PET و PBT: التبلور يجعل الفرق

July 7, 2022

6002

الهياكل الكيميائية منالحيوانات الأليفةوبي بي تيهي في الأساس متشابهة جدا. يتم تصنيع البوليستر من حمض عضوي (هنا ، حمض تيريفثاليك) والكحول. بالنسبة لـ PBT ، يصبح مونومر الكحول الخاص به بوتانيديول ، في حين أن PET هو جلايكول الإيثيلين. البوليمرات التي تم الحصول عليها على هذا النحو معروفة جيدًا - PBT و PET.

أفضل طريقة لفهم الفرق بين PBT و PET هي فحص التركيب الكيميائي للوحدات المتكررة التي تشكل السلسلة الجزيئية للبوليمر ، كما هو موضح في الشكل (1). الميزة الأساسية التي تميز PBT و PET بصرف النظر عن المواد الأخرى هي مجموعة تيريفثالات ، التي يأتي منها اسم هذه الفئة من المواد. البوليمرات الأخرى، مثلبي تي تيو معاهدة التعاون بشأن البراءات ، هي أيضًا أعضاء في هذه العائلة الكيميائية ، حيث تظهر اختلافات طفيفة فقط في هياكلها.

ميزة كيميائية رئيسية أخرى لهذه الفئة من المواد هي وجود حلقات من ستة أعضاء على فترات منتظمة على العمود الفقري للبوليمر. توفر هذه الوحدة الهيكلية التي تسمى حلقة البنزين ، والمعروفة أيضًا باسم الحلقة العطرية ، صلابة لسلسلة البوليمر. سيؤثر ذلك على العديد من الخصائص المهمة ، بما في ذلك درجة حرارة انتقال الزجاج ، والتي يفقد البوليمر فوقها معظم خصائصه الحاملة للحمل.

المنظور ثنائي الأبعاد للتركيب الكيميائي ليس واضحًا جدًا ، لكن المنظور ثلاثي الأبعاد يظهر أن الحلقات العطرية تقع داخل مستوى ساطع ، بغض النظر عما إذا كانت العديد من المجموعات الكيميائية على سلسلة البوليمر يمكن أو لا يمكن إسقاطها على مستوى ورقي. وبالتالي فإن الحلقات العطرية تحد من الخصائص الجوهرية للدوران والاهتزاز للمجموعات الأخرى على السلسلة الجزيئية. هذا هو جزء من تأثير تصلب هيكل الحلقة العطرية. سيؤثر هذا الانخفاض في حركة حلقة البنزين وطبيعتها الضخمة أيضًا على قدرة البوليمر على التبلور على التبريد. PBT لديه تباعد أكبر من حلقات البنزين العطرية ، والتبلور أكثر كفاءة من PET. ومع ذلك ، فإن PET ، إذا تبلورت بشكل أكثر كفاءة ، ستوفر خصائص ميكانيكية أفضل ، بما في ذلك القوة والصلابة والأداء في درجات حرارة عالية.

العديد من المستهلكين على دراية بمواد PET للحاويات لتعبئة المياه والمشروبات الغازية. هذا النوع من PET غير متبلور وهندسي لمنعه من التبلور. إذا تبلورت درجة PET للزجاجة ، فإنها تصبح غائمة وغير شفافة ، والأهم من ذلك ، أنها تفقد مقاومتها للتأثير. لذلك ، في حين قد يكون هناك العديد من الأجزاء تحت غطاء محرك السيارة التي يتم تشكيلها من PET البلورية ، إلا أن هناك درجات حرارة عالية وبيئات كيميائية قاسية ؛ ويتم استهلاك معظم PET في العالم في التعبئة والتغليف ، حيث يكون غير متبلور ، معززًا غير بلوري ، لا يمكنه التعامل مع البيئة القاسية المذكورة أعلاه.

أنواع PET التي سنناقشها في الجزء الثاني من هذه المقالة غير متبلورة وتحتوي دائمًا على نسبة عالية من الألياف الزجاجية و / أو الحشو المعدني. ومع ذلك ، يتم توفير البوليستر PBT في شكله البلوري ، إما مملوءة أو غير مملوءة. في الواقع ، نظرًا لأن PBT يتبلور بشكل أسرع من PET ، فمن المستحيل إنتاج أجزاء PBT غير متبلورة في ظل ظروف المعالجة العادية. إذا تبلورت البوليمرات بكفاءة كافية ، فيمكنها جميعًا تحقيق مستوى معين من التنظيم في هيكلها. يتم موازنة صلابة مجموعة البوليستر والحلقة العطرية مع مرونة وحركة مجموعة البوتيل. ومع ذلك ، في PET ، تسمح مجموعات الفينيل الأقصر بالانتقائية في التبلور. إذا قمنا بتبريد PET بسرعة ، نحصل على PET غير متبلور ؛ خلاف ذلك ، فإننا نبرده ببطء ، ونحصل على PET شبه البلورية.

تبدأ العديد من زجاجات PET كأشكال مسبقة عن طريق صب الحقن. هذه التشكيلات شفافة مع جدران أكثر سمكا من أجل منع تأثير ترقق من ذوي الخبرة عندما يتم إعادة تسخين التشكيلات اللاحقة وتمتد إلى زجاجات. إذا كنت قد عملت في أي وقت مضى في مصنع للزجاجات ، فأنت تعلم أنه خلال مرحلة التسخين المسبق ، إذا أصبحت التشكيلات ساخنة جدًا ، فستصبح غائمة وغير شفافة - وهي علامة على التبلور. (في الواقع ، إذا اقتربت من بوابة التشكيل ، فسترى كمية صغيرة من الضباب في هذه المنطقة ، ناجمة عن ارتفاع درجة حرارة الجزء في هذا الجزء). إذا كنت تحاول تفجير قالب زجاجة مع هذا التشكيل المبهم المتبلور جزئيًا ، فإن ذلك من شأنه أن يقلل من أداء التأثير. إذا تم تشكيل ما يكفي من البلورات ، فقد ينكسر التشكيل أثناء عملية صب الضربة. لذلك ، فإن الخدعة هي الحفاظ على المادة فوق درجة حرارة انتقال الزجاج وأقل من درجة حرارة التبلور. قد لا تكون نافذة درجة الحرارة هذه واسعة جدًا ، كما هو موضح في الشكل (2).

يوضح هذا الرسم البياني سلوك البوليستر PET غير المتبلور ، وهي مادة واضحة غير مملوءة تستخدم لصنع الأجزاء التي تتطلب المتانة والوضوح ولكن ليس أداء درجة الحرارة العالية. عندما يتم تسخين المادة من درجة حرارة الغرفة ، فإن الظاهرة البارزة الأولى هي انتقال الزجاج. يبدو أن هذه خطوة في التغيير الإنثالبي للمادة التي تتم فيها العملية عند 75 درجة مئوية (167 درجة فهرنهايت). عند هذه النقطة ، تفقد المادة صلابتها في درجة حرارة الغرفة وتصبح ناعمة ومتوافقة. مع زيادة درجة الحرارة ، بدأت لزوجة البوليمر المخفف في الانخفاض حتى اقتربت من 110 درجة مئوية (230 درجة فهرنهايت). هذه هي درجة الحرارة التي يبدأ فيها خط أساس المسح الضوئي في الزيادة بسرعة ، وتمثل الفجوة بين 75 درجة مئوية و 110 درجة مئوية نافذة الفرصة لزجاجات PET النفخة.

تستخدم العديد من مصانع التعبئة التي زرتها درجات حرارة مسبقة تقترب من 100 درجة مئوية (212 درجة فهرنهايت). بمجرد أن تبدأ عملية التبلور ، تبدأ المادة في الضبابية. ستبدأ المادة بعد ذلك في استعادة بعض الصلابة التي فقدتها أثناء اجتيازها درجة حرارة انتقال الزجاج. إذا استمرت هذه العملية ، فسوف يتبلور البوليمر عند 140 درجة مئوية (473 درجة فهرنهايت). لذلك ، يمكن أن توجد PET في شكلين - غير متبلور أو شبه بلوري - اعتمادًا على كيفية التعامل معه.

ومع ذلك ، في ظل الظروف التجارية العادية ، تكون PBT دائمًا شبه بلورية. لذلك ، لفهم فرق الأداء بين PET و PBT بشكل صحيح ، نحتاج إلى مقارنة التكوين البلوري لكل بوليمر بمعيار معقول. نظرًا لأن PET يتبلور ببطء شديد ، فإن استخدام المواد ذات البنية شبه البلورية لصنع الأجزاء يتطلب مساعدة بعض المواد الكيميائية ، مثل العوامل النووية ، وبعض الجسيمات الصلبة ، مثل الحشو وعوامل التعزيز. لذلك ، فإن PET التجاري شبه البلوري دائمًا ما يكون مملوءًا أو معززًا. من أجل إجراء مقارنة عادلة لأداء PET و PBT ، لذلك نحتاج إلى مقارنة المواد من نفس النوع من الحشو بنفس نسبة التعبئة.

إعادة تدوير النايلون يتحلل ويتحلل ، وينبغي تعديل تمديد السلسلة الانتباه إلى هذه النقاط الرئيسية الأربع!

الصفحة السابقة

هل من الصعب السيطرة على انكماش البولي بروبلين؟اتضح أن هذه العوامل الخمسة هي الخطأ