پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) یکی از ترموپلاستیک‌های مهندسی نیمه بلورین و دومین پلی‌استر پر مصرف پس از پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) است. این ماده با ویژگی‌هایی نظیر مقاومت در برابر حلال‌ها، آبرفتگی کم، پایداری ابعادی بالا، مقاومت حرارتی تا 150°C و مقاومت سایشی عالی، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. همچنین با افزودن الیاف شیشه، مقاومت حرارتی آن تا دمای 200°C افزایش می‌یابد.
PBT به دلیل خواص الکتریکی بی‌نظیر و مقاومت دی‌الکتریک بالا، در صنایع برقی و الکترونیکی محبوبیت بسیاری دارد. در این مقاله، با ویژگی‌ها، کاربردها و تولیدکنندگان این پلیمر بیشتر آشنا می‌شویم.
ویژگی‌های فنی پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)
این ترموپلاستیک با برخورداری از خواص برجسته فیزیکی و شیمیایی، گزینه‌ای ایده‌آل برای بسیاری از کاربردهای مهندسی محسوب می‌شود:
- پایداری حرارتی بالا: PBT می‌تواند دمایی تا حدود 150 درجه سانتی‌گراد را تحمل کند و در صورت تقویت با الیاف شیشه، این عدد تا 200 درجه نیز افزایش می‌یابد.
- مقاومت مکانیکی بالا: این پلیمر در برابر ضربه، سایش و تنش‌های مکانیکی مقاوم بوده و بارهای سنگین را به‌خوبی تحمل می‌کند.
- عایق الکتریکی ممتاز: با مقاومت دی‌الکتریک بالا، PBT برای کاربردهای الکتریکی بسیار مناسب است.
- ثبات ابعادی: تغییرات دمایی یا رطوبت تأثیر کمی بر ابعاد قطعات ساخته‌شده با این پلیمر دارند.
- مقاومت شیمیایی گسترده: PBT در برابر اسیدهای ضعیف، بازها، روغن‌ها و بسیاری از حلال‌ها پایدار است.
- قابلیت قالب‌گیری بالا: جریان‌پذیری خوب این ماده باعث می‌شود در قالب‌گیری تزریقی قطعات پیچیده کارآمد باشد.
- قابلیت بازیافت: این ترموپلاستیک را می‌توان مجدداً ذوب کرده و به محصولات جدید تبدیل کرد، که جنبه‌ای زیست‌محیطی به آن می‌بخشد.
- کریستالیزه شدن سریع: فرآیند سرد شدن سریع، زمان تولید قطعه را کاهش می‌دهد.
- جذب آب پایین: باعث حفظ خواص الکتریکی و ابعادی در محیط‌های مرطوب می‌شود.
کاربردهای گسترده پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)
با توجه به خواص فنی قابل توجه، این ترموپلاستیک در طیف وسیعی از صنایع استفاده می‌شود:
- صنایع برق و الکترونیک:
- ساخت کانکتورها، سوکت‌ها، محفظه‌ها، سوئیچ‌ها، بردهای مدار چاپی و قطعات LED
- به دلیل پایداری در برابر حرارت و عایق بودن، در تجهیزات حساس الکتریکی و فیوزها کاربرد دارد
- صنعت خودرو:
- استفاده در تولید قطعاتی مانند چراغ‌های جلو، فن، پمپ، چرخ‌دنده، ترمز، سپر و بخش‌های احتراق موتور
- مقاوم در برابر ارتعاش، حرارت و خزش طولانی‌مدت
- لوازم خانگی و مصرفی:
- بدنه و اجزای جاروبرقی، سشوار، دسته اتو، توسترها، آسیاب‌های برقی و دستگاه‌های برقی کوچک
- مقاوم در برابر رطوبت و ضربه
- قطعات صنعتی:
- تولید یاتاقان، دنده، مهر و موم، واشرها و قطعاتی که نیاز به مقاومت شیمیایی و ابعادی دارند
- تجهیزات نوری و فیبر نوری:
- تولید کابل‌های فیبر نوری و تجهیزات مرتبط به دلیل پایداری مکانیکی و الکتریکی
- صنایع ساختمانی:
- تولید قطعات درب و پنجره، بدنه پروژکتورهای ورزشی و روشنایی فضاهای باز
- کاربردهای تخصصی:
- در صنعت نساجی، برخی گریدهای PBT برای تولید الیاف صنعتی کاربرد دارند
فرآیند تولید پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)
تولید این پلیمر معمولاً از طریق یکی از دو روش زیر انجام می‌شود:
- استریفیکاسیون مستقیم: واکنش بین ترفتالیک اسید (TPA) و بوتان‌دی‌ال (BDO)
- تبادل استری: استفاده از دی‌متیل ترفتالات (DMT) و BDO
مراحل کلیدی شامل:
- تبادل استری/استریفیکاسیون: تشکیل مونومرهای اولیه با حذف آب یا متانول
- پیش‌پلیمریزاسیون: افزایش وزن مولکولی تا سطح متوسط
- پلیمریزاسیون نهایی: رسیدن به پلیمر با جرم مولکولی بالا
- پلیمریزاسیون در حالت جامد (SSP): افزایش بلورینگی و پایداری، مناسب برای گریدهای مهندسی خاص
گریدهای مختلف پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)
بسته به نوع کاربرد، گریدهای متنوعی از PBT توسعه یافته‌اند:
- گرید با پیچش اندک (Low Warp)
- گرید چقرمه (Toughened)
- گرید مقاوم در برابر شعله (Flame Retardant)
- گرید مناسب برای قالب‌گیری تزریقی سریع
مزایا و معایب استفاده از این ترموپلاستیک
مزایا:
- عملکرد مکانیکی و حرارتی فوق‌العاده
- پایداری شیمیایی و الکتریکی در شرایط مختلف
- قابلیت قالب‌گیری دقیق و سریع
- بازیافت‌پذیری و پایداری محیط زیستی
- جایگزین مناسب فلزات سبک در کاربردهای مهندسی
معایب:
- هزینه بیشتر نسبت به پلیمرهایی نظیر پلی‌پروپیلن یا پلی‌اتیلن
- حساس به رطوبت در زمان پردازش (نیاز به خشک‌کردن قبلی)
- حساس به UV و آب داغ (لزوم استفاده از افزودنی‌ها در محیط باز)
- فرآیندپذیری نسبتاً دشوار در صورت عدم کنترل دقیق شرایط تولید
نکات مهم در استفاده صنعتی از پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)
برای بهره‌برداری بهینه از این پلیمر، رعایت موارد زیر الزامی است:
- دمای پردازش کنترل‌شده (230 تا 260°C)
- خشک کردن پیش از استفاده (در دمای 110 تا 130°C به مدت 2 تا 4 ساعت)
- استفاده از قالب و تجهیزات دقیق برای جلوگیری از نقص در قطعه نهایی
- پرهیز از تماس با بازها و اسیدهای قوی
- نگهداری در محیط خشک و بدون نور مستقیم خورشید
- استفاده از تهویه و تجهیزات ایمنی هنگام فرآوری
- بررسی سازگاری افزودنی‌ها پیش از ترکیب
- تنظیم دقیق سرعت و فشار تزریق در فرآیند قالب‌گیری
بازار جهانی پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)
بازار PBT در حال رشد است، به‌ویژه در صنایع خودروسازی، الکترونیک و تجهیزات مخابراتی. با گسترش کاربردهای این ماده در ساخت تجهیزات سبک، مقاوم و پایدار، پیش‌بینی می‌شود سهم آن در صنعت مواد مهندسی افزایش یابد.
تولیدکنندگان معتبر جهانی پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)
از مهم‌ترین شرکت‌های تولیدکننده این ماده در سطح بین‌المللی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- BASF (Ultradur)
- Dupont (Crastin)
- SABIC (Valox, LNP)
- Mitsubishi (Novaduran)
- Lanxess (Pocan)
- Bluestar و Polyram
جمع‌بندی
پلی بوتیلن ترفتالات (PBT) به عنوان یکی از پرکاربردترین پلی‌استرهای مهندسی، به دلیل خواص عالی حرارتی، مکانیکی و الکتریکی، نقش مهمی در صنایع پیشرفته ایفا می‌کند. استفاده صحیح از این ماده نیازمند رعایت دقیق شرایط فرآوری، نگهداری و طراحی مناسب است. قابلیت بازیافت، فرآیندپذیری سریع، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی، PBT را به انتخابی هوشمندانه برای تولید قطعات با عملکرد بالا در طیف وسیعی از کاربردها تبدیل کرده است.
