PET و PBT: التبلور يجعل الفرق

July 7, 2022

TDD-global

13690

دليل

أبرز النقاط

يُركّز المقال على الفروق الجوهرية بين بوليمرَي PET وPBT من حيث البنية الكيميائية والخصائص الفيزيائية، موضحًا أن تشابههما في مجموعة الترفثالات والحلقات العطرية لا ينفي اختلافات جوهرية في التبلور والحركة الجزيئية. ويُبرز أن PBT يتبلور بكفاءة أعلى وبسرعة أكبر من PET، ما يجعله دائمًا شبه بلوري في الظروف الصناعية، بينما يُستخدم PET غالبًا في حالة غير متبلورة (كالعبوات الشفافة)، إذ يؤدي تبلوره إلى فقدان الشفافية ومقاومة التأثير. كما يُفسّر المقال تأثير درجة الحرارة—خاصةً نطاق ما بين درجة الانتقال الزجاجي ودرجة التبلور—على أداء المواد أثناء التصنيع، ويؤكد ضرورة المقارنة العادلة بين النوعين باستخدام نسب حشو متساوية.

الهياكل الكيميائية لل PET و PBT هي في الأساس متشابهة جدا.يتم تصنيع البوليستر من حمض عضوي (هنا ، حمض تيريفثاليك) والكحول.بالنسبة لـ PBT ، يصبح مونومر الكحول الخاص به بوتانديول ، في حين أن PET هو إيثيلين غليكول.البوليمرات التي تم الحصول عليها على هذا النحو معروفة جيدًا - PBT و PET.

أفضل طريقة لفهم الفرق بين PBT و PET هي دراسة الهيكل الكيميائي للوحدات المتكررة التي تشكل السلسلة الجزيئية البوليمر ، كما هو موضح في الشكل (1).السمة الأساسية التي تميز PBT و PET عن المواد الأخرى هي مجموعة التريفثالات ، التي يأتي منها اسم هذه الفئة من المواد.البوليمرات الأخرى ، مثل PTT ومعاهدة البروتوكول، هي أيضا أعضاء في هذه الأسرة الكيميائية، لا تظهر سوى اختلافات طفيفة في هياكلها.

سمة كيميائية رئيسية أخرى لهذه الفئة من المواد هي وجود حلقات من ستة أعضاء على فترات منتظمة على العمود الفقري البوليمر.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 الانتقال الزجاجي ، والتي يفقد البوليمر فوقها معظم خصائصه الحاملة للحمل.

المنظور ثنائي الأبعاد للبنية الكيميائية ليس واضحًا جدًا ، لكن المنظور ثلاثي الأبعاد يظهر أن الحلقات العطرية تقع داخل طائرة مشرقة ، بغض النظر عما إذا كان يمكن أو لا يمكن إسقاط العديد من المجموعات الكيميائية على سلسلة البوليمر على طائرة ورقية.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 عند التبريد. PBT لديه مسافة أكبر من حلقات البنزين العطرية ، والبلور أكثر كفاءة من PET.ومع ذلك ، فإن PET ، إذا تم تبلورها بكفاءة أكبر ، من شأنه أن يوفر خصائص ميكانيكية أفضل ، بما في ذلك القوة والصلابة والأداء في درجات الحرارة العالية.

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

أنواع الحيوانات الأليفة التي سنناقشها في الجزء الثاني من هذه المقالة غير متبلورة وتحتوي دائمًا على نسبة عالية من الألياف الزجاجية و / أو الحشو المعدنية.ومع ذلك ، يتم توفير PBT البوليستر في شكله البلوري ، إما ملء أو غير ملء.في الواقع ، نظرًا لأن PBT يتبلور بشكل أسرع من PET ، فإنه من المستحيل إنتاج أجزاء PBT غير متبلورة في ظل ظروف المعالجة العادية.إذا تم تبلور البوليمرات بكفاءة كافية ، فيمكنها جميعًا تحقيق مستوى معين من التنظيم في بنيتها.تتوازن صلابة مجموعة البوليستر والحلقة العطرية مع مرونة وحركة مجموعة البوتيل.ومع ذلك ، في PET ، تسمح مجموعات الفينيل الأقصر بالانتقاء في التبلور.إذا قمنا بتبريد الحيوانات الأليفة بسرعة ، فإننا نحصل على الحيوانات الأليفة غير المتبلورة ؛ خلاف ذلك ، نقوم بتبريدها ببطء ، ونحصل على الحيوانات الأليفة شبه البلورية.

تبدأ العديد من زجاجات الحيوانات الأليفة كسب القوالب عن طريق صب الحقن.هذه المسبق تشكيل شفافة مع جدران سميكة من أجل منع تأثير ترقيع من المواجهة عند إعادة تسخين المسبق تشكيل اللاحقة وتمديدها في زجاجات.إذا كنت قد عملت من قبل في مصنع زجاجات ، فأنت تعرف أنه خلال مرحلة التسخين المسبق ، إذا أصبحت المسبقات ساخنة جدًا ، فستصبح غائمة وغير شفافة - علامة على التبلور. (Inفي الواقع ، إذا كنت تقترب من بوابة المسبق ، فسترى كمية صغيرة من الضباب في هذه المنطقة ، الناجمة عن ارتفاع درجة الحرارة في هذا الجزء).إذا كنت تحاول تفجير قوالب زجاجة مع هذا الشكل المسبق المبلور جزئيًا غير شفاف ، فسيؤدي ذلك إلى تقليل أداء التأثير.إذا تم تشكيل ما يكفي من البلورات ، فقد تنكسر المسبقة حتى خلال عملية صب الضربة.لذلك ، تتمثل الخدعة في الحفاظ على المادة فوق درجة حرارة الانتقال الزجاجي 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 ، وهو مادة واضحة غير مملوءة تستخدم لصنع الأجزاء التي تتطلب صلابة ووضوحًا ولكن ليس أداءً في درجة الحرارة العالية.عندما يتم تسخين المادة من درجة حرارة الغرفة ، فإن الظاهرة البارزة الأولى هي الانتقال الزجاجي.يبدو أن هذا هو خطوة في تغيير الإنتالبي للمادة التي تتم فيها العملية في 75 درجة مئوية (167 فهرنهايت).في هذه المرحلة ، تفقد المادة صلابتها في درجة حرارة الغرفة وتصبح ناعمة ومتوافقة.مع ارتفاع درجة الحرارة ، بدأت لزوجة البوليمر الناع في الانخفاض حتى اقتربت من 110 درجة مئوية (230 فهرنهايت).هذه هي درجة الحرارة التي يبدأ فيها خط الأساس للمسح الضوئي في الزيادة بسرعة ، وتمثل الفجوة بين 75 درجة مئوية و 110 درجة مئوية نافذة الفرصة لزجاجات PET صب بالنفخ.

تستخدم العديد من مصانع التعبئة التي قمت بزيارتها درجات حرارة مسبقة تقترب من 100 درجة مئوية (212 فهرنهايت).بمجرد بدء عملية التبلور ، تبدأ المادة في عدم وضوحها.ستبدأ المادة بعد ذلك في استعادة بعض الصلابة التي فقدتها أثناء مرورها على درجة حرارة الانتقال الزجاجي.إذا استمرت هذه العملية ، فسيتبلور البوليمر عند 140 درجة مئوية (473 فهرنهايت).لذلك ، يمكن أن توجد PET في شكلين - غير متبلورة أو شبه بلورية - اعتمادًا على كيفية التعامل معها.

ومع ذلك ، في ظل الظروف التجارية العادية ، يكون PBT دائمًا شبه بلوري.لذلك ، لفهم الفرق في الأداء بين PET و PBT بشكل صحيح ، نحتاج إلى مقارنة تشكيل الكريستال لكل بوليمر ضد معيار معقول.نظرًا لأن PET يتبلور ببطء شديد ، فإن استخدام المواد ذات هذا الهيكل شبه البلوري لصنع الأجزاء يتطلب مساعدة بعض المواد الكيميائية ، مثل عوامل النووة ، وبعض الجسيمات الصلبة ، مثل الحشو وعوامل التعزيز.لذلك ، فإن PET شبه بلوري التجاري هو دائمًا صلب مملوء أو معزز.من أجل إجراء مقارنة عادلة لأداء PET و PBT ، نحتاج لذلك 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