تحليل درجة حرارة انحراف الحرارة لـ PET
PET (بولي إيثيلين تيريفثاليت) هو بوليستر حراري مستخدم على نطاق واسع. درجة حرارة تشويه الحرارة (HDT) ليست فقط مؤشرًا رئيسيًا لقياس مقاومة الحرارة للمواد، ولكن لها أيضًا تأثير عميق على سيناريوهات التطبيق وتقنية المعالجة لـ PET في مجالات مختلفة.
فيما يلي توسيع متعمق لـ HDT الخاص بـ PET من أبعاد متعددة:
1. العوامل الداخلية التي تؤثر على درجة حرارة تشويه الحرارة لـ PET
البلورية: PET هو بوليمر شبه بلوري، وبلوريته لها تأثير حاسم على HDT. إذا كان PET غير المعزز في حالة تبريد سريع أثناء عملية التشكيل، فمن السهل أن يتشكل هيكل غير متبلور مع بلورية منخفضة، مما يؤدي إلى ضعف القوى بين الجزيئات وسقوط HDT نسبيًا، عادةً حوالي 85 درجة مئوية.
يمكن أن يعزز التلدين الترتيب المنتظم لسلاسل الجزيئات، ويحسن البلورية، ويحسن بشكل كبير HDT. أظهرت الدراسات أنه بعد تلدين مناسب، يمكن زيادة بلورية PET من 10% - 30% إلى 40% - 60%، وسيزداد HDT أيضًا بمقدار 10℃ - 20℃ وفقًا لذلك.
هيكل سلسلة الجزيئات: هيكل الحلقة العطرية في سلسلة جزيء PET يمنحها صلابة معينة، ولكن انتظام ووزن الجزيئات أيضًا يؤثر على HDT.
كلما زاد وزن الجزيء، زادت درجة التداخل بين سلاسل الجزيئات، وزادت قدرة المادة على مقاومة التشوه الحراري.
بالإضافة إلى ذلك، إذا تم إدخال المونومرات المشتركة (مثل حمض الإيزوفثالين) في سلسلة جزيء PET، سيتم تدمير انتظام سلسلة الجزيئات، وستنخفض قدرة البلورة، وسينخفض HDT.
المضافات ومواد التعزيز:
المواد المالئة: يمكن أن يؤدي إضافة مواد مالئة غير عضوية مثل مسحوق التلك وكربونات الكالسيوم إلى تحسين HDT لـ PET إلى حد ما.
تُوزّع هذه المواد المالئة بشكل متساوٍ في مصفوفة PET، مما يقيّد حركة سلسلة الجزيئات ويعمل كنقاط ربط فيزيائية. ومع ذلك، يجب أن تكون كمية المادة المالئة المضافة معتدلة. ستؤدي الإضافة المفرطة إلى ضعف سلاسة المادة، وصعوبة التشكيل، وتأثير مسطح على تحسين HDT.
الألياف المعززة: الألياف الزجاجية (GF) هي أكثر المواد المستخدمة كمادة تعزيز لزيادة درجة حرارة تشوه الحرارة لـ PET.
يمكن أن تؤدي إضافة الألياف الزجاجية إلى تحسين الخصائص الميكانيكية لـ PET بشكل ملحوظ، ولكن أيضًا تحسين HDT بشكل كبير. تلعب الألياف الزجاجية دور الدعم الهيكلي في مصفوفة PET، مما يقيّد حركة سلاسل الجزيئات عند درجات حرارة عالية. بشكل عام، كلما زاد محتوى الألياف الزجاجية، تميل درجة حرارة HDT لـ PET إلى الارتفاع. عندما يصل محتوى الألياف الزجاجية إلى 30%، يمكن زيادة HDT لـ PET من حوالي 85℃ إلى 225℃، أو حتى أعلى.
يمكن أيضًا استخدام الألياف الكربونية (CF) لتعزيز PET. مقارنةً بـ PET المدعّم بالألياف الزجاجية، يمكن أن تعمل PET المدعّم بالألياف الكربونية على تحسين HDT، ولكن أيضًا تعطي المادة خصائص توصيل ممتازة ووزن خفيف، لكن التكلفة مرتفعة نسبيًا.
2. تأثير ظروف الاختبار على درجة حرارة التشوه الحراري لـ PET
حجم الحمولة: تحدد معايير الاختبار المختلفة أحمالًا مختلفة، والأكثر شيوعًا هي 0.45MPa و1.82MPa. تحت حمولة منخفضة قدرها 0.45MPa، تكون الإجهاد على مادة PET صغيرًا، وتحتاج سلسلة الجزيئات إلى درجة حرارة أعلى لتتحلل بشكل كافٍ، لذا فإن HDT المقاس مرتفع نسبيًا؛ تحت حمولة عالية قدرها 1.82MPa، من المرجح أن تتشوه المادة، وHDT المقابل أقل.
باستخدام PET غير المعزز كمثال، يكون HDT حوالي 85℃ تحت حمولة قدرها 0.45MPa، بينما تحت حمولة قدرها 1.82MPa، قد ينخفض HDT إلى 65℃ - 70℃.
معدل التسخين: يؤثر معدل التسخين بشكل كبير على نتائج اختبار HDT. عندما يكون معدل التسخين سريعًا، فإن انتقال الحرارة داخل المادة يكون غير كافٍ، ولا تمتلك السلسلة الجزيئية الوقت الكافي للاستجابة لتغير درجة الحرارة والتشوه، مما يؤدي إلى HDT مقاس أعلى؛ على العكس من ذلك، عندما يكون معدل التسخين بطيئًا، تكون السلسلة الجزيئية لديها الوقت الكافي للتكيف والتشوه، ويكون HDT المقاس أقرب إلى مقاومة الحرارة في الاستخدام الفعلي. على سبيل المثال، إذا تم زيادة معدل التسخين من 2℃/دقيقة إلى 5℃/دقيقة، قد تزداد قيمة اختبار HDT لـ PET بمقدار 5℃ - 10℃.
حجم العينة ودقة المعالجة: تؤثر دقة الأبعاد للعينة بشكل مباشر على نتائج اختبار HDT. قد يتسبب انحراف السماكة بمقدار 0.1 مم في تقلب HDT بمقدار 5℃ - 10℃. بالإضافة إلى ذلك، ستؤثر عوامل مثل استواء سطح العينة وما إذا كانت هناك إجهادات داخلية تتولد أثناء المعالجة على نتائج الاختبار أيضًا.
لذلك، عند إجراء اختبارات HDT، يجب معالجة العينة بدقة وفقًا للمعايير ويجب أن يكون سطح العينة مستويًا خاليًا من العيوب.
3. العلاقة بين درجة حرارة تشوه PET الحراري وسيناريوهات التطبيق
مجال التعبئة: في التطبيقات مثل تعبئة الطعام وزجاجات المشروبات، عادةً ما يتم استخدام PET غير المعزز أو المعزز قليلاً. نظرًا لأن هذه المنتجات تُستخدم في درجة حرارة الغرفة أو في درجات حرارة منخفضة، فإن متطلبات مقاومة الحرارة تكون منخفضة نسبيًا، ويمكن أن يلبي HDT لـ PET غير المعزز بحوالي 85 درجة مئوية معظم الاحتياجات.
ومع ذلك، في عملية التعبئة الساخنة، لتجنب تشوه جسم الزجاجة أثناء التعبئة في درجات حرارة عالية، سيتم تبلور PET بشكل مناسب لزيادة HDT بحيث يمكنه تحمل درجات حرارة عالية قصيرة المدى تتراوح بين 85 درجة مئوية و 95 درجة مئوية.
الالكترونية والكهربائية: تولد المكونات الداخلية للمنتجات الالكترونية والكهربائية حرارة عند العمل، مما يتطلب أن يكون لمادة الغلاف درجة معينة من مقاومة الحرارة. غالبًا ما يُستخدم PET المدعم بألياف الزجاج لصنع صناديق كهربائية وهياكل لف ومكونات أخرى نظرًا لخصائصه الميكانيكية الجيدة ومقاومته اللهب وHDT العالي (حوالي 225 درجة مئوية).
في بعض المناسبات التي تتطلب مقاومة حرارة أعلى، مثل غلاف وحدة التحكم الإلكترونية للسيارة (ECU)، يمكن اختيار بلاستيك هندسي خاص ذو HDT أعلى أو مواد مركبة من PET مع زيادة محتوى ألياف الزجاج بشكل أكبر.
صناعة السيارات: تحتاج المكونات في حجرة المحرك للسيارة إلى تحمل بيئات قاسية مثل درجات الحرارة العالية وتلوث الزيت، ويتطلب أن تكون مقاومة الحرارة للمواد عالية.
يتم استخدام PET المدعم بألياف الزجاج على نطاق واسع في مكونات السيارة تحت غطاء المحرك مثل دوارات مضخات المياه وجمعيات السحب بفضل خصائصه الشاملة الممتازة، بما في ذلك HDT العالي، ومقاومة كيميائية جيدة وثبات الأبعاد.
مع تطور السيارات الخفيفة والسيارات الجديدة، تتزايد متطلبات الأداء لمواد PET باستمرار. يستكشف موظفو البحث والتطوير طرقًا مثل تعزيز المركبات وعملية التشكيل المحسنة لتحسين HDT وخصائص أخرى.
تتأثر درجة حرارة تشويه الحرارة لـ PET بمجموعة متنوعة من العوامل. إن فهمًا عميقًا لهذه العوامل المؤثرة لا يساعد فقط في اختيار واستخدام مواد PET بشكل معقول، بل يوفر أيضًا أساسًا نظريًا لتحسين أدائها من خلال التعديل وتحسين العمليات، ويعزز من قيمة PET في مجالات أكثر.
تربط منصتنا مئات من الموردين الكيميائيين المعتمدين الصينيينمع المشترين في جميع أنحاء العالم، وتعزيز المعاملات الشفافة، وفرص الأعمال الأفضل، والشراكات عالية القيمة. سواء كنت تبحث عن السلع بالجملة، أو المواد الكيميائية المتخصصة، أو خدمات الشراء المخصصة، فإن TDD-Global جدير بالثقة ليكون خيارك الأول.
