Polibutilen tereftalat (PBT) je povsod, od vašega avtomobila do elektronike. Toda kaj točno je? Ta polkristalni inženirski termoplastik spada v družino poliestra in ponuja ravnovesje moči in trajnosti.
V tej objavi bomo raziskali, kaj je PBT edinstven, njegove lastnosti, metode obdelave in kako se uporablja v panogah, kot sta avtomobilska in elektronika.
Kaj je polibutilen tereftalat (PBT)?
Polibutilen tereftalat (PBT) je polkristalni termoplastik v družini poliestra. Znana je po svoji moči, prožnosti in odpornosti proti kemikalijam. Zaradi teh lastnosti se PBT pogosto uporablja v avtomobilskih, elektroniki in industrijskih aplikacijah.
Kemična sestava in struktura PBT
Kemijska struktura PBT je predstavljena s formulo (C12H12O4) n. Polimer je sestavljen iz dolgih verig, ki nastanejo skozi ester vezi. Te vezi materialu zagotavljajo trajnost in toplotno odpornost, zaradi česar je idealen za težka okolja. Njegova polkristalna struktura ponuja dimenzijsko stabilnost, kar pomeni, da ohrani svojo obliko tudi pod stresom.
Molekularna struktura polibutilena tereftalata
Ključne komponente vključujejo:
1,4-butanediol (BDO) : dodaja prožnost in pomaga pri kemični odpornosti.
Tereftalna kislina (TPA) ali dimetil tereftalat (DMT) : zagotavlja togost in strukturno celovitost.
Sinteza PBT
Proizvodnja PBT vključuje reakcijo polikondenzacije med dimetil tereftalatom (DMT) ali tereftalno kislino (TPA) in 1,4-butanediolom (BDO).
Surovine:
Sinteza se začne z reakcijo esterifikacije, kjer BDO reagira bodisi z DMT bodisi s TPA. Pri uporabi DMT se metanol proizvaja kot stranski proizvod. S TPA se sprosti voda. Naslednja reakcija odstrani presežek BDO, kar vodi do tvorbe dolgih polimernih verig s kondenzacijskimi reakcijami.
Kemične enačbe:
DMT reakcija:
TPA reakcija:
Te reakcije se pojavljajo pri visokih temperaturah, običajno med 230 ° C in 250 ° C in v vakuumskih pogojih. Katalizatorji se lahko uporabljajo tudi za pospešitev reakcije in zagotavljanje večje molekulske mase.
| Reakcijsko | reakcije | stanje reakcijske |
| DMT z BDO | Metanol | 230-250 ° C, vakuum |
| TPA z BDO | Voda | 230-250 ° C, vakuum |
Ta postopek polikondenzacije je ključnega pomena za oblikovanje trajnih, toplotno odpornih polimernih verig, ki definirajo PBT.
PBT kot član družine poliestra
Kot poliester ima PBT podobnosti z drugimi poliestri, kot so Polietilen tereftalat (PET) . Vendar se loči s svojo hitrejšo hitrostjo kristalizacije in nižjo temperaturo obdelave. To omogoča enostavno oblikovanje v zapletene oblike. V primerjavi z drugimi poliestri ima PBT vrhunske mehanske lastnosti in odlično kemično odpornost, zaradi česar je kot nalašč za dele, ki so izpostavljeni oljem, gorivom in visokim temperaturam.
Lastnosti pbt
PBT ima edinstveno kombinacijo lastnosti, zaradi katerih je primerna za različne aplikacije. Oglejmo si natančneje njegove ključne značilnosti.
| o lastnosti | lastnosti | Podrobnosti |
| Fizične lastnosti | Gostota | 1,31 g/cm³ |
| Omejevanje indeksa kisika | 25% |
| Absorpcija vlage (24 ur) | 0,08%-0,1% |
| Dimenzijska stabilnost | Odlično |
| UV odpornost | Dobro |
| Mehanske lastnosti | Natezna trdnost | 40-50 MPa |
| Fleksibilni modul | 2-4 GPA |
| Raztezanje ob odmoru | 5-300% |
| Odpornost na lezenje | Visoko pri povišanih temperaturah |
| Toplotne lastnosti | Temperatura odklona toplote (HDT) | 115-150 ° C (pri 0,46 MPa); 50-85 ° C (pri 1,8 MPa) |
| Največja neprekinjena temperatura | 80-140 ° C. |
| Požarni odpor | Na voljo v ocenah, odpornih na plamen |
| Koeficient toplotne ekspanzije | 6-10 x 10⁻⁵/° C. |
| Električne lastnosti | Dielektrična moč | 15-30 kV/mm |
| Dielektrična konstanta @ 1 kHz | 2.9-4 |
| Volumna upornost | 14-17 x 10⊃1; ⁵ ohm.cm |
| Kemična odpornost | Odpornost na kemikalije | Močna odpornost na razredčene kisline, alkohole, ogljikovodike, topila, olja |
| UV in upornost madežev | Visok |
| Odpornost na organska topila, olja | Odlično |
Fizične lastnosti
PBT ponuja odlično dimenzijsko stabilnost, tudi v različnih okoljskih razmerah. Ima nizko absorpcijo vlage, običajno okoli 0,1% po 24 urah potopitve.
Ta nizka uporaba vlage prispeva k njeni trajnosti pod toplotnim stresom in ostrim kemičnim okoljem. PBT lahko ohrani svojo obliko in uspešnost v zahtevnih situacijah.
Mehanske lastnosti
PBT se ponaša z visoko močjo, žilavostjo in togostjo. Tu je nekaj kvantitativnih kazalnikov:
| lastnosti | vrednost |
| Natezna trdnost | 50-60 MPA |
| Fleksibilni modul | 2.3-2.8 GPA |
| Raztezanje ob odmoru | 50-300% |
PBT ima tudi dobro praktično moč. Zdrži nenadne obremenitve, ne da bi se pokvarili ali lomili.
Druga pomembna značilnost je njegova odpornost na lezenje. PBT lahko ohrani svojo obliko pod stalnim stresom, tudi pri povišanih temperaturah.
Toplotne lastnosti
PBT ima visoko temperaturo odklona toplote (HDT) v primerjavi z mnogimi drugimi inženirskimi plastiki. Na primer, pri obremenitvi 1,8 MPa je njegov HDT približno 60 ° C, medtem ko Polipropilen je le 50 ° C.
Prav tako ima visoko temperaturno oceno indeksa, kar kaže na njegovo sposobnost zadrževanja lastnosti pri povišanih temperaturah. PBT lahko prenese kratkoročne toplotne izlete in dolgoročno izpostavljenost toploti brez znatne razgradnje.
Električne lastnosti
PBT ponuja visoko električno upornost in dielektrično moč. Te lastnosti so idealne za izolacijo električnih komponent.
Ščiti pred izpustom, puščanjem in razpadom v vezju napajanja. Nizka dielektrična izguba PBT je tudi primerna za visokofrekvenčne elektronske aplikacije.
Kemična odpornost
PBT ima odpornost na široko paleto kemikalij, vključno z:
Razredčene kisline
Alkoholi
Ogljikovodiki
Aromatična topila
Olja in maščobe
Ta kemična odpornost naredi PBT primeren za dele, ki so izpostavljeni organskim topilom, bencinu in oljem. Lahko ohrani svojo celovitost v kemično agresivnih okoljih.
PBT ponuja tudi dobro odpornost na UV, kar preprečuje razgradnjo zaradi izpostavljenosti sončni svetlobi. Njegova odpornost na madeže še poveča njegovo trajnost in estetsko privlačnost.
Vrste in spremembe PBT
Neizpolnjene ocene PBT
Neizpolnjene ocene PBT so osnovna oblika gradiva brez dodatkov. Ponujajo stanje nepremičnin, primernih za številne aplikacije.
Te ocene so v različnih viskoznostih taline, kar zagotavlja prožnost obdelave za oblikovanje in iztiskanje injiciranja.
Steklena vlakna, ojačana s PBT
PBT, ojačana s steklenimi vlakni, je priljubljena sprememba. Dodatek steklenih vlaken znatno poveča mehanske lastnosti materiala.
Natezna trdnost, upogibni modul in tlačna trdnost se lahko v primerjavi z neizpolnjenimi ocenami povečajo za 2 do 3 -krat. Zaradi tega je PBT, ojačano s steklenimi vlakni, idealen za konstrukcijske uporabe.
Vsebnost vlaken se lahko razlikuje, običajno se giblje od 10% do 50%. Večja vsebnost vlaken povzroči večjo trdnost in togost, vendar zmanjšano duktilnost.
PBT, napolnjen z minerali
Mineralni polnili, kot sta talk in kalcijev karbonat, lahko dodate PBT. Ta polnila izboljšujejo dimenzijsko stabilnost in zmanjšujejo krčenje med oblikovanjem.
Ocene PBT, napolnjene z minerali, ponujajo povečano togost in toplotno odpornost v primerjavi z neizpolnjenimi ocenami. Vendar se lahko udarna moč nekoliko zmanjša.
Plamen-retardant pbt
PBT-retardant PBT je ključnega pomena za aplikacije s strogimi zahtevami za požarno varnost. Uporabljajo se lahko različni zaviralci plamena, pri čemer ima vsak lastnih prednosti in pomanjkljivosti.
Halogenirani zaviralci plamena, kot so bromirane spojine, so učinkoviti, vendar se lahko soočajo z okoljskimi težavami. Nelagenirane alternative, kot so aditivi na osnovi fosforja, pridobivajo na priljubljenosti.
Izbira zaostalega plamena ne vpliva samo na lastnosti ognja, ampak tudi na druge lastnosti, kot so mehanska trdnost, toplotna odpornost in električna izolacija.
PBT, modificiran s vplivom
Sprememba vpliva se uporablja za izboljšanje žilavosti in duktilnosti PBT. Najpogostejši modifikatorji vpliva so elastomeri, kot so:
Guma etilen-propilena (EPR)
Etilen-propilen-dienski monomer (EPDM)
Navodila za jedrno lupino
Ti modifikatorji tvorijo ločeno gumijasto fazo znotraj matrice PBT. Med udarcem absorbirajo energijo in preprečujejo začetek in širjenje razpok.
Moč udarca se lahko znatno poveča, zlasti pri nizkih temperaturah. Vendar pa sta modul in toplotna odpornost lahko nekoliko ogrožena.
Druge spremembe
PBT lahko opravi različne druge spremembe, da izpolni določene zahteve:
UV stabilizatorji lahko dodate za izboljšanje odpornosti proti sončni svetlobi in vremenskih razmerah.
Maziva, kot sta PTFE ali silikon, je mogoče vključiti za zmanjšanje trenja in obrabe.
PBT s hrano je na voljo za aplikacije v stiku s hrano in pijačami.
Antistatična sredstva se lahko uporabljajo za razprševanje statičnih nabojev v elektronskih aplikacijah.
Za estetske namene lahko dodate barvila in pigmente.
Spodnja tabela povzema ključne učinke različnih modifikacij na lastnosti PBT:
| Moč | moči | Togost | vpliva na | toplotne odpornosti | dimenzijsko stabilnost |
| Steklena vlakna | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Mineralno polnilo | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Zaostanek plamena | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Modifikator vpliva | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Tehnike obdelave za PBT
PBT je termoplastični material, ki ga je mogoče obdelati z različnimi tehnikami. Raziščite najpogostejše metode in njihove ključne parametre.
za vbrizgavanje
Oblikovanje vbrizgavanja je najpogostejša metoda, ki se uporablja za obdelavo PBT. Material se segreje na temperaturo taline med 230 ° C in 270 ° C. Nato se vbrizga v kalup, ki se vzdržuje pri 40-80 ° C pod visokim tlakom (običajno 100-140 MPa ). Optimizacija parametrov obdelave - na primer temperatura taline in tlak vbrizgavanja - zagotavlja boljšo kakovost dela in zmanjšuje napake, kot so Warping Or znamenja umivalnika.
| Parameter | Optimalno območje |
| Temperatura taline | 230-270 ° C. |
| Temperatura plesni | 40-80 ° C. |
| Vbrizgavalni tlak | 100-140 MPA |
Ekstruzija
Extruzija je še ena široko uporabljena tehnika za izdelavo pol konfiniranih izdelkov, kot so listi, palice in profili. Med ekstruzijo se PBT stopi in prisili skozi matrico, pri čemer se temperatura taline nadzira med 230 ° C in 250 ° C. Ohranjanje prave hitrosti vijaka in hitrosti hlajenja je bistvenega pomena za dimenzijsko natančnost.
| Ekstruzijski parameter | Optimalna vrednost |
| Temperatura taline | 230-250 ° C. |
| Hitrost vijaka | Prilagojeno na podlagi izhoda |
Pihanje
Oblikovanje pihanja se uporablja za izdelavo votlih delov, kot so steklenice ali posode. V tem procesu se PBT ekstrudira v cev, imenovano parison, nato pa se vanj napihne zrak, da tvori obliko. Temperatura taline in zračni tlak igrata ključne vloge pri zagotavljanju gladkega, enakomernega izdelka.
| parametra | Aplikacija |
| Temperatura taline | 230-250 ° C. |
| Zračni tlak | Optimiziran za votle dele |
Oblikovanje stiskanja
Oblikovanje stiskanja vključuje namestitev PBT v ogret kalup in stiskanje pod pritiskom. Ta metoda se običajno uporablja za velike ali debele stene . Idealen je za aplikacije, ki zahtevajo močne, trajne komponente, ki potrebujejo natančno zadrževanje oblik.
Tipični parametri obdelave za oblikovanje stiskanja PBT so:
Temperatura taline: 230 ° C do 250 ° C
Temperatura plesni: 150 ° C do 180 ° C
Tlak oblikovanja: 10 do 50 MPa
3D tiskanje s PBT
Čeprav je manj pogost, je PBT mogoče obdelati s pomočjo 3D -tiskarskih tehnik, kot je izdelava spodnje filamente (FFF) ali selektivno lasersko sintranje (SLS). Primerno je za izdelavo zapletenih, trpežnih delov z visoko močjo. Optimizacija nastavitev tiskanja , kot sta temperatura ekstrudiranja in hitrost tiskanja, zagotavlja gladke plasti in močno oprijem. Učinek
| parametra 3D tiskanja | na kakovost |
| Temperatura ekstrudiranja | Vpliva na vezanje plasti |
| Hitrost tiskanja | Nadzoruje natančnost |
Aplikacije PBT
PBT zaradi svojih odličnih lastnosti najde uporabo v široki panogi panog. Raziščite nekaj ključnih področij uporabe.
Avtomobilska industrija
PBT se v avtomobilski industriji pogosto uporablja zaradi svoje trajnosti, toplotne odpornosti in kemične odpornosti. Idealen je za komponente, kot so odbijači , karoserijski plošče , motorjev in komponente menjalnika . Na primer, PBT običajno najdemo v okenskih motorjev , menjalnikih in oken radiatorjev , kjer zagotavlja odlične zmogljivosti v težkih okoljih.
| avtomobilskega dela PBT | Aplikacija |
| Odbijači | Odpornost na udarce in prilagodljivost |
| Motorni deli | Električna izolacija in trajnost |
| Komponente prenosa | Kemična odpornost na olja |
Elektronika in električni aparati
V sektorju elektronike je PBT cenjen zaradi svojih električnih izolacijskih lastnosti. Uporablja se v in , hladilnih ventilatorjih transformatorjih , ki zagotavljajo varnost in trajnost. PBT je tudi priljubljen material v potrošniški elektroniki in domačih aparatih , kot so hladilniki in pralni stroji, kjer ponuja mehansko moč in toplotno stabilnost. Elektronska
| komponente PBT | uporaba |
| Priključki | Električna izolacija |
| Hladilni ventilatorji | Toplotna odpornost |
| Transformatorji in releji | Trajno ohišje, upravljanje toplote |
Potrošniška dobrina
V potrošniških dobrin je PBT običajno v gospodinjskih predmetih , kot so komponente sesalnika in deli kavnega aparata . Njegova moč in vzdržljivost sta tudi idealna izbira za športne izdelke , vključno z drsalnimi podplati in ohišjem vaja.
Medicinske pripomočke
PBT -jeva biokompatibilnost in kemična odpornost omogočata, da je primerna za medicinske pripomočke . Pogosto se uporablja v kirurških instrumentih , ortopedskih vsadkov in medicinski opremi , ki zahtevajo natančne, trpežne in higienske materiale. Nizka absorpcija vlage zagotavlja dolgoročno zanesljivost v medicinskem okolju.
| medicinskega pripomočka | PBT vloga |
| Kirurški inštrumenti | Trajnost in biokompatibilnost |
| Ortopedski vsadki | Kemična odpornost in stabilnost |
Vodovod in ravnanje s tekočino
V sistemih za vodovodne in tekočine se PBT uporablja za ventilov , okovje in rotorje črpalk . Njegova odpornost na kemikalije, nizka absorpcija vlage in velika vzdržljivost omogočajo kot nalašč za sestavne dele, ki so izpostavljene vodni, olji in čistilniki. Uporaba
| vodovodne komponente | PBT |
| Ventili in okovje | Kemična odpornost |
| Črpalke | Trajnost pod izpostavljenostjo tekočine |
Industrijski stroji
PBT ima pomembno vlogo v industrijskih strojih , se uporablja za proizvodnjo ležaje , kamer , kjer in valjev za . Te komponente imajo koristi od PBT obrabo trenja , odpornosti na in visoke mehanske trdnosti.
| Industrijski del | PBT |
| Ležaji in prestave | Odpornost na obrabo, nizko trenje |
| Valji in kamere | Trajnost in natančnost |
Oprema za predelavo hrane
PBT se uporablja v aplikacijah za prehrano zaradi skladnosti s predpisi FDA . Pogosto ga najdemo v rezilih , za predelavo hrane in drugih strojev, ki obravnavajo hrano. PBT -jeva odpornost proti vlagi in čistilnih sredstvih je idealna za higiensko in zanesljivo opremo za predelavo hrane.
| Komponenta predelave hrane | PBT uporaba |
| Tekoči trakovi | Skladnost s FDA, odpornost na vlago |
| Rezila za predelavo hrane | Trajnost in čistoča |
Prednosti in slabosti PBT
Kot vsak material ima tudi PBT svoje prednosti in omejitve.
Prednosti
PBT ponuja več ključnih prednosti v več panogah, zaradi česar je priljubljena izbira za visokozmogljive aplikacije.
Odlične mehanske lastnosti in dimenzijska stabilnost
PBT se ponaša z visoko trdno , žilavostjo in togostjo , zaradi česar je trajna pod mehanskim stresom. Ohranja dimenzijsko stabilnost , tudi v različnih okoljskih razmerah in zagotavlja, da komponente ohranijo svojo obliko.
Visoka kemična in obravnalna odpornost
PBT se upira široko paleto kemikalij, vključno z gorivi , topila in olji . Njegova odpornost proti obrabi je primerna za gibljive dele, kot so prestave, kjer je zmanjšanje trenja bistvenega pomena.
Dobra električna izolacija
Ta polimer se odlikuje v električni izolaciji , z visoko dielektrično trdnostjo in nizko dielektrično izgubo . Preprečuje uhajanje energije in se pogosto uporablja v elektroniki in električnih komponentah.
Nizka absorpcija vlage in UV odpornost
z nizko absorpcijo vlage , PBT ohranja svoje mehanske lastnosti v vlažnem okolju. Prav tako se upira UV -sevanju , zaradi česar je idealen za zunanjo uporabo brez znatne degradacije sčasoma.
Slabosti
Medtem ko ima PBT številne prednosti, ima tudi nekaj omejitev, ki jih je treba upoštevati.
Visoko krčenje plesni
PBT ima med obdelavo veliko krčenje plesni , zaradi česar je izziv ohraniti dimenzijsko natančnost v zapletenih delih. Za zmanjšanje krčenja so potrebne natančne tehnike oblikovanja.
Občutljivost na hidrolizo
Ena pomembna pomanjkljivost PBT je njegova občutljivost na hidrolizo . Dolgotrajna izpostavljenost vlagi in vroči vodi lahko sčasoma razgradi material, kar omejuje njegovo uporabo v okolju, ki je izpostavljena vode.
PBT je nagnjen k izkrivljanju in občutljivosti
zaradi velikega diferencialnega krčenja , PBT je nagnjen k izkrivljanju , zlasti v velikih ali zapletenih delih. Poleg tega neurejena PBT kaže občutljivost zareza , zaradi česar je bolj dovzetna za zlome, povezane s stresom.
Nižja temperatura odklona toplote (HDT)
V primerjavi z drugo inženirsko plastiko ima PBT nižji HDT , kar pomeni, da morda ni primeren za visokotemperaturne aplikacije brez ojačitve ali posebnih ocen.
| Prednosti | slabosti |
| Odlične mehanske lastnosti | Krčenje visoke plesni |
| Stabilnost visoke dimenzije | Občutljivost na hidrolizo |
| Dobra kemična in odpornost | Nagnjen k občutljivosti za izkrivljanje in zarezo |
| Zanesljiva električna izolacija | Nižja temperatura odklona toplote v primerjavi z drugimi |
| Nizka absorpcija vlage in UV odpornost |
|
Zaključek
Polibutilen tereftalat (PBT) izstopa zaradi njegove mehanske trdnosti , kemične odpornosti in dimenzijske stabilnosti . Njegova vsestranskost je nujna v panogah, kot so avtomobilski, elektroniki in medicinski pripomočki. Razumevanje lastnosti PBT, tehnike obdelave in aplikacij je ključnega pomena za izbiro pravega materiala in zagotavljanje optimalnega oblikovanja izdelka.
Nasveti: morda vas zanimajo vse plastike
