PBT mühendislik plastiklerinin modifikasyonuna ilişkin araştırma durumu ve uygulamaları

PBT PBT, tereftalik asit (PTA) veya dimetil tereftalat (DMT) ve 1,4-bütandiol (BDO)'nun polikondenzasyon reaksiyonuyla üretilen, iyi mekanik özelliklere sahip, simetrik moleküler yapısı sayesinde yakın istifleme sağlayan, yüksek kristalliğe sahip ve düşük sıcaklıkta hızla kristalleşebilen bir tür kristalize lineer doymuş polyesterdir. PBT parçalarının işlenmesi kolaydır, akış kalıplama yöntemiyle kolayca kalıplanabilir ve kalıplama çevrim süresi kısadır, bu da üretim maliyetlerini düşürür. Ayrıca PBT, neme, aşınmaya ve yağa dayanıklılık gibi avantajlara sahiptir ve sünme özelliği de düşüktür.

PBT, kristal ve kristal olmayan kısımlar içerdiğinden, diğer maddeler eklenerek kolayca modifiye edilebilir. Bununla birlikte, PBT'nin kolay yanması, soğutucu maddeyle temasında küçük moleküllerin çökelmesi, yetersiz dielektrik özellikleri, ince duvarlı kısımlarda bükülmeye yatkınlık ve diğer kusurları da vardır; bu da uygulama alanını sınırlamaktadır. Saf PBT reçinesinin bu eksikliklerini gidermek için, PBT reçinesi üzerinde bazı modifikasyon araştırmaları yapılmaktadır.

1. PBT mühendislik plastikleri ekstrüzyon makinesi: Modifikasyon araştırmalarının mevcut durumu

Son yıllarda, ilgili işletmeler yeni teknolojilerin ve yeni ürünlerin çeşitli uygulamalarını geliştirmek için PBT mühendislik plastiklerini yüksek performanslı, fonksiyonel ve çeşitlendirilmiş bir yöne doğru yönlendirmektedir. Endüstriyel alanın ihtiyaçları doğrultusunda, PBT'nin işlevselliğini artırmak için yapılan modifikasyonlar pazar tarafından tercih edilmektedir. Şu anda, PBT'nin kapsamlı performansını iyileştirmek için yurt içinde ve yurt dışında ağırlıklı olarak kopolimerizasyon modifikasyonu, inorganik malzeme dolgu modifikasyonu, nanokompozit teknolojisi, karıştırma modifikasyonu ve diğer yöntemler kullanılmaktadır. PBT malzemelerinin modifikasyonu üzerine yapılan araştırmalar esas olarak yüksek mukavemet, yüksek alev geciktiricilik, düşük deformasyon, düşük çökelme, düşük dielektrik vb. özelliklere odaklanmaktadır.

Mekanik özellikler

Saf PBT reçinesinin çekme dayanımı, eğilme dayanımı ve eğilme modülü düşüktür, endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılamaz ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için modifiye edilmesi gerekir. Cam elyafı ise güçlü uygulanabilirlik, basit dolum işlemi ve düşük maliyet gibi avantajlara sahiptir. PBT'ye cam elyafı eklenmesi, PBT reçinesinin orijinal avantajlarının ortaya çıkmasını sağlar ve PBT ürünlerinin çekme dayanımı, eğilme dayanımı ve çentikli darbe dayanımı önemli ölçüde iyileştirilmiştir.

Cam elyafına ek olarak, PBT'nin mekanik özelliklerini iyileştirmek için başka elyaflar da eklenebilir. Zeng Deming ve arkadaşları, PBT reçinesini güçlendirmek için kısa kesilmiş bazalt kullandılar; bazaltın bağlayıcı madde rolü sayesinde PBT ile daha iyi uyum sağlanabiliyor ve PBT kompozitlerinin mekanik özellikleri etkili bir şekilde artırılabiliyor.

Alev geciktirici özellikler

Saf PBT peletleme makinesinin dikey yanma derecesi yalnızca HB seviyesine ulaşabilir, kolayca yanar ve sürekli damlama şeklinde yanar, alev kolayca yayılır, otomotiv, elektronik cihazlar ve tekstil gibi alanlardaki uygulamaları sınırlıdır. Alev geciktirici modifikasyonu için PBT'ye genellikle halojenli ve halojensiz alev geciktiriciler eklenir. Halojenli alev geciktiriciler yanarken hidrojen halojenür içeren zehirli dumanlar yayar, bu da insan sağlığına ve ekolojik çevreye zararlıdır ve bazı halojenli alev geciktiriciler Avrupa Birliği'nde yasaklanmıştır. PBT'nin alev geciktirici modifikasyonunda esas olarak fosforlu alev geciktiriciler ve inorganik alev geciktiriciler kullanılır.

İnorganik alev geciktirici modifikasyonu kullanılırken, çok fazla içerik eklenmesi malzemenin mekanik özelliklerinde düşüşe yol açar; ancak fosforlu alev geciktirici bu kusura sahip değildir ve düşük duman, düşük toksisite ve yüksek alev geciktirici özelliklere sahiptir. Fosforlu alev geciktiriciler genellikle daha verimli bir alev geciktirici sistem elde etmek için azot içeren bileşiklerle sinerji oluşturur. Fosforlu alev geciktiriciler yanma sürecinde fosforik anhidrit oluşturarak yanıcı maddenin susuzlaştırılması ve karbonlaşmasına neden olur; karbon tabakası ısı iletimini azaltabilir, yanıcı gazların oluşumunu geciktirebilir veya önleyebilir ve fosforik anhidrit ısıdan sonra erimiş bir malzeme oluşturarak yanıcı maddenin yüzeyini kaplar ve yanıcı gazların salınımını engeller.

Çarpık deformasyon

PBT malzemesinin moleküler bağıl kayması kolaydır, bu da yönlenmeye ve kristalleşmeye neden olarak malzemenin büyük ölçüde büzülmesine ve özellikle büyük ince duvarlı PBT parçalarının eğilme deformasyonuna yol açar. Cam elyaf takviyeli PBT'de ise, anizotropik cam elyaf ilavesi nedeniyle, enjeksiyon kalıplama sırasında malzemenin farklı yönlerdeki büzülme oranı farklıdır, bu da parçaların eğilme deformasyonunu artırır ve sadece plastik ürünlerin yüzey kalitesini ve montaj performansını değil, aynı zamanda plastiğin mukavemetini de etkiler.

PBT parçalarının deformasyonunu önlemek için, parçaların şeklinin iyileştirilmesinin yanı sıra, kalıp tasarımı ve kalıplama proses parametreleri de değiştirilerek PBT malzemelerinin deformasyonu yavaşlatılabilir. Son yıllarda, PBT malzemelerinin deformasyonu esas olarak inorganik dolgu ve altınla karıştırma yöntemleriyle iyileştirilmiştir. İnorganik dolgu, tek başına inorganik dolgu ve cam elyafı ile birlikte dolguyu içerir ve dolgu için kullanılan inorganik malzemeler arasında başlıca talk, mika, vollastonit, cam boncuklar, kaolin, kalsiyum sülfat lifleri vb. bulunur.

Yağış performansı

PBT malzemesinin ham maddeleri üretim sürecinde tamamen reaksiyona giremediğinden, küçük moleküller, oligomerler vb. oluşur ve modifiye edilmemiş PBT malzemesinden yapılan ürünler belirli koşullar altında çökelme gösterir; bu da parçaların etkinliğini etkiler. PBT malzemesi buzdolabı kompresörünün içindeki susturucuda, motor bobin iskeletinde ve klima izolasyon iskeletinde vb. kullanıldığında, özel çalışma koşulları nedeniyle, soğutucu akışkan (Freon, diklorodifluorodiklorometan) içinde çözünmüş çok sayıda küçük molekülün çökelmesi soğutma borusunu kolayca tıkayarak soğutma arızasına neden olur.

PBT, esas olarak reçinenin kendisinin küçük moleküllü zwitteriyonunu ve içinde bulunan az miktarda katkı maddesini çökelterek oluşur. Cam elyafı ve yüksek viskoziteli reçinenin, belirli miktarda adsorban ile doldurulması, PBT çökelme miktarını azaltabilir. Şu anda, PBT çökelmesini değiştirmek için kullanılan başlıca yöntemler arasında inorganik gözenekli malzeme adsorpsiyonu ve bloke edici madde, zincir uzatıcı, 1,4 sikloheksandimetanol (CHDM) ve diğer kimyasal yöntemlerin eklenmesi yer almaktadır.

dielektrik özellikler

Entegre devrelerde, elektromanyetik kalkanlamada ve diğer uygulama alanlarında PBT malzemelerinin dielektrik özellikleri, sinyal iletim hızı, sinyal kaybı vb. konularda önemli bir rol oynamaktadır. Son yıllarda, yalıtım malzemelerinin dielektrik özelliklerine ilişkin daha katı gereksinimler ortaya konulmuş, yalıtım reçine malzemesinin dielektrik sabitinin 2.8'i geçmemesi şartı getirilmiştir. Bununla birlikte, saf PBT malzemelerinin dielektrik özellikleri iletişim gereksinimlerini karşılayamamaktadır; bu nedenle, düşük dielektrik sabiti ve düşük dielektrik kaybına sahip PBT malzemelerinin geliştirilmesi büyük önem taşımaktadır.

Şu anda, PBT'nin dielektrik özellikleri esas olarak düşük dielektrik sabitli kopolimerlerin doldurulması ve karıştırılmasıyla değiştirilmektedir ve yaygın olarak kullanılan dolgu maddeleri politetrafloroetilen tozu ve içi boş cam boncuklardır. Karbon nanotüpler de PBT malzemelerinin dielektrik özellikleri üzerinde belirli bir olumlu etkiye sahiptir, ancak çok yüksek oranda eklenmesi malzemenin dielektrik sabitini ve dielektrik kaybını artırır.

Elektrikli araçların hızlı gelişimiyle birlikte, yüksek voltaj iletiminde kullanılan konektör malzemesinin dielektrik dayanımı gereksinimleri de artmaktadır. PBT'nin ark direnci iyi olmasına ve yüksek hızlı kalıplama işleminin kolayca gerçekleştirilebilmesine rağmen, düşük dielektrik dayanımı nedeniyle elektrikli araçlarda yüksek voltaj iletiminde kullanılamamaktadır. İletken sınıfı veya seramik dolgu maddesi kullanılarak PBT'nin dielektrik özelliklerinde değişiklik yapılarak malzemenin dielektrik dayanımı artırılır ve böylece elektrikli araçların güvenliği sağlanır.