Разновидности инженерных пластиков. Полибутилентерефталат (PBT). Часть 2

ПБТ получают как из терефталевой кислоты, так и из диметилтерефталата с 1,4-бутандиолом. Большинство коммерческих сортов ПБТ изначально разрабатываются с использованием ДМТ, поскольку процесс с терафталевой кислотой генерирует большее количество побочного продукта тетрагидрофурана, и ДМТ легче очищать, чем терафталевую кислоту. Кроме того, более высокая растворимость ДМТ обеспечивает удобство обращения и более высокие скорости реакции на стадии переэтерификации с более низкой температурой кипения метанола, а не воды. Процесс ДМТ дает меньшие количества ТГФ, побочного продукта, образованного необратимой катализируемой кислотой дегидратацией 1,4-бутандиола, по сравнению с процессом с терафталевой кислотой. Однако в коммерческом непрерывном процессе все больше и больше процессов переходят на терафталевую кислоту в качестве сырья. В недавно разработанном процессе образование побочного продукта ТГФ в значительной степени уменьшено до приблизительно 13 мол.% по сравнению с 6 мол.% при процессе DMT.

Процесс с терафталевой кислотой имеет экономические выгоды, заключающиеся в более низкой стоимости сырья по сравнению с DMT. Процесс коммерчески осуществим, поскольку побочный продукт ТГФ легче отделить от воды (при использовании терафталевой кислоты), чем от метанола (процесс DMT), а потребление энергии и инвестиционные затраты ниже для процесса с терафталевой кислотой. Некоторые производители производят различные сорта полимеров с различной молекулярной массой путем полимеризации в расплаве. Но другие, особенно те, которые имеют непрерывную установку, делают пару низкомолекулярных и высокомолекулярных сортов, и во время следующего смешивания получают диапазон классов с разной молекулярной массой, комбинируя различные соотношения этих низких и высоких молекулярных весов. В промышленном непрерывном процессе сочетание смол с низкой и высокой вязкостью для промежуточных классов вязкости имеет больше практических преимуществ по сравнению со всеми классами вязкости в реакторе полимеризации.

Помимо стекловолокна, для армирования используются стеклянные чешуйки, дробленое стекло и другие минеральные наполнители. Модуль изгиба и прочность PBT могут быть значительно увеличены за счет армирования короткими стеклянными волокнами. Поверхностно-обработанные стеклянные волокна диаметром от 9 до 14 мкм и длиной от 3 до 6 мм обычно вводят в ПБТ во время смешивания в расплаве. Во время процесса смешивания и формования расплава происходит разрушение стекловолокна, что приводит к среднему размеру от 0,2 до 0,4 мм в формованном продукте. Свойства коротких марок, армированных стекловолокном, показывают гораздо более высокий модуль упругости при изгибе и прочность на растяжение, но меньшее удлинение при разрыве по сравнению с незаполненным PBT. Армирующие элементы из стекловолокна имеют некоторые недостатки, такие как уменьшение потока, плохой внешний вид поверхности и увеличение плотности деталей. При этом общие значения усадки армированных стекловолокном материалов уменьшены. Обычно армированные стеклянные волокна не случайно ориентированы в формованном образце и поэтому приводят к некоторой анизотропии направленной части.

Значения усадки элементов из PBT различны в направлении потока и в перпендикулярном направлении, с наибольшей ориентацией в направлении потока, что может привести к проблемам деформации. Стабильность размеров и анизотропия являются основными причинами, по которым были разработаны сорта PBT c минеральными наполнителями, армированные стекловолокном или другим веществом. Обычными минеральными наполнителями являются тальк, слюда, кремнезем, глина, волластонит, стеклянные шарики, стеклянная крошка и измельченное стекловолокно. Минеральные наполнители добавляются в ПБТ для улучшения жесткости и стабильности размеров, а также для уменьшения усадки. Минеральное армирование увеличивает модуль упругости при изгибе и прочность, но уступает армированным волокнами соединениям. Минеральные наполнители уменьшают значения термической усадки в зависимости от величины нагрузки и добавляются для повышения стабильности размеров. Комбинации минеральных наполнителей из стекловолокна и пластинчатой формы, гибридных марок, часто используются для баланса характеристик коробления и механических свойств. Эти свойства находятся между свойствами усиленных стекловолокном и минералами материалов.