Полібутилен Терефталат (PBT) є скрізь, від вашого автомобіля до електроніки. Але що це саме? Цей напівкристалічний інженерний термопластичний належить до сімейства поліестерів і пропонує баланс міцності та довговічності.
У цій публікації ми вивчимо, що робить PBT унікальним, його властивості, методи обробки та як він використовується в таких галузях, як автомобільна та електроніка.
Що таке полібутилен -терефталат (PBT)?
Полібутилен Терефталат (PBT)-напівкристалічний термопластичний у сімействі поліестеру. Він відомий своєю силою, гнучкістю та стійкістю до хімічних речовин. Через ці властивості PBT широко використовується в автомобільних, електронічних та промислових програмах.
Хімічний склад та структура PBT
Хімічна структура PBT представлена формулою (C12H12O4) n. Полімер складається з довгих ланцюгів, утворених через ефірні облігації. Ці зв’язки забезпечують матеріал з довговічністю та тепловою стійкістю, що робить його ідеальним для жорстких середовищ. Його напівкристалічна структура пропонує розмірну стабільність, тобто вона зберігає свою форму навіть під напругою.
Молекулярна структура полібутилену терефталату
Ключові компоненти включають:
1,4-бутандіол (BDO) : додає гнучкість і допомагає в хімічній стійкості.
Терефталова кислота (TPA) або диметил -терфталат (DMT) : забезпечує жорсткість та структурну цілісність.
Синтез PBT
Виробництво PBT включає реакцію поліконденсації між диметил-терефталатом (ДМТ) або терефталіновою кислотою (TPA) та 1,4-бутандіолом (BDO).
Сировина:
Синтез починається з реакції естерифікації, де BDO реагує або з DMT, або TPA. При використанні DMT метанол виробляється як побічний продукт. З TPA вивільняється вода. Наступна реакція видаляє надлишок BDO, що призводить до утворення довгих полімерних ланцюгів через реакції конденсації.
Хімічні рівняння:
Реакція DMT:
Реакція TPA:
Ці реакції виникають при високих температурах, як правило, від 230 ° С і 250 ° С , і в вакуумних умовах. Каталізатори також можуть бути використані для прискорення реакції та забезпечення більш високої молекулярної ваги.
| Тип реакції | побічна продукція | умова реакції |
| DMT з BDO | Метанол | 230-250 ° C, вакуум |
| TPA з BDO | Вода | 230-250 ° C, вакуум |
Цей процес поліконденсації є ключовим для формування міцних, теплостійких полімерних ланцюгів, які визначають PBT.
PBT як член родини поліестерів
Як поліестер, PBT ділиться подібностями з іншими поліострами, такими як Поліетилентерефталат (ПЕТ) . Однак він відрізняється через швидку швидкість кристалізації та нижчі температури обробки. Це дозволяє легко формувати його в складні форми. Порівняно з іншими поліестерами, PBT має чудові механічні властивості та відмінну хімічну стійкість, що робить його ідеальним для деталей, що піддаються маслом, паливом та високими температурами.
Властивості PBT
PBT демонструє унікальну комбінацію властивостей, що робить його придатним для різних застосувань. Давайте детальніше розглянемо його ключові характеристики.
| типу власності | властивості | Деталі |
| Фізичні властивості | Щільність | 1,31 г/см⊃3; |
| Обмеження індексу кисню | 25% |
| Поглинання вологи (24 години) | 0,08%-0,1% |
| Розмірна стабільність | Відмінний |
| УФ -опір | Добрий |
| Механічні властивості | Сила на розрив | 40-50 МПа |
| Модуль згинання | 2-4 GPA |
| Подовження на перерві | 5-300% |
| Опір повзучості | Високо при підвищеній температурі |
| Теплові властивості | Температура відхилення тепла (HDT) | 115-150 ° C (при 0,46 МПа); 50-85 ° C (при 1,8 МПа) |
| Максимальна температура безперервної служби | 80-140 ° C |
| Пожежна стійкість | Доступний у полум'ях |
| Коефіцієнт теплового розширення | 6-10 x 10⁻⁵/° C |
| Електричні властивості | Діелектрична сила | 15-30 кВ/мм |
| Діелектрична константа @ 1 кГц | 2,9-4 |
| Об'ємний опір | 14-17 x 10⊃1; ⁵ OHM.CM |
| Хімічна стійкість | Резистентність до хімічних речовин | Сильна стійкість до розведених кислот, спиртів, вуглеводнів, розчинників, масел |
| УФ та опір плям | Високий |
| Резистентність до органічних розчинників, масел | Відмінний |
Фізичні властивості
PBT пропонує відмінну розмірну стабільність навіть за різних умов навколишнього середовища. Він має низьке поглинання вологи, як правило, близько 0,1% після 24 годин занурення.
Це поглинання з низьким вмістом вологи сприяє його довговічності при тепловому стресі та суворих хімічних середовищах. PBT може підтримувати свою форму та продуктивність у вимогливих ситуаціях.
Механічні властивості
PBT може похвалитися високою міцністю, міцністю та жорсткістю. Ось кілька кількісних показників:
| властивості | значення |
| Сила на розрив | 50-60 МПа |
| Модуль згинання | 2,3-2,8 GPA |
| Подовження на перерві | 50-300% |
PBT також демонструє гарну практичну силу впливу. Він може протистояти раптових навантаженнях, не розтріскуючи або розбиваючи.
Ще однією важливою особливістю є його опір повзучості. PBT може підтримувати свою форму при постійному стресі навіть при підвищеній температурі.
Теплові властивості
PBT має високу температуру відхилення тепла (HDT) порівняно з багатьма іншими інженерними пластмасами. Наприклад, при навантаженні 1,8 МПа його HDT становить близько 60 ° C, поки Поліпропілен становить лише 50 ° С.
Він також має рейтинг високої температури, що вказує на його здатність зберігати властивості при підвищеній температурі. PBT може витримати короткочасні теплові екскурсії та тривалий вплив тепла без значної деградації.
Електричні властивості
PBT пропонує високу електричну опір та діелектричну міцність. Ці властивості роблять його ідеальним для ізоляційних електричних компонентів.
Він захищає від розряду, витоку та поломки в ланцюзі потужності. Низька діелектрична втрата PBT також робить його придатним для високочастотних електронних застосувань.
Хімічна стійкість
PBT виявляє стійкість до широкого спектру хімічних речовин, включаючи:
Розведені кислоти
Спирти
Вуглеводні
Ароматичні розчинники
Олії та мастила
Ця хімічна стійкість робить PBT придатним для деталей, що піддаються органічних розчинниках, бензину та масла. Він може підтримувати свою цілісність у хімічно агресивних умовах.
PBT також пропонує хорошу резистентність до УФ, запобігаючи деградації від впливу сонячного світла. Його опір плям додатково підвищує його довговічність та естетичну привабливість.
Типи та модифікації PBT
Нерозширені оцінки PBT
Нерозширені оцінки PBT - це основна форма матеріалу без будь -яких добавок. Вони пропонують баланс властивостей, придатних для багатьох програм.
Ці оцінки поставляються в діапазоні в'язкості розплаву, забезпечуючи гнучкість переробки для лиття та екструзії.
Скловолокна армоване PBT
PBT, посилений скловолокна, - популярна модифікація. Додавання скляних волокон значно підвищує механічні властивості матеріалу.
Міцність на розрив, модуль згинання та міцність на стиск можуть збільшуватися на 2 - 3 рази порівняно з незайманими оцінками. Це робить підсилений скловолокна PBT ідеальним для конструкційних застосувань.
Вміст волокна може змінюватися, як правило, від 10% до 50%. Більш високий вміст волокон призводить до більшої міцності та жорсткості, але зниження пластичності.
Наповнений мінералами PBT
Мінеральні наповнювачі, такі як тальк та карбонат кальцію, можуть бути додані до PBT. Ці наповнювачі покращують розмірну стабільність і зменшують усадку під час формування.
Класи, наповнені мінеральною PBT, пропонують підвищену жорсткість та теплостійкість порівняно з незаповненими оцінками. Однак міцність удару може бути трохи знижена.
Полум'я-ретардант PBT
PBT Flame-Retardant має вирішальне значення для застосувань із суворими вимогами до пожежної безпеки. Можна використовувати різні полум'я, кожен з яких має свої переваги та недоліки.
Галогенізовані полум'я, такі як броморовані сполуки, є ефективними, але можуть стикатися з екологічними проблемами. Негалогеновані альтернативи, такі як добавки на основі фосфору, набирають популярність.
Вибір вогнезахисних речовин впливає на не тільки пожежні показники, але й на інші властивості, такі як механічна міцність, теплостійкість та електрична ізоляція.
Модифікований вплив PBT
Модифікація впливу використовується для поліпшення міцності та пластичності ПБТ. Найпоширенішими модифікаторами впливу є еластомери, такі як:
Ці модифікатори утворюють окрему гумову фазу в матриці PBT. Вони поглинають енергію під час удару, запобігаючи ініціації та поширенню тріщин.
Сила удару може бути значно підвищена, особливо при низьких температурах. Однак модуль та теплостійкість можуть бути трохи порушені.
Інші модифікації
PBT може зазнати різних інших модифікацій для задоволення конкретних вимог:
Ультрафіолетові стабілізатори можна додати, щоб покращити стійкість до сонячного світла та вивітрювання.
Засубові матеріали, як і ПТФЕ або силікон, можуть бути включені для зменшення тертя та зносу.
PBT продуктів харчування доступний для додатків, що контактують з продуктами харчування та напоями.
Антистатичні агенти можуть бути використані для розсіювання статичних зарядів в електронних програмах.
Барведині та пігменти можна додати для естетичних цілей.
У таблиці нижче узагальнено ключові ефекти різних модифікацій на властивості PBT:
| модифікації | міцність | жорсткість | впливу | на стійкість до | стійкості |
| Скляна волокна | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Мінеральний наповнювач | ↑ | ↑ | ↓ | ↑ | ↑ |
| Полум'яна стійка | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ | ↓ |
| Модифікатор впливу | ↓ | ↓ | ↑ | ↓ | ↓ |
Методи обробки для PBT
PBT - це термопластичний матеріал, який можна обробити за допомогою різних методик. Давайте вивчимо найпоширеніші методи та їх ключові параметри.
лиття
Мовдання ін'єкції - це найпоширеніший метод, що використовується для обробки PBT. Матеріал нагрівається до температури розплаву між 230 ° С і 270 ° С. Потім він вводиться у форму, що підтримується при 40-80 ° C під високим тиском (як правило, 100-140 МПа ). Оптимізація параметрів обробки - наприклад, як температура розплаву та тиск впорскування - краща якість частини та зменшує дефекти, як викривлення або позначки.
| ін'єкційного | Оптимальний діапазон |
| Температура розплаву | 230-270 ° C |
| Температура цвілі | 40-80 ° C |
| Тиск ін'єкції | 100-140 МПа |
Екструзія
Екструзія-це ще одна широко використовувана техніка для виробництва напівфабрикатних продуктів, таких як аркуші, стрижні та профілі. Під час екструзії PBT розтоплюється і виганяють через штамп, при цьому температура розплаву контролюється між 230 ° С і 250 ° С. Підтримка правої швидкості гвинта та швидкості охолодження є важливим для розмірної точності.
| Параметр екструзії | оптимальне значення |
| Температура розплаву | 230-250 ° C |
| Швидкість гвинта | Скориговано на основі виходу |
Молодування
Літер для виготовлення використовується для виготовлення порожнистих деталей , таких як пляшки або контейнери. У цьому процесі PBT екструдований у трубку, що називається парісоном, потім в нього підірве повітря, щоб утворити форму. Температура розплаву та тиск повітря відіграють ключові ролі у забезпеченні плавного, рівномірного продукту.
| параметрів | Застосування |
| Температура розплаву | 230-250 ° C |
| Тиск | Оптимізований для порожнистих деталей |
Стиснення ліплення
Стисне лиття передбачає розміщення PBT у нагріту форму та стиснення її під тиском. Цей метод, як правило, використовується для великих або товстих частин . Він ідеально підходить для додатків, що потребують міцних, довговічних компонентів, які потребують точного утримання форми.
Типовими параметрами обробки для формування стиснення PBT є:
Температура розплаву: 230 ° С до 250 ° C
Температура цвілі: 150 ° C до 180 ° C
Тиск для лиття: від 10 до 50 МПа
3D -друк з PBT
Хоча рідше, PBT може бути оброблений за допомогою 3D -методів друку, таких як виготовлення злитого нитки (FFF) або селективного лазерного спікання (SLS). Він підходить для отримання складних, довговічних деталей з високою міцністю. Оптимізація налаштувань друку , такі як температура екструзії та швидкість друку, забезпечує плавні шари та сильну адгезію.
| Параметр 3D -друку | вплив на якість |
| Температура екструзії | Впливає на шарі |
| Швидкість друку | Контролює точність |
Заявки PBT
PBT знаходить використання в широкому асортименті галузей завдяки своїм чудовим властивостям. Давайте вивчимо деякі ключові сфери застосування.
Автомобільна промисловість
PBT широко використовується в автомобільній промисловості завдяки її довговічності, теплостійкості та хімічній стійкості. Він ідеально підходить для таких компонентів, як бампери , для кузовних панелей , двигунів та компоненти передачі . Наприклад, PBT зазвичай зустрічається у коробках , передач для передач і вікон радіатора , де він забезпечує відмінну продуктивність у суворих умовах.
| Автомобільна частина | PBT додаток |
| Бампери | Ударний опір та гнучкість |
| Двигун | Електрична ізоляція та довговічність |
| Компоненти передачі | Хімічна стійкість до масел |
Електроніка та електрична техніка
У секторі електроніки PBT оцінюється за властивості електричної ізоляції . Він використовується в вентиляторах , охолодження з'єднувачів та трансформаторів , забезпечуючи безпеку та довговічність. PBT також є популярним матеріалом у побутовій електроніці та домашніх приладах, таких як холодильники та пральні машини, де він пропонує як механічну міцність, так і теплову стабільність.
| Електронне компонент | використання PBT |
| З'єднувачі | Електрична ізоляція |
| Охолоджуючі вентилятори | Теплостійкість |
| Трансформатори та естафети | Міцне житло, управління теплом |
Споживчі товари
У споживчих товарах PBT зазвичай зустрічається в таких предметах домашнього вжитку , як компоненти пилососа та деталі кавоварки . Його сила та довговічність також роблять його ідеальним вибором для спортивних товарів , включаючи підошви для ковзанів та господарі з енергетики.
Медичні пристрої
Біосумісність та хімічна стійкість PBT роблять його придатним для медичних пристроїв . Він часто використовується в хірургічних інструментах , ортопедичних імплантатів та медичному обладнанні , які потребують точних, довговічних та гігієнічних матеріалів. Низьке поглинання вологи забезпечує тривалу надійність у медичних умовах.
| Медичний пристрій | PBT роль |
| Хірургічні інструменти | Довговічність та біосумісність |
| Ортопедичні імплантати | Хімічна стійкість та стабільність |
Сантехніка та обробка рідини
У системах обробки сантехніки та рідини PBT використовується для клапанів , фурнітури та кричущих насосів . Його стійкість до хімічних речовин, поглинання низької вологи та висока міцність роблять його ідеальним для компонентів, що піддаються впливу водних, олій та очисних засобів.
| Compente | Використання PBT |
| Клапани та фітинги | Хімічна стійкість |
| Крильдери насосів | Довговічність при впливі рідини |
Промислова техніка
PBT відіграє значну роль у промислових машинах , де вона використовується для виготовлення підшипників , Gears , Cam та валиків . Ці компоненти отримують користь від низької , стійкості до зносу тертя та високої механічної міцності.
| Промислова частина | PBT застосування |
| Підшипники та передачі | Носистість, низьке тертя |
| Ролики та камери | Довговічність та точність |
Обладнання для переробки харчових продуктів
PBT використовується в застосуванні харчових продуктів через його дотримання правил FDA . Він часто зустрічається в конвеєрних ременах , харчових лез та іншій техніці, яка обробляє їжу. Стійкість PBT до вологих та очисних агентів робить його ідеальним для гігієнічного та надійного обладнання для переробки харчових продуктів.
| продуктів харчування PBT | Використання |
| Конвеєрні ремені | Відповідність FDA, стійкість до вологи |
| Леза для переробки харчових продуктів | Довговічність та чистота |
Переваги та недоліки PBT
Як і будь -який матеріал, PBT має свої сильні сторони та обмеження.
Переваги
PBT пропонує кілька ключових переваг у різних галузях, що робить його популярним вибором для високопродуктивних додатків.
Відмінні механічні властивості та розмірна стабільність
PBT мають високу , міцність на міцність та жорсткість , що робить його міцним при механічному напрузі. Він підтримує розмірну стабільність , навіть у різних умовах навколишнього середовища, забезпечуючи, щоб компоненти зберігали свою форму.
PBT з високою хімічною та зносостійкою стійкістю
чинить опір широкому спектру хімічних речовин, включаючи розчинників , паливи та олії . Його стійкість до зносу робить його придатним для рухомих деталей, таких як передачі, де зменшення тертя є важливим.
Хороша електрична ізоляція
Цей полімер перевершує електричну ізоляцію , з високою діелектричною міцністю та низькою діелектричною втратою . Це запобігає витоку енергії і широко використовується в електроніці та електричних компонентах.
Низьке поглинання вологи та УФ -резистентність
при низькому поглинанні вологи , PBT підтримує свої механічні властивості у вологому середовищі. Він також чинить опір УФ -випромінювання , що робить його ідеальним для використання на свіжому повітрі без значної деградації з часом.
Недоліки
Хоча PBT має багато сильних сторін, він також має деякі обмеження, які необхідно враховувати.
Висока усадка цвілі
PBT демонструє високу усадку цвілі під час переробки, що робить складним для підтримки розмірної точності у складних частинах. Для мінімізації усадки необхідні точні методи формування.
Чутливість до гідролізу
Одним із значних недоліків PBT є його чутливість до гідролізу . Тривалий вплив вологи та гарячої води може погіршити матеріал з часом, обмежуючи його використання в умовах, що зазнали впливу води.
Схильна до чутливості до викривлення та натоки
через високу диференціальну усадку , PBT схильний до викривлення , особливо у великих або хитромудрих частинах. Крім того, незахищений PBT демонструє чутливість Notch , що робить її більш сприйнятливою до переломів, пов'язаних з стресом.
Нижня температура відхилення тепла (HDT)
порівняно з іншими інженерними пластмасами, PBT має нижчий HDT , це означає, що вона може не бути придатною для високотемпературних застосувань без посилення або спеціальних класів.
| Переваги | недоліків |
| Відмінні механічні властивості | Висока усадка цвілі |
| Висока розмірна стабільність | Чутливість до гідролізу |
| Хороша хімічна та зношена стійкість | Схильний до розгалуження та чутливості |
| Надійна електрична ізоляція | Нижня температура відхилення тепла порівняно з іншими |
| Низьке поглинання вологи та УФ -резистентність |
|
Висновок
Полібутилен -терефталат (PBT) виділяється за механічної міцності , хімічною стійкістю та стабільністю розміру . Його універсальність робить її важливою для таких галузей, як автомобільна, електроніка та медичні пристрої. Розуміння властивостей PBT, методів обробки та додатків є критичним для вибору правильного матеріалу та забезпечення оптимального дизайну продуктів.
Поради: Ви, можливо, зацікавлені в All Plastics
