Nhựa PBT (Polybutylene Terephthalate) là gì?

Nhựa PBT là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật bán kết tinh. Nó có tính chất và thành phần tương tự như polyethylene terephthalate (PET). Nó là một thành viên của họ polyester polymer.

Công thức hóa học (C12H12O4)n
Khối lượng riêng 1.3-1.4 g/cm3
Modun đàn hồi 2-3 GPa
Độ cứng Rockwell M 70-90
Độ bền cách điện 15-30 kV/mm

PBT được sản xuất bằng cách trùng hợp axit terephthalic hoặc dimethyl terephthalate với 1,4-butanediol sử dụng chất xúc tác đặc biệt.

Cấu trúc phân tử của PBT

Cấu trúc phân tử của PBT

Công thức hóa học: (C12H.12O.4)N.

PBT đã đạt được sự quan tâm cho tiềm năng thương mại do một loạt các ứng dụng khác nhau, từ ô tô, điện và điện tử, y tế và nhiều hơn nữa.

Một số nhà sản xuất polybutylene terephthalate lớn trên thế giới:

Nhà Sản Xuất Thương Hiệu
BaSF Ultradur®
Bluestar BLUESTAR PBT
Dupont Crastin®
Lanxess Pocan®
Mitsubishi NOVADURAN®
SABIC LNP™ LUBRICOMP™, VALOX™
Polyram RAMSTER®

Dòng sản phẩm PBT bao gồm nhiều loại khác nhau, rất phù hợp để ép phun.

So với nhựa không gia cố, PBT gia cố sợi thủy tinh thể hiện sự gia tăng gấp hai đến ba lần độ bền kéo, uốn cong và nén. Các lớp PBT chưa được lấp đầy có một lượng lớn các chất lỏng nhớt tan chảy. Điều này giúp cho quá trình xử lý trong kỹ thuật ép phun và đùn (từ thổi tan chảy sợi PBT đến sản xuất que và tấm, ống đệm sợi quang hoặc lót sợi cáp phanh).
Các phiên bản PBT kháng cháy và PBT bôi trơn thường ở hai loại: không gia cường và có gia cường sợi thủy tinh. So với nhựa không gia cường, lớp gia cường thủy tinh làm tăng gấp 2 đến 3 lần độ bền kéo, uốn cong và nén.

Việc sử dụng rộng rãi PBT cũng được thể hiện bằng sự chấp thuận bởi các tổ chức và lĩnh vực khác nhau, bao gồm sự chấp thuận của VDE hoặc UL cho thị trường điện và điện tử hoặc sự chấp thuận của FDA cho thị trường dinh dưỡng và y tế.

Đặc tính kỹ thuật của PBT

PBT là một polymer có các tính chất về điện và cơ học vượt trội.

  • Có khả năng chống dính bẩn
  • Là một loại vật liệu nhẹ giúp giảm trọng lượng và tiết kiệm chi phí
  • Có các đặc tính cơ học ngắn hạn tuyệt vời, ví dụ như độ bền cao, độ dẻo dai và độ cứng cũng như khả năng chịu lực tác động tốt
Chỉ Tiêu Giá Trị
Elongation at Break (Độ giãn dài tới đứt) 5-300%
Elongation at Yield (Độ giãn dài đến điểm năng suất) 3.5-9%
Flexibility (Flexural Modulus) (Hệ số uốn) 2-4 GPa
Hardness Rockwell M (Độ cứng – test Rockwell M) 70-90
Hardness Shore D (Độ cứng – test Shore D) 90-95
Stiffness (Flexural Modulus) (Độ cứng – Modun uốn) 2-4 GPa
Strength at Break (Tensile) (Lực tại điểm đứt – Độ bền kéo) 40-50 MPa
Toughness (Notched Izod Impact at Room Temperature) (Độ bền dai) 27-999 J/m
Toughness at Low Temperature (Notched Izod Impact at Low Temperature) (Độ bền dai ở nhiệt độ thấp) 27-120 J/m
Young Modulus (Modun đàn hồi) 2-3 GPa
  • Nó có khả năng chống biến dạng theo thời gian tốt, ổn định cấu trúc và hấp thụ độ ẩm thấp
Coefficient of Linear Thermal Expansion (Hệ số giãn dài /nhiệt) 6-10 x 10-5 /°C
Shrinkage (Sự co rút) 0.5-2.2%
Water Absorption 24 hours (Hấp thụ nước  24 giờ) 0.1-0.2%
  • Độ bền tốt dưới nhiệt và / hoặc môi trường hóa chất, đặc biệt là trong các ứng dụng ô tô
  • Nhiệt độ biến dạng của PBT cao và xếp hạng chỉ số nhiệt độ cao giúp các thành phần chịu được cả các tác động của nhiệt trong thời gian ngắn và trong thời gian dài
  • PBT giúp bảo vệ các linh kiện điện và điện tử với điện trở cực cao và độ bền điện môi cao, bảo vệ khỏi sự rò rỉ và sự cố trong mạch điện
Chỉ Tiêu Giá Trị
Arc Resistance (Điện trở hồ quang) 124-190 sec
Dielectric Constant (Hằng số điện môi) 2.9-4
Dielectric Strength (Độ bền cách điện) 15-30 kV/mm
Dissipation Factor (Hệ số hao tán) 10-200 x 10-4
Volume Resistivity (Điện trở suất khối) 14-17 x 1015 Ohm.cm
  • Độ tổn hao điện môi thấp làm giảm thiểu sự hấp thụ năng lượng khi sử dụng điện tử tần số cao
  • Khi cần thiết, PBT luôn có sẵn các lớp chống cháy thích hợp

Chỉ Tiêu Giá Trị
Fire Resistance (LOI) (Chống cháy) 20-24%
Flammability UL94 (Sự bắt cháy) HB

Ưu điểm & Nhược điểm của PBT

Ưu điểm:

  • Khả năng chống biến dạng theo thời gian ở nhiệt độ ổn định và tăng dần
  • Ngăn chặn bức xạ UV và sự lão hóa do nhiệt
  • Đáp ứng yêu cầu của nhiều cơ quan và tổ chức cho các ứng dụng trong thực phẩm, y tế và nước uống, cũng như các thông số kỹ thuật hiệu suất chuyên biệt
Chỉ Tiêu Giá Trị
Density (Khối lượng riêng) 1.3-1.4 g/cm3
Glass Transition Temperature (Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh) 55-65°C
Thermal Insulation (Thermal Conductivity) (Cách nhiệt) 0.21 W/m.K

PBT có khả năng chống hóa chất mạnh mẽ đối với một loạt các hóa chất như axit pha loãng, rượu, hydrocarbon thơm, ketones, dung môi, dầu và mỡ, v.v. Điều này làm cho nó phù hợp để sử dụng để sản xuất các bộ phận nhựa tiếp xúc với dung môi hữu cơ, xăng, dầu và do đó tránh xói mòn sau thời gian.
Bằng cách kết hợp chất độn, vật liệu gia cố và phụ gia trong quá trình kết hợp, tính chất vật liệu có thể được điều chỉnh theo yêu cầu. Chất ổn định UV loại benzotriazole thường được sử dụng với PBT vì nó ít có màu và mang lại sự ổn định màu sắc tốt.

Nhược điểm

  • Độ co rút cao
  • Khả năng chống thủy phân kém (nhạy cảm với nước nóng)
  • Dễ bị biến dạng do co rút không đồng đều
  • PBT không được gia cố chịu va đập có khía kém.
  • Nhiệt độ biến dạng thấp (60°C /140°F) so với các vật liệu cạnh tranh khác

Hỗn hợp PBT với PC, PET và các loại nhựa nhiệt dẻo khác

Trong khi dựa trên những lợi thế cơ bản của PBT, hỗn hợp polyester được “thiết kế có mục đích” để đáp ứng các thông số kỹ thuật hiệu suất đòi hỏi khắt khe. Hỗn hợp polyester:

  • Cung cấp các đặc tính kỹ thuật của nhựa như dễ uốn, kháng hóa chất. Cung cấp cho các nhà thiết kế tính năng dẻo dai mà không ảnh hưởng đến hiệu suất cơ học hoặc khả năng chống chọi thời tiết.
  • Vẫn giữ được độ dẻo ở nhiệt độ -40°C, và vẫn giữ được độ cứng với sức nóng ở bên trong xe oto. Với những yêu cầu khắt khe của các thiết bị an toàn như cửa túi khí và thùng chứa, cần phải sử dụng những dòng đặc biệt của nhựa này.
  • Là sự kết hợp của độ dẻo, cách điện tốt, độ bền điện môi và khả năng kháng hóa chất tốt (dầu, mỡ và nhiên liệu) trong khi vẫn đáp ứng các tiêu chí sốc nhiệt. PBT có thể được sử dụng trong các hộp phân phối điện dưới mui xe và hệ thống đánh lửa không có hộp phân phối, v.v.
  • Dòng chống chịu thời tiết được sử dụng trong các ứng dụng điện ngoài trời, chẳng hạn như các trường hợp nối. Công nghệ chống cháy polyester cũng có thể được sử dụng trong các hỗn hợp này.

Hỗn hợp Polycarbonate / Polybutylene Terephthalate (PC / PBT): PC và PBT có độ bền kéo và độ bền uốn tương đương. Trong hỗn hợp polycarbonate / polybutylene terephthalate (PC / PBT):

  • Thành phần polycarbonate làm tăng khả năng chống va đập, chịu nhiệt và độ cứng, trong khi
  • Thành phần polybutylene terephthalate cung cấp khả năng kháng hóa chất

Hỗn hợp polycarbonate / polybutylene terephthalate: Duy trì độ dẻo dai của chúng ngay cả ở nhiệt độ thấp và cung cấp khả năng kháng dầu và chống chịu thời tiết. Sự hiện diện của polycarbonate làm giảm khả năng chống độ ẩm của polybutylene terephthalate trong hỗn hợp.

  • PC pha trộn cho thấy độ đàn hồi cao hơn so với PC riêng lẻ.
  • Pha trộn một lượng nhỏ polyester có thể cải thiện độ đàn hồi linh hoạt của PC
  • Khả năng chịu lực của PC riêng lẻ cao hơn, vì vậy thuộc tính này của PC giúp cải thiện đáng kể cho tất cả các hỗn hợp giàu polyester
  • Hỗn hợp PC / PBT có khả năng trộn lẫn kém so với các hỗn hợp PC / polyester khác.
Điểm mạnh Hạn chế
  • Độ bền rất cao
  • Khả năng chịu nhiệt tốt, từ -40°C -140°C
  • Khả năng chịu thời tiết tuyệt vời
  • Khả năng chống tia cực tím (UV) tốt
  • Giữ màu cao
  • Đáp ứng tiêu chuẩn của FDA
  • Không thích hợp cho thiết kế tấm mỏng, do có hệ số chảy trung bình
  • Đục
  • Độ co ngót cao
  • Bị tác động bởi kiềm, este, ketones và hydrocarbon halogen hóa

Bởi vì hỗn hợp PC / PBT cung cấp độ dẻo dai tuyệt vời và khả năng chống nứt do tiếp xúc dầu nhớt và các chất lỏng bôi trơn, được tìm thấy trong các ứng dụng như ô tô / vận chuyển (tấm chắn trước xe, tay nắm cửa, mui xe máy kéo), hàng gia dụng / hàng tiêu dùng (vỏ cưa xích, vỏ khoan điện) và một số mặt hàng khác (vỏ điện, thanh đệm kính đôi, v.v.).

Hỗn hợp Polyethylene terephthalate / Polybutylene Terephthalate (PET / PBT): Khi PBT được trộn với 15-25% polyetylen mật độ thấp, việc xử lý và tính chất cơ học có thể được tăng cường cũng như giảm hấp thụ độ ẩm.

Ứng dụng của Polybutylene Terephthalate (PBT) và các loại nhựa hỗn hợp của PBT

PBT cung cấp nhiều lợi ích cho cả nhà thiết kế và nhà sản xuất. Tính linh hoạt của PBT làm cho nó trở thành một ứng cử viên cho một loạt các ứng dụng sau đây:

PBT cho phụ tùng bên ngoài và nội thất ô tô

Sự kết hợp của các tính chất cơ học cao, khả năng cách điện, ổn định nhiệt tốt và khả năng kháng hóa chất vượt trội tạo ra nhiều ứng dụng cho ngành ô tô cho cả PBT và các hỗn hợp của nó. Polymer cho độ bền tốt dưới tác động của nhiệt và môi trường hóa chất khắc nghiệt, đặc biệt là trong các ứng dụng ô tô. PBT có thể được tìm thấy trong các bộ phận nội và ngoại thất ô tô, đặc biệt nhất là trong các bộ phận hệ thống điện tự động.

Các ví dụ điển hình bao gồm:

  • Nắp gạt nước kính chắn gió
  • Vỏ gương
  • Lỗ thông hơi
  • Tay cầm và quạt
  • Bộ phận của hệ thống nhiên liệu
  • Đầu nối, vỏ cảm biến và hộp cầu chì
  • Linh kiện động cơ và các bộ phận hệ thống đánh lửa
Phụ tùng Ô tô làm bằng nhựa PBT

Phụ tùng Ô tô làm bằng nhựa PBT

Ứng dụng hỗn hợp PBT

 Chúng được sử dụng phổ biến nhất ở ngoại thất xe và trong các ứng dụng cho sự an toàn bao gồm vỏ túi khí, kẹp phanh, thùng nhiên liệu, lót cáp và hộp phân phối điện.

PBT “Bảo vệ” chống lại các sự cố trong ứng dụng điện tử

Khả năng cách điện cực cao và độ bền điện môi cao của PBT giúp bảo vệ các linh kiện điện và điện tử bằng cách bảo vệ chống rò rỉ và sự cố trong mạch điện. Nhiều dòng được thiết kế cho các bộ phận điện và điện tử đã đem lại vô số ứng dụng trong việc sử dụng điện và báo tín hiệu.

Phụ tùng Ô tô làm bằng nhựa PBT

Phụ tùng Ô tô làm bằng nhựa PBT

  • Công tắc, bộ ngắt mạch
  • Ổ cắm điện cho các tấm xây dựng mô-đun
  • Lót cáp và ống đệm cáp quang
  • Đầu nối, vỏ cảm biến, ổ cắm chip
  • Máy biến áp cách nhiệt
  • Bảng mạch đầu cuối

Ứng dụng hỗn hợp PBT

Các hỗn hợp cũng đã được sử dụng trong các đầu nối, công tắc và vỏ xe hạng nặng cũng như trong vỏ nối đường dây điện thoại.

Độ bền cơ học cao làm cho PBT thích hợp cho các ứng dụng công nghiệp

PBT cung cấp các tính chất cơ học ngắn hạn tuyệt vời, chẳng hạn như:

  • Độ bền cao
  • Độ cứng cao
  • Chịu lực tác động tốt

Thông thường, các ứng dụng công nghiệp yêu cầu các bộ phận chắc chắn, có tuổi thọ dài, thường trong điều kiện khắc nghiệt

Trong số các ứng dụng đa dạng là đế đèn huỳnh quang, cảm biến đèn đường, vỏ máy bơm và cánh quạt, phương tiện lọc, các sợi mono và các bộ phận trong việc đóng gói.

Với việc bổ sung độ bền cao, hỗn hợp của PBT đã được sử dụng trong vỏ bộ lọc không khí, thùng nhiên liệu nhỏ, mui xe và tấm chắn, vỏ dụng cụ điện và các thành phần của chuỗi băng tải.

Ứng dụng hàng tiêu dùng

Nhiều ứng dụng tiêu dùng đã nhận được lợi ích từ tính linh hoạt của nhựa PBT, đặc biệt là những ứng dụng yêu cầu độ bền và liên quan đến việc tiếp xúc với nhiệt độ cao, cách điện, thường được tìm thấy chẳng hạn như Strong các thiết bị và dụng cụ cầm tay nhỏ.
Đối với PBT, các ứng dụng điển hình bao gồm tay cầm và giá đỡ cho các dụng cụ bằng sắt, tay nắm cửa lò nướng, vỏ, giá đỡ động cơ và tấm chắn cửa. Do hiệu suất và hình thức của nó, PBT cũng có thể được tìm thấy trong đồ nội thất văn phòng.

PBT so với các loại nhựa khác

So với PET, PBT có:

  • Điểm nóng chảy thấp hơn
    • PBT: (223°C [433°F])
    • PET: (255°C [491°F])
  • Độ bền và độ cứng thấp hơn
  • Nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh thấp hơn
  • Khả năng chống va đập tốt hơn

PBT thường được ưa thích hơn PET. Tính chất của nó là hệ số nóng chảy tuyệt vời kết hợp với tính kết tinh nhanh của nó làm cho nó hiệu quả hơn về mặt chi phí trong các ứng dụng ép phun. Trong một số lĩnh vực, PBT đang thay thế các loại nhựa nhiệt dẻo tinh thể khác như polypropylene (PP), nylon và acetal vì nhu cầu cải thiện hiệu suất.

PBT có thể cạnh tranh với nhiều vật liệu kỹ thuật vô định hình như polysulfone (PSU) và polycarbonate (PC) trong một số ứng dụng.

Phương pháp xử lý PBT

Các dòng PBT thường được xử lý chủ yếu bằng cách ép phun ở nhiệt độ từ 230°C đến 270°C, nó cũng có thể được xử lý bằng cách ép đùn, thổi khuôn…. PBT không gia cố cũng được sử dụng trong các quá trình đùn và kéo sợi đặc biệt.
Một loạt các loại PBT cũng được cung cấp cho các sản phẩm khác bao gồm: thanh profile, ống và sợi, sản xuất vải không dệt spunbond.

Nhiệt độ gia nhiệt tối ưu là 250-275 ° F trong 2-4 giờ sẽ tạo ra kết quả tốt nhất.

Chỉ tiêu Giá trị
Ductile / Brittle Transition Temperature (Nhiệt độ chuyển tiếp Dễ uốn/ Giòn) -40°C
HDT @0.46 Mpa (67 psi) (Nhiệt độ biến dạng tại 0.46 MPa) 115-150°C
HDT @1.8 Mpa (264 psi) (Nhiệt độ biến dạng tại 1.8 MPa) 50-85°C
Max Continuous Service Temperature (Nhiệt độ vận hành liên tục tối đa) 80-140°C
Min Continuous Service Temperature (Nhiệt độ vận hành liên tục tối thiểu) -40°C

Điều kiện ép phun

  1. Trước khi ép phun, nên sấy khô trước để kiểm soát độ ẩm dưới 0,02%
  2. Nhiệt độ khuôn: 40-80 °
  3. Co rút khuôn: Nhiệt độ khuôn càng cao, độ co càng lớn
    • Loại rỗng: 1,4-2,0%
    • Loại gia cố sợi thủy tinh gia cố: 0,4-0,6%
  4. Áp suất phun: 100-140 MPa / 1000-1400 Bar
  5. Vít: Vít ba vùng được phân loại với tỷ lệ L / D là 15-20 và tỷ lệ nén 2,5-3,0

PBT có thể được nối với nhau bằng một số cách khác nhau: song siêu âm, tấm nóng, ma sát hoặc bằng cách hàn khí nóng. PBT cũng có thể được nối với nhau bằng chất kết dính hai thành phần.

Tham khảo: https://omnexus.specialchem.com