ПОЛИБУТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ: свойства и способы получения
Полибутилентерефталат представляет собой полиэфир, формула которого представлена ниже.
Это твердый бесцветный полимер; среднечисловая молекулярная масса (27-40)• 103; коэффициент полидисперсности , где и - среднемассовая и среднечисловая молекулярной массы соответственно. Уравнение зависимости характеристич. вязкости [h] от среднечисловой мол. массы П.: [h] = 2,1 х х 10-4• [определение в смеси (1:1) фенола и тетрахлорэтана при 250C].
В отличие от полиэтилентерефталата, полибутилентерефталат - быстро кристаллизующийся полимер; максимальная степень кристалличности 60%. Обладает высокой прочностью, жесткостью и твердостью, стоек к ползучести, хороший диэлектрик.
Данный полиэфир обладает хорошими антифрикционными свойствами. Коэффициент трения у полибутилентерефталата значительно меньше, чем у поли-e-капроамида и полиформальдегида.
В отличие от полиамидов, у полибутилентерефталата, благодаря незначительному водопоглощению, сохраняются в условиях повышенной влажности высокие электроизоляционные и механические свойства. При длительном контакте с водой и водными растворами солей (напр., NaHCO3, Na2CO3, NaHSO3, KCl) полиэфир подвергается гидролитической деструкции: скорость процесса при комнатной температуре ничтожно мала, но возрастает при повышенных температурах (от 800C).
Так, в таблице ниже приведены некоторые свойства данного полимера.
Таблица 1
Физико-химические свойства полибутилентерефталата
Плотн. (при 23 0C), г/см3 | 1,31 | |
| T. пл.., 0C | 224-230 | |
| T. стекл., 0C | 40-50 | |
| Водопоглощепие за 24 ч (23 0C), % по массе | 0,06 | |
| Равновесное влагосодержание (23 0С, 50%-ная относит. влажность воздуха), % по массе | 0,2 | |
| Предел текучести при растяжении, MПа | 46-60 | |
| Относит. удлинение, % | 50-250 | |
| Модуль упругости при растяжении, MПа | (25-28)·103 | |
| Изгибающее напряжение при значении прогиба, равном 1,5 толщины образца, МПа | 75-90 | |
| Твердость по Бринеллю, МПа | 140-160 | |
| Твердость по Роквеллу (шкала M) | 104 | |
| Твердость по Шору (шкала D) | 79-80 | |
| Ударная вязкость по Шарпи, кДж/м2 | ||
| образец без надреза | не разрушается | |
| образец с надрезом | 2,5-5,5 | |
| T. размягч. при изгибе (нагрузка 1,82 МПа), 0С | 60 | |
| Температурный коэф. объемного расширения, 0C-1 (от -40 до 40 0C) | 0,7·10-4 | |
| 48-50 | |
| 2·1016 | |
| ε (при 1 МГц) | 2,8-2,9 | |
| 0,017-0,023 | |
| Кислородный индекс, % | 22-23 |
Источник: Полиэфирные волокна, M., 1976, автор: Петухов Б.В.
Полибутилентерефталат растворим в смесях фенола с хлорированными алифатическими углеводородами, в м-крезоле. Не растворим в алифатических и перхлорированных углеводородах, спиртах, эфирах, жирах, растительных и минеральных маслах и различных видах моторного топлива. При 60˚C ограниченно стоек в разбавленныз кислотах и разбавленных щелочах, но разрушается в концентрированных минеральных кислотах и щелочах. По стойкости к действию химических реагентов и растрескиванию под напряжением превосходит поликарбонаты.
Для модифицирования свойств в полибутилентерефталат вводят (в кол-ве 2-80%) наполнители (стекловолокно, углеродное волокно, мел, BaSO4, тальк, графит и др.), антипирены (бромсодержащие органические вещества в сочетании с Sb2O3), полимеры (полиэтилентерефталат, поликарбонаты, термоэластопласты), красители.
Так, сравнительные свойства с другими инженерными термопластами приведены в нижеследующей таблице.
Таблица 2
Сравнительные свойства ПБТ с другими инженерными термопластами
Показатели | ПЭТ | ПТТ* | ПБТ | ПА 6 | ПА 66 |
| Точка плавления, ° С | 260 | 228 | 224 | 220 | 265 |
| Температура стеклования, ° С | 70- 80 | 45 -55 | 20-40 | 40-80 | 50- 90 |
| Плотность аморфных областей, г/см3 | 1,335 | 1,277 | 1,286 | 1,11 | 1,09 |
| Плотность кристаллических областей, г/см3 | 1,455 | 1,387 | 1,39 | 1,23 | 1,24 |
| Условный индекс скорости кристаллизации | 1 | - | 15 | 5 | 12 |
| * [политриметилтерефталат (или полипропилентерефталат, ПТТ)] | |||||
Данный полиэфир перерабатывают преимущественно литьем под давлением, значительно реже экструзией. Важное преимущество данного вещества перед другими термопластами (полиэтилентерефталатом, поликарбонатами, полисульфонами) - хорошие технологические свойства, связанные с высокой скоростью кристаллизации при низких температурах (30-1000C) и высокой текучестью расплава.
Литьевым полибутилентерефталатом и композиционными материалами на его основе заменяют металлы (цинк, бронзу, алюминий) и реактопласты в производстве деталей электротехнического (высоковольтные детали систем зажигания, штепсельные разъемы, держатели щеток, корпуса катушек реле и т.д.), конструкционного (например, корпуса, обоймы, шестерни, подшипники) и декоративного (детали отделки, жалюзи и др.) назначений в автомобилестроении, электротехнике, электронике, бытовой технике.
Из экструзионного полибутилентерефталата изготовляют пленки, стержни, трубки, профили, волокно.
Получение полибутилентерефталата
Данный полиэфир получают в две стадии по периодической или непрерывной схеме. На первой стадии синтезируют бис-(4-гидроксибутил)терефталат, на второй - проводят поликонденсацию.
Бис-(4-Гидроксибутил)терефталат получают этерификацией терефталевой кислоты или переэтерификацией диметилтерефталата (этот метод преобладает в промышленности) 1,4-бутиленгликолем по схеме:
Катализаторы процесса – титансодержащие соединения, в частности тетрабутоксититан (3•10-4 моль/моль терефталата). Поликонденсацию бис(4-гидроксибутил)терефталата проводят в вакууме при 240-2500C; кат.-Ti(OC4H9)4 . Расплав полибутилентерефталата выдавливают из автоклава, охлаждают водой и дробят на гранулы цилиндрической формы. Гранулят сушат в вакуумных или воздушных сушилках.
Свойства ПБТ в сравнении с другими конструкционными термопластами
Представим сравнительную таблицу свойств с другими конструкционными полимерами.
Физико-химические свойства ПБТ в сравнении с другими инженерными пластиками
Показатель | ПЭТФ | ПТТФ* | ПБТ | ПА 6 | ПА 6,6 |
| материал | |||||
| Температура плавления, (°С) | 260 | 228 | 224 | 220 | 265 |
| Температура стеклования, (°С) | 70-80 | 45-55 | 20-40 | 40-80 | 50-90 |
| Плотность (аморфный полимер), (г/см3) | 1,335 | 1,277 | 1,286 | 1,11 | 1,09 |
| Плотность (кристаллический полимер), (г/см3) | 1,455 | 1,387 | 1,39 | 1,23 | 1,24 |
| Индекс скорости кристаллизации | 1 | 10 | 15 | 5 | 12 |
В отличие от полиэтилентерефталата, полибутилентерефталат - быстро кристаллизующийся полимер; максимальная степень кристалличности 60%. Обладает высокой прочностью, жесткостью и твердостью, стоек к ползучести, хороший диэлектрик.
Данный полиэфир обладает хорошими антифрикционными свойствами. Коэффициент трения у полибутилентерефталата значительно меньше, чем у поли-e-капроамида и полиформальдегида.
В отличие от полиамидов, у полибутилентерефталата, благодаря незначительному водопоглощению, сохраняются в условиях повышенной влажности высокие электроизоляционные и механические свойства. При длительном контакте с водой и водными растворами солей (напр., NaHCO3, Na2CO3, NaHSO3, KCl) полиэфир подвергается гидролитической деструкции: скорость процесса при комнатной температуре ничтожно мала, но возрастает при повышенных температурах (от 800C).
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка полибутилентерефталата можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Анализ спроса на полибутилентерефталат в России».
Автор:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru
Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование