O masterbatch de PBT é um agregado obtido através da carga uniforme de substâncias constantes, como pigmentos e aditivos, na resina. Durante o uso, basta misturá-lo com a resina correspondente para obter o produto de cor desejado ou alcançar um determinado requisito funcional do produto. O masterbatch de PBT é amplamente utilizado em áreas como cerdas de escovas de dentes, perucas, fiação, cabos ópticos, plásticos modificados, acessórios de aparelhos domésticos, peças automotivas, etc. Ao adicionar diferentes tipos de masterbatch, o plástico de PBT pode ser dotado de propriedades específicas, como cor, resistência às intempéries, retardância ao fogo e dureza.

Processo de produção

O processo de produção de masterbatch de PBT geralmente inclui as seguintes etapas-chave:

Preparação da matéria-prima

Seleção de resina PBT: selecione o tipo adequado de resina PBT com base nos requisitos de desempenho do produto, como alta viscosidade, baixa viscosidade ou resina PBT especialmente modificada. Ao mesmo tempo, é necessário garantir a estabilidade de qualidade da resina e que o teor de umidade atenda aos requisitos. Geralmente, o teor de umidade deve ser controlado abaixo de 0,05% para evitar reações adversas, como hidrólise, durante o processamento.

Preparação aditiva: Pesar com precisão vários aditivos de acordo com a fórmula, como retardadores de chama, agentes de endurecimento, antioxidantes, pigmentos, etc. A qualidade e a quantidade de aditivos afetam diretamente o desempenho do masterbatch de PBT. Por exemplo, a quantidade de retardador de chama adicionada precisa ser ajustada com precisão de acordo com o nível de retardador de chama necessário, geralmente entre 5% e 30%.

Mistura dos ingredientes

Pre-mistura: misture a resina de PBT e aditivos na seção de alimentação de um misturador de alta velocidade ou extrusor de dois parafusos, de modo que os aditivos possam ser inicialmente dispersos uniformemente na resina de PBT. O tempo de pré-mistura é geralmente de 5 a 15 minutos, dependendo das características do material e do desempenho do equipamento de mistura.

Mistura de alta velocidade: a mistura é realizada utilizando um misturador de alta velocidade, e o material é misturado de forma mais uniforme em um curto período de tempo através de uma lâmina de agitação giratória a alta velocidade. A velocidade de mistura geralmente varia entre 500 e 1500 rotações por minuto, e o tempo de mistura é de 10 a 30 minutos.

Granulação por extrusão

Melt extrusion: The mixed material is added to a twin-screw extruder and heated to the melting temperature of PBT through the extruder’s heating system, typically between 230-250 ℃. At the same time, the rotation of the screw causes the material to be subjected to shear and pressure inside the barrel, further mixing and plasticizing evenly. The screw speed of the extruder is usually between 100-500 revolutions per minute, adjusted according to the characteristics of the material and production efficiency.

Filtragem: No processo de extrusão, para remover impurezas e partículas não fundidas do material, é necessário filtrar através de uma tela de filtro ou dispositivo de filtragem. O tamanho da malha do filtro geralmente varia entre 80 e 200, e deve ser selecionado de acordo com os requisitos de qualidade do produto.

Granulação: O material fundido filtrado é extrudado da matriz do extrusor para formar tiras ou filamentos contínuos, e depois é resfriado e moldado por resfriamento ao ar ou à água. O material em forma de tira ou filamentoso resfriado é então cortado em partículas do tamanho desejado por um granulator, ou seja, um masterbatch de PBT. A velocidade do granulator e a seleção da ferramenta de corte afetam o tamanho e a forma das partículas do masterbatch. Geralmente, o tamanho das partículas do masterbatch varia entre 2 e 5 milímetros.

Processo de secagem

Remoção de umidade: Devido à possibilidade de o masterbatch de PBT absorver uma certa quantidade de umidade durante a produção, é necessário um tratamento de secagem para garantir o seu desempenho e qualidade. A temperatura de secagem geralmente varia entre 120 e 150 ℃, e o tempo de secagem é de 2 a 4 horas para reduzir o teor de umidade do masterbatch para abaixo de 0,05%. Os equipamentos de secagem comuns incluem fornos de circulação de ar quente, secadores a vapor, etc.

Embalagem e armazenamento

Embalagem: A mistura de PBT seca é embalada em sacos de plástico ou papel e, em seguida, colocada em uma caixa de embalagem externa selada para evitar que a mistura absorva umidade e seja contaminada durante o armazenamento e o transporte. As especificações de embalagem são geralmente determinadas de acordo com as necessidades do cliente, geralmente incluindo embalagem de 25kg/saco ou saco de uma tonelada.

Armazenamento: o masterbatch de PBT deve ser armazenado em um ambiente seco e ventilado, longe da luz solar direta e da umidade. É melhor controlar a temperatura de armazenamento entre 10 e 30 ℃ para evitar alterações nas propriedades do masterbatch.

Equipamento de produção

O equipamento de produção de masterbatch PBT inclui principalmente dispositivos de reação, processamento de materiais e equipamentos auxiliares. A seguir, apresentamos uma introdução específica:

Dispositivo de reação

Reator de esterificação: É o equipamento principal para a reação de esterificação, geralmente fabricado em material de aço inoxidável, com boa resistência à corrosão e desempenho de transferência de calor. Normalmente, está equipado com um agitador, o ácido tereftálico (PTA) ou o tereftalato de dimetilo (DMT) são misturados minuciosamente com o 1,4-butanodiol (BDO) e reagem. Ao mesmo tempo, existem sistemas de aquecimento e resfriamento que podem controlar com precisão a temperatura da reação, em torno de 180-250 ℃, para atender às condições da reação de esterificação.

Reator de condensação: utilizado para a reação de condensação após a reação de esterificação, que deve ser realizada a uma temperatura mais alta e em condições de vácuo. Os materiais são geralmente de aço inoxidável ou ligas baseadas em níquel, que podem suportar altas temperaturas e ambientes de alto vácuo. Equipado com um agitador e um sistema de controle de temperatura preciso, a temperatura de reação é geralmente controlada a 230-260 ℃, e o grau de vácuo deve atingir 10-100Pa para promover o crescimento das cadeias moleculares e gerar resina PBT.

Equipamentos de manuseamento de materiais

Sistema de alimentação: incluindo tanques de armazenamento de matérias-primas, dispositivos de medição e tubulações de transporte. O tanque de armazenamento de matérias-primas é utilizado para armazenar PTA, DMT, BDO e outras matérias-primas. O dispositivo de medição pode controlar com precisão a quantidade de matérias-primas fornecida, garantindo que estas entrem no tanque de reação de acordo com uma determinada proporção. A tubulação de transporte utiliza tubos resistentes à corrosão para transportar as matérias-primas do tanque de armazenamento para o recipiente de reação.

Extrusor: Os tipos mais comuns incluem o extrusor de um parafuso e o extrusor de dois parafusos. O extrusor de dois parafusos é mais utilizado na produção de masterbatch de PBT devido ao seu bom efeito de mistura e forte capacidade de transporte de materiais. Ele pode aquecer a resina de PBT reagida até um estado fundido e empurrar o material para frente através da rotação do parafuso, ao mesmo tempo que consegue uma maior mistura e plasticização do material. A temperatura do extrusor é controlada em torno de 200-250 ℃, e a velocidade do parafuso e a relação de aspecto podem ser ajustadas de acordo com as diferentes exigências do produto.

Granulador: Instalado na saída do extrusor, ele corta a tira de resina de PBT extrudida em partículas uniformes. Os tipos comuns incluem granuladores de corte quente e granuladores de corte frio. Os granuladores de corte quente cortam os materiais enquanto estão em estado fundido, e depois resfriam e modelam as partículas através de resfriamento por ar ou água; o granulador frio resfria primeiro a tira de resina extrudada até a temperatura ambiente e, em seguida, a corta para obter partículas com formas regulares e superfícies lisas.

Equipamento auxiliar

Equipamentos de secagem: O masterbatch de PBT é propenso a absorver umidade durante o processo de produção, o que afeta a qualidade do produto. Portanto, é necessário equipamento de secagem para o tratamento de secagem. Os mais comuns são fornos de secagem a vácuo e fornos de secagem por circulação de ar quente. O forno de secagem a vácuo reduz a pressão no interior do forno para evaporar a umidade a uma temperatura mais baixa, resultando em um bom efeito de secagem e na remoção eficaz da umidade do masterbatch de PBT, evitando a hidrólise e outros problemas durante o processamento subsequente; O forno de secagem por circulação de ar quente utiliza a circulação de ar quente para secar os materiais, com uma temperatura geralmente controlada em 120-150 ℃. O tempo de secagem depende do teor de umidade do material e do desempenho do equipamento de secagem, geralmente 2-8 horas.

Sistema de vácuo: fornece um ambiente de vácuo elevado para a reação de condensação, composto principalmente por uma bomba de vácuo, uma tubulação de vácuo e uma válvula de vácuo. A capacidade de bombeamento da bomba de vácuo deve ser selecionada de acordo com o volume e as exigências do processo do recipiente de reação. Geralmente, é necessário que seja capaz de bombear o grau de vácuo no interior do recipiente de reação para 10-100Pa. A tubulação de vácuo é feita de material de aço inoxidável e está firmemente conectada para garantir a estanqueidade do sistema.

Sistema de refrigeração: utilizado para refrigerar equipamentos, como recipientes de reação e extrusoras, garantindo que o equipamento opere dentro da faixa de temperatura normal. O sistema de refrigeração geralmente consiste em bombas de água de refrigeração, torres de refrigeração, tubulações de refrigeração, etc., que retiram o calor gerado pelo equipamento através da circulação de água de refrigeração. A temperatura da água de refrigeração é geralmente controlada em 20-30 ℃ para garantir o efeito de refrigeração.

A produção de masterbatch de PBT requer as seguintes especificações para o extrusor:

Capacidade de plastificação

Temperatura de fusão elevada: o PBT tem um ponto de fusão elevado, geralmente entre 220 e 230 ℃, o que exige que o sistema de aquecimento do extrusor forneça calor suficiente para permitir que a resina de PBT atinja um estado fundido em um curto período de tempo. Além disso, a precisão do controle de temperatura deve ser alta, geralmente controlada dentro de ± 1 ℃, para garantir a qualidade e a estabilidade da fusão do PBT.

Bom uniformismo de plasticização: O projeto do parafuso do extrusor deve garantir que a resina PBT seja completamente e uniformemente misturada e plasticizada durante o processo de fundição, reduzindo as diferenças de temperatura e viscosidade dos materiais, evitando superaquecimento local ou uma má plasticização, o que garante a estabilidade de qualidade da mistura mestre PBT. Por exemplo, ao utilizar um parafuso gradiente, a profundidade do sulco do parafuso torna-se gradualmente mais superficial, fazendo com que o material experimente uma maior cisalhamento e pressão durante a extrusão, o que proporciona um bom efeito de plasticização.

Mixagem de desempenho

Dispersão eficiente de aditivos: Ao produzir um masterbatch de PBT, geralmente são necessários vários aditivos, como retardadores de chama, agentes de endurecimento, antioxidantes, etc. O extrusor precisa ter um bom desempenho de mistura para dispersar uniformemente esses aditivos na matriz de resina de PBT. Por exemplo, o uso de parafusos com elementos de mistura, como parafusos de pino, misturadores estáticos, etc., pode aumentar o efeito de mistura dos materiais durante a extrusão, misturar completamente os aditivos com a resina de PBT e garantir a consistência do desempenho do masterbatch.

Controle preciso da dosagem: A quantidade de aditivos adicionados deve ser controlada com precisão para garantir que o desempenho do masterbatch de PBT atenda aos requisitos. O sistema de medição do extrusor deve ter alta precisão e ser capaz de transportar com precisão vários materiais para o extrusor de acordo com a proporção da fórmula. Bombas de dosagem de alta precisão ou alimentadores de perda de peso são geralmente utilizados para controlar com precisão a taxa de fluxo de materiais, com erros controlados dentro de ± 1%.

Estabilidade da extrusão

Pressão e taxa de fluxo estáveis: No processo de produção de masterbatch de PBT, o extrusor precisa manter uma pressão e uma taxa de fluxo de extrusão estáveis para garantir a precisão dimensional e a qualidade de aparência do masterbatch. Uma pressão estável permite extruir uniformemente os materiais no molde, evitando problemas como descarga desigual, bolhas e deformação. Ao utilizar sistemas hidráulicos de alta performance ou sistemas de controle de velocidade de frequência variável, a velocidade do parafuso e a pressão de retorno do extrusor são controladas com precisão, de modo que as flutuações na pressão e na taxa de fluxo de extrusão sejam controladas dentro de um intervalo pequeno.

Operação contínua a longo prazo: Para atender às necessidades da produção em grande escala, os extrusores precisam ter a capacidade de operar de forma contínua e estável por longo período. Isso exige que os componentes-chave do extrusor, como parafusos, tambores, etc., tenham boa resistência ao desgaste e à corrosão, e possam operar de forma estável por longo tempo em ambientes de trabalho com alta temperatura e pressão. Ao mesmo tempo, o sistema de lubrificação, o sistema de refrigeração, etc. do extrusor também devem ser confiáveis para garantir a operação normal do equipamento.

Adaptabilidade

Processamento de diferentes fórmulas: O masterbatch de PBT possui várias fórmulas, e diferentes tipos e proporções de aditivos podem ser adicionados de acordo com as diferentes exigências de aplicação. O extrusor precisa ser capaz de se adaptar às exigências de processamento de diferentes fórmulas e conseguir uma produção eficiente de masterbatch de PBT para várias fórmulas, ajustando as combinações de parafusos, os parâmetros do processo, etc. Por exemplo, para o masterbatch de PBT com alta quantidade de enchimento de fibras de vidro, é necessário um design especial de parafusos e uma tecnologia de processamento para evitar a quebra excessiva das fibras de vidro e o excesso de cisalhamento dos materiais.

Ajuste das especificações do produto: As especificações do masterbatch de PBT, como o tamanho das partículas, a forma, etc., podem variar devido às necessidades do cliente. O extrusor deve ser facilmente ajustável para atender às exigências de produção de diferentes especificações de produtos. Por exemplo, substituindo diferentes moldes e ajustando parâmetros como a velocidade de tração, é possível obter um controle preciso do tamanho e da forma das partículas da matriz.

Tipo

Existem vários tipos de masterbatch de PBT, e as seguintes são classificações comuns:

Classificado por tipo de aditivo

Masterbatch de PBT melhorado: A adição de materiais de reforço, como fibra de vidro e fibra de carbono, pode melhorar significativamente a resistência mecânica, a rigidez e a resistência ao calor do PBT. Por exemplo, o masterbatch de PBT com 30% de fibra de vidro adicionada pode alcançar uma resistência à tração superior a 100MPa e uma temperatura de deformação por calor superior a 220 ℃. É comumente utilizado na fabricação de produtos com requisitos elevados de resistência e resistência ao calor, como componentes de motores de automóveis e carcaças eletrônicas e elétricas.

Masterbatch PBT retardante à chamas: Adicionam-se retardantes à chamas, como retardantes à chamas à base de bromo, retardantes à chamas à base de fósforo, etc., para conferir ao PBT boas propriedades retardantes à chamas. De acordo com diferentes padrões e requisitos de retardante à chamas, sua classificação de retardante à chamas pode atingir o nível UL94 V-0, nível V-1, etc. Este tipo de masterbatch é comumente utilizado em aparelhos eletrônicos, fios e cabos, e em outros campos para melhorar a segurança dos produtos.

Masterbatch de PBT endurecido: Ao adicionar agentes endurecedores, como elastômeros, a resistência à tração e à impactante do PBT é melhorada. Mesmo em ambientes de baixa temperatura, ele pode manter uma boa flexibilidade e resistência ao impacto, e pode ser utilizado para a fabricação de produtos como peças de interior de automóveis, revestimentos de fios e cabos que exigem um certo grau de flexibilidade.

Classificado por campo de aplicação

Masterbatch de PBT para aparelhos eletrônicos: Possui excelente desempenho de isolamento elétrico, resistência ao calor e formabilidade. Possui alta resistividade volumétrica, baixa constante dielétrica e tangente de perda dielétrica, o que pode atender aos rigorosos requisitos de desempenho elétrico de produtos eletrônicos e elétricos. É comumente utilizado na fabricação de componentes eletrônicos e elétricos, como tomadas, interruptores e quadros de bobinas.

Masterbatch de PBT para a indústria automotiva: deve ter alta resistência, alta resistência ao calor, resistência às intempéries e resistência à corrosão química. Por exemplo, o masterbatch de PBT utilizado para a fabricação de grades de radiadores automotivos deve ser capaz de manter a estabilidade de cor e a estabilidade mecânica em ambientes externos a longo prazo; o masterbatch de PBT utilizado para a fabricação de componentes periféricos de motores automotivos deve ser capaz de resistir a altas temperaturas e à erosão do óleo do motor.

Masterbatch de PBT para fibras: possui boa capacidade de filamento e tingimento. As fibras produzidas a partir dele são macias, elásticas e apresentam baixa absorção de umidade, podendo ser utilizadas na produção de roupas, têxteis domésticos e têxteis industriais. As fibras de PBT utilizadas em roupas esportivas podem proporcionar boa elasticidade e conforto ao vestir.

Classificado pelo processo de agregação

Masterbatch PBT convencional: produzido através de processos tradicionais de esterificação e condensação, com técnicas de produção maduras e desempenho de produto estável, capazes de atender às necessidades dos campos de aplicação gerais.

Masterbatch de PBT modificado: Durante o processo de polimerização, são adicionados modificadores especiais ou utilizadas técnicas de polimerização especiais, como a copolimerização e a enxerto, para modificar a estrutura molecular do PBT, a fim de obter um masterbatch de PBT com propriedades especiais, como alta fluidez e alta resistência à difusão.

Relação de fórmula

A relação de fórmula do masterbatch de PBT pode variar dependendo das diferentes exigências de desempenho e cenários de aplicação. A seguir estão as relações de fórmula aproximadas de alguns tipos comuns de masterbatch de PBT:

Masterbatch universal PBT

Resina PBT: 90% -95%

Antioxidantes: 0,1% -0,5%, como o antioxidante fenólico impedido 1010, o antioxidante fosfito 168, etc., podem impedir a degradação oxidativa do PBT durante a processamento e utilização.

Lubrificante: 0,5% a 1%, como ácido esteárico, estearato de cálcio, etc., pode melhorar a fluidez de processamento do PBT e evitar que os materiais se aderam aos equipamentos de processamento.

Masterbatch PBT melhorado

Resina PBT: 60% -70%

Fibra de vidro: 30% -40%, normalmente utiliza-se fibra de vidro sem álcalis, e sua comprimento e diâmetro são selecionados de acordo com as exigências específicas do produto, o que pode melhorar efetivamente a resistência mecânica e a rigidez do PBT.

Agente de acoplamento: 0,5% -1%, como o agente de acoplamento de silano, utilizado para melhorar a força de ligação entre a fibra de vidro e a resina de PBT e aumentar as propriedades dos materiais compósitos.

Antioxidantes e lubrificantes: semelhantes à quantidade de adição do masterbatch universal de PBT, são, respectivamente, 0,1% -0,5% e 0,5% -1%.

Masterbatch PBT retardador de chamas

Resina PBT: 70% -80%

Retardantes de chama: 15% -25%, retardantes de chama à base de bromo, como o decabromodifenil éter, o tetrabromobisfenol A, etc., retardantes de chama à base de fósforo, como o polifosfato de amónio, os ésteres de fosfato, etc., podem ser selecionados para uso individual ou composto, de acordo com diferentes requisitos de retardante de chama.

Agente sinérgico: 0,5% -2%, como o trióxido de antimónio, pode ser utilizado em combinação com retardadores de chama para melhorar a resistência à chama.

Antioxidantes e lubrificantes: a quantidade de adição é geralmente de 0,1% a 0,5% e de 0,5% a 1%.

Masterbatch de PBT temperado

Resina PBT: 75% -85%

Agente de endurecimento: 10-20%, como o copolímero de etileno e octeno (POE), o copolímero de blocos de estireno, butadieno e estireno (SBS) e outros elastômeros, pode melhorar efetivamente a dureza e a resistência ao impacto do PBT.

Compatibilizador: 0,5% -2%, utilizado para melhorar a compatibilidade entre o agente de endurecimento e a resina de PBT, de modo a combinar melhor os dois e aumentar o efeito de endurecimento.

Antioxidantes e lubrificantes: adicione 0,1% a 0,5% e 0,5% a 1%, respectivamente.

Os coeficientes da fórmula acima são apenas para referência. Na produção real, é necessário fazer ajustes e otimizações com base nas exigências de desempenho do produto, nos processos de produção e nos custos.

Aplicação

O masterbatch PBT possui excelentes propriedades abrangentes e é amplamente utilizado em vários campos. A seguir, apresentamos alguns dos principais aspectos de aplicação:

Área eletrônica e elétrica

Conector: O masterbatch PBT apresenta um bom desempenho de isolamento elétrico, formabilidade e estabilidade dimensional, o que pode atender aos requisitos dimensionais de alta precisão dos conectores e manter um desempenho elétrico estável durante o uso prolongado, garantindo uma transmissão de sinais estável e confiável.

Sócio de comutação: Possui alta resistência ao fogo e à temperatura, o que pode efetivamente prevenir riscos de incêndio causados por sobrecarga de corrente e outras razões, garantir um uso seguro e pode ser fabricado em várias formas e cores para atender aos diferentes requisitos de design estético.

Esqueleto da bobina: A baixa constante dielétrica e o baixo valor de tangente de perda dielétrica do masterbatch de PBT podem reduzir as interferências eletromagnéticas, melhorar o desempenho e a eficiência da bobina e sua resistência mecânica pode garantir que o esqueleto não se deforme durante o enrolamento e o uso.

Setor da indústria automotiva

Os componentes periféricos do motor, como a capota do motor e a tubulação de entrada, o masterbatch de PBT apresenta boa resistência ao calor e à corrosão química, e pode suportar a alta temperatura e a erosão de vários óleos gerados durante a operação do motor. Não é fácil envelhecer e deformar após um uso prolongado.

As peças de interior de automóveis, como as alavancas de ajuste do assento, os painéis de interior, etc., podem alcançar diferentes requisitos de desempenho ao adicionar diferentes aditivos, como o endurecimento para melhorar a resistência ao impacto, a adição de lubrificantes para melhorar a suavidade da superfície, o que faz com que tenham boas propriedades mecânicas, ao mesmo tempo em que oferecem um toque confortável e uma aparência bonita.

Equipamentos de iluminação automotiva: A carcaça da lâmpada fabricada com o masterbatch de PBT apresenta boa resistência ao calor e à intempérie, e pode manter um desempenho estável em diversos ambientes externos adversos, protegendo os componentes ópticos e elétricos internos da lâmpada. Ao mesmo tempo, sua boa formabilidade permite o design de formas complexas de lâmpadas.

Campo de fibra

Roupas: A fibra de PBT tem um toque suave, boa elasticidade e propriedades de absorção de umidade. As roupas feitas com essa fibra são confortáveis de usar, têm uma boa aderência e resistência às rugas, e são comumente utilizadas em roupas esportivas, roupas íntimas e outros setores.

Textil de interior: Em produtos de textil de interior, como roupa de cama, cortinas, etc., a fibra de PBT pode fornecer uma textura suave e uma boa durabilidade, enquanto seu desempenho antifouling torna-o fácil de limpar e manter.

Textos industriais: Em alguns tipos de tecidos industriais, como geotêxteis, materiais de filtração, etc., as fibras de PBT apresentam alta resistência e resistência à corrosão química, o que pode atender às exigências de diferentes ambientes.

Outras áreas

Dispositivos médicos: o masterbatch de PBT possui boa biocompatibilidade e resistência química e pode ser utilizado para a fabricação de alguns componentes de dispositivos médicos, como carcaças de seringas, carcaças de equipamentos médicos, etc.

Área de embalagem: o masterbatch de PBT pode ser transformado em materiais de embalagem com propriedades de barreira elevadas, utilizados para embalar produtos como alimentos e medicamentos que exigem altas propriedades de barreira. Ele pode impedir eficazmente a invasão de substâncias como oxigênio e vapor de água, prolongando a vida útil dos produtos.