan kebakaran yang ketat. Pelbagai retardan api boleh digunakan, masing -masing dengan faedah dan kelemahannya sendiri.
Retardan api halogenasi, seperti sebatian brominated, berkesan tetapi mungkin menghadapi kebimbangan alam sekitar. Alternatif bukan halogenasi, seperti bahan tambahan berasaskan fosforus, semakin popular.
Pilihan retardan api tidak hanya mempengaruhi prestasi kebakaran tetapi juga sifat lain seperti kekuatan mekanikal, rintangan haba, dan penebat elektrik.
PBT yang diubahsuai kesan
Pengubahsuaian kesan digunakan untuk meningkatkan ketangguhan dan kemuluran PBT. Pengubah kesan yang paling biasa adalah elastomer, seperti:
Pengubahsuaian ini membentuk fasa karet yang berasingan dalam matriks PBT. Mereka menyerap tenaga semasa kesan, mencegah permulaan dan penyebaran retak.
Kekuatan impak dapat meningkat dengan ketara, terutama pada suhu rendah. Walau bagaimanapun, modulus dan rintangan haba mungkin sedikit dikompromi.
Pengubahsuaian lain
PBT boleh menjalani pelbagai pengubahsuaian lain untuk memenuhi keperluan tertentu:
Penstabil UV boleh ditambah untuk meningkatkan ketahanan terhadap cahaya matahari dan cuaca.
Pelincir, seperti PTFE atau silikon, boleh dimasukkan untuk mengurangkan geseran dan memakai.
PBT gred makanan disediakan untuk aplikasi yang dihubungkan dengan makanan dan minuman.
Ejen antistatik boleh digunakan untuk menghilangkan caj statik dalam aplikasi elektronik.
Pewarna dan pigmen boleh ditambah untuk tujuan estetik.
Jadual di bawah meringkaskan kesan utama pengubahsuaian yang berbeza pada sifat PBT:
| Pengubahsuaian | Kekuatan | Kekuatan | Kekuatan | Haba Rintangan | Dimensi Kestabilan |
| Serat kaca | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Pengisi mineral | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Retardant api | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Pengubah kesan | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Teknik Pemprosesan untuk PBT
PBT adalah bahan termoplastik yang boleh diproses menggunakan pelbagai teknik. Mari kita meneroka kaedah yang paling biasa dan parameter utama mereka.
pengacuan suntikan
Pencetakan suntikan adalah kaedah yang paling biasa digunakan untuk memproses PBT. Bahan ini dipanaskan ke suhu cair antara 230 ° C dan 270 ° C. Ia kemudian disuntik ke dalam acuan yang dikekalkan pada 40-80 ° C di bawah tekanan tinggi (biasanya 100-140 MPa ). Mengoptimumkan parameter pemprosesan -seperti suhu mencairkan dan tekanan suntikan -Mengarkan kualiti bahagian yang lebih baik dan mengurangkan kecacatan seperti Warping atau Tanda Tenggelam.
| Parameter | yang optimum |
| Suhu cair | 230-270 ° C. |
| Suhu acuan | 40-80 ° C. |
| Tekanan suntikan | 100-140 MPa |
Penyemperitan
Penyemperitan adalah satu lagi teknik yang digunakan secara meluas untuk menghasilkan produk separuh siap seperti lembaran, rod, dan profil. Semasa penyemperitan, PBT dicairkan dan dipaksa melalui mati, dengan suhu cair yang dikawal antara 230 ° C dan 250 ° C. Mengekalkan kelajuan skru yang betul dan kadar penyejukan adalah penting untuk ketepatan dimensi.
| parameter penyemperitan | Nilai optimum |
| Suhu cair | 230-250 ° C. |
| Kelajuan skru | Diselaraskan berdasarkan output |
Meniup cetakan
Pencetakan pukulan digunakan untuk membuat bahagian kosong seperti botol atau bekas. Dalam proses ini, PBT diekstrusi ke dalam tiub, yang dipanggil parison, maka udara ditiup ke dalamnya untuk membentuk bentuknya. Cairkan suhu dan tekanan udara memainkan peranan utama dalam memastikan produk yang seragam dan seragam.
| parameter | Permohonan |
| Suhu cair | 230-250 ° C. |
| Tekanan udara | Dioptimumkan untuk bahagian kosong |
Pengacuan mampatan
Pencetakan mampatan melibatkan meletakkan PBT ke dalam acuan yang dipanaskan dan memampatkannya di bawah tekanan. Kaedah ini biasanya digunakan untuk bahagian besar atau tebal berdinding . Ia sesuai untuk aplikasi yang memerlukan komponen yang kuat dan tahan lama yang memerlukan pengekalan bentuk yang tepat.
Parameter pemprosesan biasa untuk pengacuan mampatan PBT adalah:
Suhu cair: 230 ° C hingga 250 ° C
Suhu acuan: 150 ° C hingga 180 ° C
Tekanan pengacuan: 10 hingga 50 MPa
Percetakan 3D dengan PBT
Walaupun kurang biasa, PBT boleh diproses menggunakan teknik percetakan 3D seperti fabrikasi filamen bersatu (FFF) atau sintering laser terpilih (SLS). Ia sesuai untuk menghasilkan bahagian yang kompleks dan tahan lama dengan kekuatan yang tinggi. Mengoptimumkan tetapan cetak seperti suhu penyemperitan dan kelajuan cetak memastikan lapisan lancar dan lekatan yang kuat. Kesan
| parameter percetakan 3D | pada kualiti |
| Suhu penyemperitan | Mempengaruhi ikatan lapisan |
| Kelajuan cetak | Mengawal ketepatan |
Aplikasi PBT
PBT mendapati penggunaan dalam pelbagai industri kerana sifat -sifatnya yang sangat baik. Mari kita meneroka beberapa bidang aplikasi utama.
Industri automotif
PBT digunakan secara meluas dalam industri automotif kerana ketahanannya, rintangan haba, dan rintangan kimia. Ia sesuai untuk komponen seperti bumper , badan panel , bahagian motor , dan komponen penghantaran . Sebagai contoh, PBT biasanya dijumpai dalam Window Motor , kotak gear motor , dan tingkap radiator , di mana ia memberikan prestasi yang sangat baik dalam persekitaran yang keras.
| Bahagian Automotif | Permohonan PBT |
| Bumper | Rintangan dan fleksibiliti kesan |
| Bahagian motor | Penebat elektrik dan ketahanan |
| Komponen penghantaran | Rintangan kimia terhadap minyak |
Peralatan elektronik dan elektrik
Dalam sektor elektronik , PBT dinilai untuk sifat penebat elektriknya . Ia digunakan dalam penyambung , penyejuk peminat , dan transformer , memastikan keselamatan dan ketahanan. PBT juga merupakan bahan yang popular dalam elektronik pengguna dan peralatan rumah seperti peti sejuk dan mesin basuh, di mana ia menawarkan kekuatan mekanikal dan kestabilan terma.
| Komponen Elektronik | Penggunaan PBT |
| Penyambung | Penebat elektrik |
| Peminat penyejuk | Rintangan haba |
| Transformer dan geganti | Perumahan tahan lama, pengurusan haba |
Barang pengguna
Dalam barangan pengguna , PBT biasanya dijumpai dalam barangan isi rumah seperti komponen pembersih vakum dan bahagian pembuat kopi . Kekuatan dan ketahanannya juga menjadikannya pilihan yang ideal untuk barangan sukan , termasuk sol skate ais dan power gerudi power.
Peranti perubatan
Biokompatibiliti PBT dan rintangan kimia menjadikannya sesuai untuk peranti perubatan . Ia sering digunakan dalam instrumen pembedahan , implan ortopedik , dan peralatan perubatan yang memerlukan bahan -bahan yang tepat, tahan lama, dan kebersihan. Penyerapan kelembapan yang rendah memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dalam persekitaran perubatan.
| Peranti Perubatan | Peranan PBT |
| Instrumen pembedahan | Ketahanan dan biokompatibiliti |
| Implan ortopedik | Rintangan kimia dan kestabilan |
Pengendalian paip dan cecair
Dalam sistem paip dan bendalir pengendalian , PBT digunakan untuk injap , kelengkapan , dan impeller pam . Rintangannya terhadap bahan kimia, penyerapan kelembapan yang rendah, dan ketahanan yang tinggi menjadikannya sempurna untuk komponen yang terdedah kepada air, minyak, dan agen pembersih.
| Komponen | PBT Penggunaan PBT |
| Injap dan kelengkapan | Rintangan kimia |
| Impellers pam | Ketahanan di bawah pendedahan bendalir |
Jentera Perindustrian
PBT memainkan peranan penting dalam jentera perindustrian , mana ia digunakan untuk mengeluarkan , , gear gear , di dan penggelek . Komponen ini mendapat manfaat daripada PBT geseran rendah , rintangan memakai , dan kekuatan mekanikal yang tinggi.
| Bahagian | Perindustrian PBT |
| Galas dan gear | Pakai rintangan, geseran rendah |
| Rollers dan Cams | Ketahanan dan ketepatan |
Peralatan pemprosesan makanan
PBT digunakan dalam aplikasi gred makanan kerana pematuhannya dengan peraturan FDA . Ia sering dijumpai dalam tali pinggang penghantar , bilah pemprosesan makanan , dan jentera lain yang mengendalikan makanan. Rintangan PBT terhadap kelembapan dan agen pembersihan menjadikannya sesuai untuk peralatan pemprosesan makanan yang bersih dan boleh dipercayai.
| Komponen Pemprosesan Makanan | Penggunaan PBT |
| Tali pinggang penghantar | Pematuhan FDA, Rintangan Kelembapan |
| Bilah pemprosesan makanan | Ketahanan dan kebersihan |
Kelebihan dan Kekurangan PBT
Seperti mana -mana bahan, PBT mempunyai kekuatan dan batasannya.
Kelebihan
PBT menawarkan beberapa kelebihan utama di pelbagai industri, menjadikannya pilihan yang popular untuk aplikasi berprestasi tinggi.
Ciri -ciri mekanikal yang sangat baik dan kestabilan dimensi
PBT menawarkan tinggi , kekuatan , dan kekakuan , menjadikannya tahan lama di bawah tekanan mekanikal. Ia mengekalkan kestabilan dimensi , walaupun di bawah keadaan persekitaran yang berbeza -beza, memastikan komponen mengekalkan bentuknya.
Rintangan kimia dan rintangan yang tinggi
PBT menentang pelbagai bahan kimia, termasuk pelarut , bahan api , dan minyak . Rintangan haus menjadikannya sesuai untuk bergerak bahagian seperti gear, di mana pengurangan geseran adalah penting.
Penebat elektrik yang baik
Polimer ini cemerlang dalam penebat elektrik , dengan kekuatan dielektrik yang tinggi dan kehilangan dielektrik yang rendah . Ia menghalang kebocoran tenaga dan digunakan secara meluas dalam komponen elektronik dan elektrik.
Penyerapan kelembapan rendah dan rintangan UV
dengan penyerapan kelembapan yang rendah , PBT mengekalkan sifat mekanikalnya dalam persekitaran yang lembap. Ia juga menentang radiasi UV , menjadikannya sesuai untuk kegunaan luar tanpa kemerosotan yang ketara dari masa ke masa.
Kekurangan
Walaupun PBT mempunyai banyak kekuatan, ia juga mempunyai beberapa batasan yang mesti dipertimbangkan.
PBT pengecutan acuan tinggi
mempamerkan pengecutan acuan yang tinggi semasa pemprosesan, menjadikannya mencabar untuk mengekalkan ketepatan dimensi di bahagian kompleks. Teknik pencetakan yang tepat diperlukan untuk meminimumkan pengecutan.
Kepekaan terhadap hidrolisis
Satu kelemahan penting PBT adalah kepekaannya terhadap hidrolisis . Pendedahan yang berpanjangan kepada kelembapan dan air panas boleh merendahkan bahan dari masa ke masa, mengehadkan penggunaannya dalam persekitaran yang terdedah kepada air.
Rentan terhadap kepekaan melengkung dan notch
disebabkan oleh pengecutan perbezaan yang tinggi , PBT terdedah kepada warping , terutamanya di bahagian yang besar atau rumit. Di samping itu, PBT yang tidak diperkuatkan menunjukkan kepekaan Notch , menjadikannya lebih mudah terdedah kepada fraktur yang berkaitan dengan tekanan.
Suhu pesongan haba yang lebih rendah (HDT)
berbanding dengan plastik kejuruteraan lain, PBT mempunyai HDT yang lebih rendah , bermakna ia mungkin tidak sesuai untuk aplikasi suhu tinggi tanpa tetulang atau gred khas.
| Kelebihan | Kelebihan |
| Sifat mekanikal yang sangat baik | Pengecutan acuan tinggi |
| Kestabilan dimensi tinggi | Kepekaan terhadap hidrolisis |
| Kimia yang baik dan rintangan haus | Terdedah kepada kepekaan melengkung dan tidak |
| Penebat elektrik yang boleh dipercayai | Suhu pesongan haba yang lebih rendah berbanding dengan yang lain |
| Penyerapan kelembapan rendah dan rintangan UV |
|
Kesimpulan
Polybutylene terephthalate (PBT) menonjol untuk kekuatan mekanikal , rintangan kimia , dan kestabilan dimensi . Kepelbagaiannya menjadikannya penting di seluruh industri seperti automotif, elektronik, dan peranti perubatan. Memahami sifat PBT, teknik pemprosesan, dan aplikasi adalah penting untuk memilih bahan yang betul dan memastikan reka bentuk produk yang optimum.
Petua: Anda mungkin berminat dengan semua plastik
