Estado de la investigación y aplicación de la modificación de plásticos de ingeniería PBT

PBT Es un poliéster saturado lineal cristalino, elaborado mediante policondensación a partir de ácido tereftálico (PTA) o tereftalato de dimetilo (DMT) y 1,4-butanodiol (BDO). Presenta buenas propiedades mecánicas y una estructura molecular simétrica que permite un apilamiento compacto, alta cristalinidad y rápida cristalización a baja temperatura. El procesamiento de piezas de PBT facilita el moldeo por flujo y reduce los costos de producción. Además, el PBT ofrece resistencia a la humedad, la abrasión y el aceite, entre otras ventajas, y una baja fluencia.

Dado que el PBT contiene componentes cristalinos y no cristalinos, es fácil modificarlo añadiendo otras sustancias. Sin embargo, el PBT también es fácil de quemar, y el contacto con refrigerantes con pequeñas moléculas precipita, lo que limita sus propiedades dieléctricas y sus componentes de paredes delgadas, propensos a deformaciones y otros defectos. Para compensar la falta de rendimiento de la resina PBT pura, se han realizado investigaciones sobre su modificación.

1. Máquina de extrusión de plásticos de ingeniería PBT Estado actual de la investigación de modificaciones

En los últimos años, las empresas relevantes han desarrollado diversas aplicaciones de nuevas tecnologías y nuevos productos, y los plásticos de ingeniería PBT se han orientado hacia un alto rendimiento, funcionalidad y diversificación. Para satisfacer las necesidades del sector industrial, la modificación del PBT ha sido favorecida por el mercado. Actualmente, la modificación por copolimerización, la modificación del relleno de materiales inorgánicos, la tecnología de nanocompuestos, la modificación por mezcla y otros métodos se utilizan principalmente a nivel nacional e internacional para mejorar el rendimiento integral del PBT. La investigación sobre la modificación de materiales PBT se centra principalmente en la alta resistencia, alta resistencia a la llama, baja deformación, baja precipitación y baja dielectricidad, entre otros.

Las propiedades mecánicas

La resistencia a la tracción, la resistencia a la flexión y el módulo de flexión de la resina PBT pura son bajos, por lo que su uso industrial no es común y requiere modificaciones para mejorar sus propiedades mecánicas. La fibra de vidrio ofrece ventajas como una gran aplicabilidad, un proceso de llenado sencillo y un bajo coste. La adición de fibra de vidrio al PBT permite aprovechar las ventajas originales de la resina PBT, mejorando significativamente la resistencia a la tracción, la resistencia a la flexión y la resistencia al impacto con entalla de los productos PBT.

Además de la fibra de vidrio, se pueden introducir otras fibras para mejorar las propiedades mecánicas del PBT. Zeng Deming et al. utilizaron basalto de corte corto para mejorar la resina de PBT. Gracias a su función como agente de acoplamiento, el basalto puede ser más compatible con el PBT y mejorar eficazmente las propiedades mecánicas de los compuestos de PBT.

Propiedades retardantes de llama

El grado de combustión vertical de la máquina de peletización de PBT puro solo alcanza el nivel HB. Es fácil de quemar y quema por goteo continuo. La llama se propaga fácilmente. Su aplicación en automóviles, electrodomésticos, textiles y otros sectores es limitada. Para la modificación ignífuga, se suelen añadir retardantes de llama halogenados y no halogenados al PBT. Estos últimos liberan humos tóxicos que contienen haluro de hidrógeno al quemarse, lo cual es perjudicial para la salud humana y el medio ambiente. Algunos retardantes de llama halogenados han sido prohibidos en la Unión Europea. La modificación ignífuga del PBT utiliza principalmente retardantes de llama de fósforo e inorgánicos.

Al modificar el material con retardantes de llama inorgánicos, añadir demasiado contenido puede reducir las propiedades mecánicas del material. Sin embargo, el retardante de llama de fósforo no presenta este defecto y presenta baja emisión de humo, baja toxicidad y altas propiedades retardantes de llama. Los retardantes de llama de fósforo suelen combinarse con compuestos nitrogenados para lograr un sistema retardante de llama más eficiente. Durante la combustión, los retardantes de llama de fósforo generan anhídrido fosfórico para la carbonización por deshidratación del combustible. La capa de carbono puede reducir la conducción de calor y retrasar o prevenir la producción de gases combustibles. Tras el calentamiento, el anhídrido fosfórico forma un material fundido que cubre la superficie del material combustible, impidiendo su liberación.

Deformación por deformación

El deslizamiento molecular relativo del material PBT es fácil de orientar y cristalizar, lo que provoca una gran contracción del material y provoca deformación por deformación en las piezas de PBT, especialmente en las de paredes delgadas y grandes. En el caso del PBT reforzado con fibra de vidrio, debido a la adición de fibras de vidrio anisotrópicas, la tasa de contracción del material varía en diferentes direcciones durante el moldeo por inyección, lo que aumenta la deformación por deformación de las piezas. Esto no solo afecta la calidad superficial de los productos plásticos y el rendimiento de la instalación, sino que también afecta la resistencia del plástico.

Para la deformación de piezas de PBT, además de mejorar la forma de las piezas, el diseño del molde y los parámetros del proceso de moldeo también pueden modificarse para ralentizar la deformación de los materiales PBT. En los últimos años, la deformación de los materiales PBT se ha mejorado principalmente mediante el relleno inorgánico y la mezcla de oro. El relleno inorgánico incluye relleno inorgánico simple y relleno combinado con fibra de vidrio, y los materiales inorgánicos utilizados para el relleno incluyen principalmente talco, mica, wollastonita, perlas de vidrio, caolín, filamentos de sulfato de calcio, etc.

Rendimiento de la precipitación

Dado que las materias primas de PBT no pueden reaccionar completamente durante el proceso de producción, se generan pequeñas moléculas, oligómeros, etc., y los productos fabricados con PBT sin modificar precipitan bajo ciertas condiciones, lo que afecta la eficacia de las piezas. Cuando se utiliza PBT en el silenciador del compresor del refrigerador, el esqueleto de la bobina del motor y el esqueleto de aislamiento del aire acondicionado, etc., debido a las condiciones especiales de trabajo, la precipitación de una gran cantidad de pequeñas moléculas en el refrigerante (freón, diclorodifluorodiclorometano) disuelto en el tubo de refrigerante puede obstruirlo fácilmente, provocando fallos en el sistema de refrigeración.

El PBT precipita principalmente el zwitterión molecular pequeño de la propia resina y una pequeña cantidad de aditivos que contiene. El uso de fibra de vidrio y resina de alta viscosidad, junto con una cierta cantidad de adsorbente, puede reducir la precipitación de PBT. Actualmente, la principal forma de adsorción es el material poroso inorgánico, junto con la adición de un agente bloqueante, extensor de cadena, 1,4-ciclohexanodimetanol (CHDM) y otros métodos químicos para la modificación de la precipitación de PBT.

Propiedades dielectricas

En los materiales PBT utilizados en circuitos integrados, apantallamiento electromagnético y otros campos de aplicación, las propiedades dieléctricas, como la velocidad de transmisión de la señal y la pérdida de señal, desempeñan un papel importante. En los últimos años, se han impuesto requisitos más estrictos a las propiedades dieléctricas de los materiales aislantes, y la constante dieléctrica de las resinas aislantes no debe superar 2.8. Si bien las propiedades dieléctricas de los materiales PBT puros no cumplen con los requisitos de las comunicaciones, el desarrollo de materiales PBT con baja constante dieléctrica y baja pérdida dieléctrica es de gran importancia.

Actualmente, las propiedades dieléctricas del PBT se modifican principalmente mediante el relleno y la mezcla de copolímeros de baja constante dieléctrica. Los rellenos más comunes son el polvo de politetrafluoroetileno y las perlas de vidrio huecas. Los nanotubos de carbono también tienen un cierto efecto positivo en las propiedades dieléctricas de los materiales PBT, pero la adición de un contenido demasiado alto de la constante dieléctrica del material aumenta la pérdida dieléctrica.

Con el rápido desarrollo de los vehículos eléctricos, los requisitos de rigidez dieléctrica del material del conector para la transmisión de alta tensión son más altos. Si bien la resistencia al arco eléctrico del PBT es buena y fácil de moldear a alta velocidad, su baja rigidez dieléctrica no es viable en vehículos eléctricos para la transmisión de alta tensión. Mediante la modificación de las propiedades dieléctricas del PBT con conductores o rellenos cerámicos, se mejora la rigidez dieléctrica del material y se garantiza la seguridad de los vehículos eléctricos.