و مزیتهای آن PBT

PBT و مزیتهای آن

پلی بوتیلن ترفتالات‌ها (PBT) مواد پلاستیک مهندسی نیمه بلوريني با خواص عالی می‌باشند. این محصول در گستره وسیعی از گونه‌های بسیار مقاوم در مقابل ضربه با سفتی پایین تا گونه‌های پرشده با الیاف یا مواد معدنی با سفتی و استحکام بالا، قابل تولید می‌باشد. شکل مولکول از PDF PBT از استری شدن تبادلی اسید ترفتالیک و 4و1-بوتان دی اُل با روش بسپارش تراکمی تولید می‌شود که آب به عنوان محصول جانبی آن در واکنش تولید می شود. خواص کلیدی PBT به شرح زیر است:

• دمای ذوب : C˚225

• دمای انتقال شیشه‌ای(Tg) : C˚50

• چگالی : g/cm3 31/1

• شاخص اکسیژن : %21

• دمای کارکرد طولانی مدت : C˚140-120

• دمای کارکرد کوتاه مدت : C˚220-200

• درصد بلورینگی : %60-40

• درصد بلورينگي : بالا

• سرعت خنک‌کاری : بالا • میزان رطوبت در حالت اشباع : %5/0-2/0

PBT دارای درصد بلورینگی بالا و نرخ تبلور سریع در حین خنک‌سازی می‌باشد. خواص حرارتی آن مانند دمای ذوب و دمای Tg، به پلی‌آمید6 (PA) شبیه است. از سوی دیگر طبیعت شیمیایی PBT بر خلاف پلیآمید، جاذب رطوبت نمی‌باشد و تغییرات خواص آن وابسته به جذب رطوبت محیطی نیست و رفتار ثابتی از خود بروز می دهد. مهم‌ترین خواصی که PBT را یک پلاستیک منحصر به فرد می‌سازد:

• جذب رطوبت پایین

• پایداری ابعادی مناسب

• پایداری حرارتی و رنگی بسیار خوب

• سختی و سفتی عالی

• استحکام مکانیکی خوب

• مقاومت سایشی بالا و اصطکاک پایین

• رفتار خزشی و خستگی مناسب

• خواص الکتریکی خوب

• مقاومت شیمیایی بسیار خوب

• مقاومت ذاتی عالی در برابر شعله‌وری

• خواص فرآیندپذیری و روندگی عالی

• سطح پایانی بسیار خوب

با توجه به اینکه PBT تحت تأثیر رطوبت قرار نمی‌گیرد، یکی از پلاستیک‌های اصلی مورد مصرف در صنایع الکتریکی و الکترونیکی می‌باشد. مقاومت الکتریکی پلاستیک‌های مختلف دمای ذوب PBT و ساختار مولکولی آن موجب خواص حرارتی عالی برای آن شده است. آمیزه‌های تقویت شده دارای دمای تغییر شکل بالاتر همراه با استحکام مکانیکی و دمای عملکرد می‌باشند. دمای کارکرد مداوم و تغییر شکل گرمائي برای پلاستیک‌های تقویت شده با 30% الیاف شیشه گونه‌های تقویت شده و پایدار شده حرارتی PBT می‌توانند در دماهای كم‌‌تر از C˚130 به صورت مداوم مورد استفاده قرار بگیرند در حالی‌که برای مدت کوتاه، PBT می‌تواند تا بالاتر از C˚220 مقاومت داشته باشد. کارایی حرارتی PBTها قابل مقایسه با 6PA هستند. خصوصیات مهم دیگر PBT خواص مکانیکی ، به ویژه سفتی و استحکام آن است. نسبت استحکام-سفتی برای پلاستیک‌های تقویت شده با 30% الیاف شیشه سفتی و استحکام PBT تحت شرایط خشک، پایین‌تر از پلی‌آمید می‌باشد اما در شرایط عادی و در حالتی که پلی‌آمید رطوبت جذب کرده است، PBT دارای خواص سفتی و استحکام بیشتری است. ثبات رنگ از دیگر مزیت‌های کلیدی PBT بر PA می‌باشد. شکل زیر مقایسه تغییر رنگ پس از اعمال حرارت برای 6.6PA و PBT مقاوم در برابر حرارت و بدون تقویت کننده را نشان می‌دهد. شکل 5. تغییر رنگ برای 6.6PA و PBT پس از زمان‌ديدگي گرمائي واضح است که بعد از قرار گرفتن در دمای C˚140 و گذشت 6 ساعت، پلی‌آمید تیره‌تر(DL)، کمی قرمز(Da) و به طور قابل ملاحظه‌ای زردرنگ می‌شود. در صورتی که در PBT نهایتاً تغییر رنگ، محدود به DE نزدیک به صفر شده است و زردی که 15 برابر کمتر از پلی‌آمید می‌باشد. بنابراین قطعاتی که در معرض دید قرار دارند و رنگی هستند و تحت دمای بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند باید با PBTها تولید شوند و نه پلی‌آمید. مثال خوب برای چنین کاربردی سر پیچ لامپ و پایه اتو می‌باشد. گرمانرم‌ها به طور کلی مقاومت کمی در برابر آتش و محافظت از سوختن در مواردی که منبع آتش سریع دور نمی‌شود، دارند. برای بهبود مقاومت در برابر آتش گرمانرم‌ها و مقاوم نمودن آنها در برابر شعله، افزودنی‌های خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرد. PBTها با داشتن شاخص اکسیژن بالا و ساختار شیمیایی مناسب، مواد عالی هستند که به عنوان مواد مقاوم در برابر شعله با قیمت مناسب مورد مصرف قرار می‌گیرند. به ویژه گونه‌های تقویت شده با الیاف شیشه دارای مزایای رقابتی هستند. خواص کلیدی PBT و 6PA تقویت شده با 15% الیاف شیشه و مقاوم در برابر شعله در شکل 6 مقایسه شده است. شکل 6. مقایسه گونه‌های PBT و 6PA تقویت شده با 15% الیاف شیشه و مقاوم در برابر شعله. مقادیر برای پلی‌آمید6 به عنوان مرجع به درصد در نظر گرفته شده است. در گونه‌های مقاوم شعله و تقویت شده با الیاف، PBT مزایای زیر را در مقایسه با PA دارد:

 خواص مکانیکی بهتر

 قیمت کمتر مواد

 روندگی (سياليت) بالاتر

← قالب‌گیری سریعتر

← هزینه فرآیند کمتر

 ثبات خواص الکتریکی مستقل از شرایط محیطی

 جذب رطوبت پایین و به موجب آن پایداری ابعادی

 ثبات رنگی تحت دمای بالا

 مقاومت در برابر شعله عالی

 ظاهر براق و سطح بهتر

اگرچه PBT مزیت‌های مختلفی در مقایسه با سایر پلاستیک‌ها دارد، معایبی نیز دارد که در ادامه ذکر شده است:

• انعطاف‌پذیری کم

• مقاومت کم در برابر آب داغ(C˚70-60>)

• گازگیری قبل از مصرف

• چگالی چگالی و مقاومت ضربه

نسبت چگالی-مقاومت ضربه برای پلاستیک‌های تقویت شده با 30% الیاف شیشه با توجه به نمودار، واضح است که PBT به همراه PC، PETو پلی‌استال(POM) در مقایسه با مواد دیگر، چگالی بالاتر و مقاومت ضربه کمتری دارند. این نسبت را می‌توان با اضافه نمودن افزودنی‌هاي لاستيكي در طول آمیزه‌سازی بهبود بخشید، به ویژه افزایش انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه. گونه‌های PBT با دارا بودن تعادل عالی در خواص برای طیف متنوعی از صنایع مناسب هستند. مانند: خودروسازی؛ آینه‌ها و اجزاء تشکیل دهنده آنها، سیستم روشنایی، ابزارآلات قفل، دستگیره در، بازوهای برف‌پاک کن، اتصالات کابل‌ها، بست‌ها و درپوش‌ها الکتریکی و الکترونیکی؛ اتصالات، رله‌ها، سرپیچ‌ها، محفظه‌های لامپ، مدارشکن‌ها، جداره الکتروموتورها، سوییچرها، قطعات تلفن‌، سیم پیچ‌ها، سوکت‌های گوناگون تجهیزات؛ پایه اتو،دستگیره‌های فر، دکمه‌های فر، سیستم تهویه، دکمه‌های صفحه کلید رایانه، محفظه‌های گوناگون به علاوه PBT در کاربردهای صنعتی مانند چرخ‌دنده‌ها، یاتاقان‌ها و اجزای نقاله‌ها که نیازمند استحکام بالا و ثبات خواص در طولانی مدت هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. PBT قابلیت فراورش در همه دستگاه‌های تزریق دارد. در استاندارد معمول، مارپیچ سه ناحیه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. خشک کردن، مهم‌ترین مسئله قبل از استفاده می‌باشد چون رطوبت سبب تخریب آبکافتی سریع حین فرآیند شده که این مورد هم موجب کاهش وزن مولکولی و به دنبال آن کاهش مقاومت می‌شود. میزان رطوبت قبل از فرآیندسازی باید كمتر از 04/0% باشد. هنگامی که PBT با PET یا PC آمیزه می‌شود میزان رطوبت نباید از 02/0% تجاوز کند. شکل 8 تأثیر خشک کردن مناسب بر روی خواص کوتاه مدت برای PBT تقویت شده با 30% الیاف شیشه را نشان می‌دهد. شکل 8. تأثیر خشک کردن مناسب بر روی خواص کوتاه مدت برای PBT تقویت شده با 30% الیاف شیشه. مقادیر برای حالت خشک به عنوان مرجع به درصد در نظر گرفته شده است. اگر مواد در شرایط مورد مصرف، خشک نشود خواص آن در حدود 50-10% کاهش می‌یابد در حالی که روندگی آن دو برابر افزایش می‌یابد. ذکر این نکته مهم است که گازگیری نامناسب موجب مشاهده نقص در سطح نمی‌شود. شرایط فرآیندسازی پیشنهادی در زیر داده شده است:

• گازگیری : C˚120/4-2 ساعت

• دمای فرآیندسازی : C˚270-240

• دمای دهانه خوراک‌گیر : C˚70-50

• دمای قالب : C˚100-60

• حجم سیلندر به قطعه : 4-2

• زمان اقامت : حداکثر 4-5 دقیقه

• جمع‌شدگي(Shrinkage)

به منظور خنک‌سازی سریع مواد برای قطعات جداره نازک، تزریق با سرعت بالا برای کسب قالبگیری مناسب، توصیه می‌شود. برای بهبود برخی خواص، آمیختن PBT با بعضی از پلاستیک‌ها امکان‌پذیر است؛

• برای سفتی، براقی بیشتر و دمای بالاتر ؛ آمیزه PBT/PET

• برای انعطاف پذیری، مقاومت ضربه و پایداری ابعادی بهتر؛ آمیزه PBT/PC

• برای بهبود مقاومت در برابر UV و پایداری ابعادی؛ آمیزه PBT/ASA استفاده می‌شود.

منبع: مجله بسپار