PBT-tehniliste plastide modifitseerimise uurimisseisund ja rakendamine

PBT on kristalliline lineaarne küllastunud polüester, mis on valmistatud tereftaalhappest (PTA) või dimetüültereftalaadist (DMT) ja 1,4-butaandioolist (BDO) polükondensatsioonireaktsiooni teel. Sellel on head mehaanilised omadused, sümmeetriline molekulaarstruktuur võimaldab tihedat virnastamist ja kõrget kristallilisust ning kiiret kristalliseerumist madalal temperatuuril. Tänu headele mehaanilistele omadustele ja sümmeetrilisele molekulaarstruktuurile saavutatakse tihe virnastamine ja kõrge kristallilisus, mis võimaldab kiiret kristalliseerumist madalal temperatuuril. PBT-detailide töötlemine on lihtne, vormimine on lihtne ja vormimistsükli aeg on lühike, mis aitab vähendada tootmiskulusid. PBT-l on niiskuskindel, kulumiskindel, õlikindel ja muud eelised, samuti on roomavus väike.

Kuna PBT sisaldab nii kristallilisi kui ka mittekristallilisi osi, on seda lihtne modifitseerida teiste ainete lisamisega. Siiski leidub ka PBT-d, mis on kergesti süttiv ja külmutusagensiga kokkupuutumisel väikeste molekulidega sadestub, selle dielektrilised omadused on ebapiisavad, õhukeseinalised osad on altid deformeerumisele ja muudele defektidele, mis piiravad selle kasutusala. Puhta PBT-vaigu ebapiisavate omaduste kompenseerimiseks on uuritud PBT-vaigu modifitseerimist.

1. PBT insenerplastide ekstrusioonimasin Modifikatsiooniuuringute praegune seis

Viimastel aastatel on asjaomased ettevõtted arendanud uusi tehnoloogiaid ja tooteid, PBT-insenerplastide rakendusi suure jõudlusega, funktsionaalsete ja mitmekesiste suundade suunas. Tööstusvaldkonna vajaduste rahuldamiseks on PBT funktsionaalsuse parandamiseks modifitseerimine turu poolt soositud. Praegu kasutatakse nii kodu- kui ka välismaal PBT tervikliku toimivuse parandamiseks peamiselt kopolümerisatsiooni modifitseerimist, anorgaaniliste materjalide täitmise modifitseerimist, nanokomposiittehnoloogiat, segamismodifitseerimist ja muid meetodeid. PBT-materjalide modifitseerimise uuringud keskenduvad peamiselt suurele tugevusele, kõrgele leegiaeglustusele, madalale deformatsioonile, madalale sademete hulgale, madalale dielektrilisele omadusele jne.

mehaanilised omadused

Puhtal PBT-vaigul on madal tõmbetugevus, paindetugevus ja paindemoodul, mistõttu seda ei saa tööstuses laialdaselt kasutada ja mehaaniliste omaduste parandamiseks tuleb seda modifitseerida. Klaaskiul on eelised, näiteks hea rakendatavus, lihtne täitmisprotsess ja madal hind. Klaaskiu lisamine PBT-le võimaldab ära kasutada PBT-vaigu algseid eeliseid ning PBT-toodete tõmbetugevus, paindetugevus ja sälguline löögikindlus on oluliselt paranenud.

Lisaks klaaskiule saab PBT mehaaniliste omaduste parandamiseks lisada ka teisi kiude. Zeng Deming jt. kasutasid PBT vaigu tugevdamiseks lühikeseks lõigatud basalti, mis pärast basalti sidestusainena paremat ühilduvust PBT-ga parandab tõhusalt PBT komposiitide mehaanilisi omadusi.

Leegiaeglustavad omadused

Puhas PBT-granuleerimismasin vertikaalse põlemise klassis saavutab ainult HB taseme, on kergesti põletatav ja pidevalt tilkudes põlev, leek on kergesti leviv ning selle kasutamine autodes, elektroonikaseadmetes, tekstiilides ja muudes valdkondades on piiratud. Leegiaeglusti modifitseerimiseks lisatakse PBT-le sageli halogeenitud ja mittehalogeenitud leegiaeglusteid. Halogeenitud leegiaeglustid eraldavad põlemisel mürgiseid vesinikhalogeniidi sisaldavaid aure, mis on kahjulik inimeste tervisele ja ökoloogilisele keskkonnale ning mõned halogeenitud leegiaeglustid on Euroopa Liidus keelatud. PBT leegiaeglusti modifitseerimisel kasutatakse peamiselt fosforipõhiseid leegiaeglusteid ja anorgaanilisi leegiaeglusteid.

Anorgaanilise leegiaeglusti modifikatsiooni kasutamisel põhjustab liiga suure sisalduse lisamine materjali mehaaniliste omaduste halvenemist; fosfori leegiaeglustil seda puudust pole ning sellel on madal suitsueraldus, madal toksilisus ja kõrge leegiaeglustusvõime. Fosfori leegiaeglusteid kombineeritakse tavaliselt lämmastikku sisaldavate ühenditega, et saavutada tõhusam leegiaeglusti süsteem. Fosfori leegiaeglustid tekitavad põlemisprotsessis fosforanhüdriidi, mis põhjustab põleva materjali dehüdratsiooni ja karboniseerumise. Süsinikukiht võib vähendada soojusjuhtivust, aeglustada või takistada põlevate gaaside teket ning fosforanhüdriid moodustab pärast kuumutamist sula materjali, mis katab põleva materjali pinna, takistades põlevate gaaside eraldumist.

Lõime deformatsioon

PBT-materjali molekulaarne suhteline libisemine on lihtne, seda on lihtne orienteerida ja kristalliseeruda, mille tulemuseks on materjali suur kokkutõmbumine, mis põhjustab PBT-detailide, eriti suurte õhukeseinaliste detailide moonutusdeformatsiooni. Klaaskiuga tugevdatud PBT puhul on anisotroopiaga klaaskiudude lisamise tõttu survevaluvormimisel erinev materjali kokkutõmbumiskiirus, mis suurendab detailide moonutusdeformatsiooni. See mõjutab mitte ainult plasttoodete pinnakvaliteeti ja paigaldustulemusi, vaid ka plasti tugevust.

PBT-detailide moonutamiseks saab lisaks detailide kuju parandamisele muuta ka vormi konstruktsiooni ja vormimisprotsessi parameetreid, et aeglustada PBT-materjalide moonutusdeformatsiooni. Viimastel aastatel on PBT-materjalide moonutusdeformatsiooni parandatud peamiselt anorgaanilise täidise ja kulla segamise teel. Anorgaaniline täidis hõlmab nii ühte anorgaanilist täidist kui ka klaaskiuga kombineeritud täidist ning täitematerjalina kasutatakse peamiselt talki, vilgukivi, wollastoniiti, klaashelmeid, kaoliini, kaltsiumsulfaadi vurrusid jne.

Sademete hulk

Kuna PBT-materjali toorained ei saa tootmisprotsessi käigus täielikult reageerida, tekivad väikesed molekulid, oligomeerid jne ning modifitseerimata PBT-materjalist valmistatud tooted tekitavad teatud tingimustel sadestumist, mis mõjutab osade efektiivsust. Kui PBT-materjali kasutatakse külmiku kompressori summutis, mootori mähise karkassis ja kliimaseadme isolatsioonikarkassis jne, siis eriliste töötingimuste tõttu on külmutusagensi torus lahustunud suure hulga väikeste molekulide (freoon, diklorodifluorodiklorometaan) sadestumine lihtne, ummistades külmutusagensi toru, põhjustades selle külmutusrikke.

PBT sadestab peamiselt vaigu enda väikemolekulaarse tsvitteriooni ja väikese koguse selles sisalduvaid lisaaineid. Klaaskiudude ja kõrge viskoossusega vaigu kasutamine koos teatud koguse adsorbendiga võib vähendada PBT sadestumise hulka. Praegu on peamine anorgaanilise poorse materjali adsorptsioonivorm blokeeriva aine, ahela pikendaja, 1,4-tsükloheksaandimetanooli (CHDM) ja muude keemiliste meetodite lisamine PBT sadestamise modifitseerimiseks.

Dielektrilised omadused

Integraallülitustes, elektromagnetilises varjestuses ja muudes rakendusvaldkondades mängivad PBT-materjalide dielektrilised omadused olulist rolli signaali edastuskiiruse ja signaalikao osas. Viimastel aastatel on isoleermaterjalide dielektrilistele omadustele seatud rangemaid nõudeid, kusjuures isoleervaigumaterjali dielektriline konstant ei tohi ületada 2.8. Kuigi puhta PBT-materjali dielektrilised omadused ei vasta kommunikatsiooninõuetele, on PBT-materjalide madala dielektrilise konstandi ja väikese dielektrilise kao arendamine väga oluline.

Praegu muudetakse PBT dielektrilisi omadusi peamiselt madala dielektrilise konstandiga kopolümeeride täitmise ja segamise teel ning tavaliselt kasutatavad täiteained on polütetrafluoroetüleeni pulber ja õõnsad klaashelmed. Süsiniknanotorudel on samuti teatav positiivne mõju PBT materjalide dielektrilistele omadustele, kuid materjali dielektrilise konstandi ja dielektrilise kao liiga kõrge sisalduse lisamine suurendab seda.

Elektriautode kiire arenguga on kõrgepingeülekande ühendusmaterjali dielektrilise tugevuse nõuded kõrgemad. Kuigi PBT-l on hea kaarekindlus, on see kiire vormimise abil hõlpsasti teostatav, kuid madala dielektrilise tugevusega, mistõttu seda ei saa elektriautodes kõrgepingeülekandeks teostada. PBT dielektrilisi omadusi modifitseeritakse juhiklassi või keraamilise täiteaine abil, et parandada materjali dielektrilist tugevust ja tagada elektriautode ohutus.