Was sind die Alterungseigenschaften von PBT?

Als wichtiger technischer Kunststoff wird Polybutylenterephthalat (PBT) in vielen Bereichen wie Automobilen, Elektronik und Haushaltsgeräten häufig verwendet. Seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften, seine thermische Stabilität und seine chemische Beständigkeit machen es zum Material der Wahl für viele industrielle Anwendungen. Im Laufe der Langzeitnutzung treten jedoch allmählich Alterungseigenschaften von PBT hervor, die zu einem Schlüsselfaktor für die Lebensdauer und Zuverlässigkeit werden. Daher ist es besonders wichtig, den Alterungsmechanismus und seine Erscheinungsformen eingehend zu untersuchen PBT .

Definition und Mechanismus des Alterns
Unter Alterung versteht man den Prozess, bei dem sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Materials aufgrund von Umwelteinflüssen (wie Licht, Temperatur, Feuchtigkeit und Sauerstoff etc.) und mechanischen Belastungen während des Gebrauchs verändern. Die Alterung von PBT kann hauptsächlich in vier Arten unterteilt werden: thermische Alterung, Lichtalterung, oxidative Alterung und Hydrolyse.
Thermische Alterung: Unter Hochtemperaturbedingungen können die Molekülketten von PBT brechen oder sich vernetzen, was zu einer erheblichen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften führt. Die Folgen der thermischen Alterung äußern sich in der Regel in erhöhter Sprödigkeit und verringerter Zähigkeit des Materials, was seine Zuverlässigkeit bei Hochtemperaturanwendungen gefährdet.
Lichtalterung: Ultraviolette (UV) Strahlung kann zum Bruch der PBT-Molekülketten führen und freie Radikale erzeugen, was zu einer Materialverschlechterung führt. Zu den Erscheinungsformen der Lichtalterung zählen in der Regel das Auftreten von Rissen auf der Materialoberfläche, Farbveränderungen und eine verminderte Festigkeit, die sich auf die Verwendung im Außenbereich auswirken können.
Oxidative Alterung: In Gegenwart von Sauerstoff kann PBT Oxidationsreaktionen eingehen, die zu Veränderungen seiner Molekülstruktur führen. Dieser Prozess beschleunigt den Abbau des Materials und wirkt sich negativ auf seine physikalischen Eigenschaften aus, insbesondere in Umgebungen mit hohem Sauerstoffgehalt.
Hydrolyse: In einer feuchten Umgebung dringen Wassermoleküle in das Innere von PBT ein und reagieren mit den Molekülketten, was zu einer Verschlechterung der Materialleistung führt. Hydrolyse erhöht in der Regel die Wasseraufnahmegeschwindigkeit von PBT und verringert seine mechanische Festigkeit, was sich insbesondere unter nassen Bedingungen bemerkbar macht.

Leistung der Alterungseigenschaften
Die Alterungseigenschaften von PBT können unter folgenden Aspekten bewertet werden:
Mechanische Eigenschaften ändern sich: Mit fortschreitender Alterung nehmen die mechanischen Eigenschaften von PBT, wie Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Duktilität, meist deutlich ab. Dies ist auf die Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften zurückzuführen, die durch den Bruch und die Vernetzung von Molekülketten verursacht wird.
Änderungen der thermischen Eigenschaften: Der Alterungsprozess kann die Wärmeverformungstemperatur (HDT) und die Schmelztemperatur von PBT beeinflussen, was zu einer Verringerung seiner Stabilität in Umgebungen mit hohen Temperaturen führt und dadurch seine Anwendungsbereiche einschränkt.
Veränderungen der optischen Eigenschaften: Lichtalterung kann bei PBT-Materialien zu Farbveränderungen führen und die Oberfläche kann gelb werden oder schleiern, was sich direkt auf das Aussehen und die Transparenz des Materials auswirkt und seine Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt verringert.
Veränderungen der Dimensionsstabilität: Während des Alterungsprozesses kann sich PBT verziehen, reißen oder seine Größe ändern, was seine Leistung bei Präzisionsanwendungen beeinträchtigt und die Gesamtqualität des Produkts verringert.

Alterungstestmethode
Um die Alterungseigenschaften von PBT genau zu beurteilen, werden üblicherweise folgende Testmethoden verwendet:
Hitzealterungstest: Platzieren Sie die PBT-Probe in einer Hochtemperaturumgebung und messen Sie regelmäßig die Veränderungen ihrer mechanischen und thermischen Eigenschaften, um ihre thermische Stabilität und Haltbarkeit zu bewerten.
Lichtalterungstest: Beobachten Sie mithilfe einer Xenon- oder UV-Lampe zur Simulation der Sonnenstrahlung die Leistungsänderungen von PBT bei verschiedenen Strahlungsintensitäten und -zeiten, um seine Anti-Lichtalterungsfähigkeit zu bewerten.
Oxidativer Alterungstest: Alterungsversuche werden in einer Umgebung mit kontrollierter Sauerstoffkonzentration durchgeführt, um die Leistungsänderungen von PBT unter oxidativen Bedingungen zu bewerten und seine Leistung in tatsächlichen Anwendungen vorherzusagen.
Hydrolysetest: PBT-Proben werden in Wasser getaucht und ihre mechanischen Eigenschaften sowie die Wasseraufnahme werden regelmäßig gemessen, um ihre Hydrolyseeigenschaften zu bewerten und sicherzustellen, dass das Material auch in einer feuchten Umgebung weiterhin eine hervorragende Leistung behält.