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常见的PBT材料改性及应用

着PBT树脂的用量不断的增长,PBT材料的阻燃性能差、热变形温度不够高、缺口冲击强度不够等缺陷越发明显。为弥补纯PBT树脂性能上的不足,拓宽其应用领域,相关人员不断地对其进行改性。目前,国内的PBT改性产品主要有3类:玻纤增强,阻燃改性,共混合金改性。


一、增强改性



在PBT中添加玻纤,玻纤与PBT树脂结合力良好,在PBT树脂中加入一定量的玻璃纤维后,不仅能保持PBT树脂耐化学性、加工性等原有优点,而且能有较大幅度地提升其机械性能,并克服PBT树脂缺口敏感性。


表 PBT玻纤增强树脂对比性能

性 能

PBT


标准树脂

15%GF增强

30%GF增强

相对密度

1.31

1.39

1.52

拉伸强度/MPa

53~55

98

132~137

弯曲强度/MPa

85~96

147

186~196

压缩强度/MPa

88

108

118~127

线膨胀系数/(10-5/K)

9.4

5

2.0~2.5


无缺口

3.175mm

23℃

不断

490

637~686

-40℃

不断

-

372


有缺口

12.7mm

23℃

49~59

59

78~98

-40℃

44

-

64


HDT/℃

0.45MPa

154

200

215~220

1.82MPa

58~60

190

205~212


这类产品主要应用于汽车、电子、电动工具,玻纤的比例不同,其应用领域也不同。下面简单列举两个例子。


 图 玻纤增强PBT材料应用于黑晶炉面盖


图 玻纤增强PBT材料应用于键盘


二、阻燃改性



PBT是结晶性芳香族聚酯,如不加入阻燃剂,其阻燃性均属UL94HB级,只有加入阻燃剂后,才能达到UL94V0级。


常用的阻燃剂有溴化物、Sb2O3、磷化物及氯化物等卤素类阻燃剂,最多的是十溴联苯醚,一直是主要的PBT阻燃剂,但是由于环保原因,欧洲国家很早就禁止使用,各方都在寻找其替代品,但是一直未有性能优势超过十溴联苯醚替代品。


虽然如此,但作为一种趋势,无卤阻燃技术最近几年受到各大公司的重视。与现有的卤系PBT相比,密度小,电气性能优良,具有与现有材料相同的力学性能。但由于目前还找不到经济实用的理想替代品,含卤阻燃产品目前仍占据着市场主导地位。


图 阻燃PBT应用于充电枪


三、共混合金改性



PBT与其它聚合物共混的主要目的:提高缺口冲击强度,改善成型加工收缩造成的翘曲变形,提高耐热性能。


国内外普遍采用共混来对其进行改性。用于PBT的共混改性的聚合物主要有PC、PET、等。这类产品主要应用于汽车、电子、电动工具,玻纤的比例不同,其应用领域也不同。


1. PC/PBT合金


优点:聚碳酸酯(PC)性能优良,在温度大于PC玻璃化温度150℃的条件下,可以与PBT以任何比例熔融共混。共混后的PC/PB合金既可以克服PC成型加工性、耐磨性不足的缺点,同时又弥补了PBT缺口冲击强度、耐冲击性和耐热性不足的缺点。


缺点:由于PBT为结晶聚合物,PC为非结晶聚合物,2者合金为典型的非晶与结晶共混体系代表,因此共混改性时易发生相分离,导致体系界面黏结不良,相容性较差,


因此在共混过程中会添加一定量的相容剂来破坏PBT结晶,提高体系相容性,同时为了进一步提高PC/PBT合金的韧性和强度,在共混的过程中也会添加一定量的增韧剂和玻纤。


图 PC/PBT合金材料应用于加油护盖板


2. PET/PBT合金


优点:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与PBT溶解度参数相近化学结构相似,二者的混合体系相容性很好,只出现一个玻璃化转变温度Tg。


缺点:PBT与PET共混时会发生化学反应生成嵌段共聚物,这些嵌段共聚物后期易发生酯交换生成无规则共聚物,降低聚合物的分子质量和力学性能,最终影响合金品质,


因此在共混体系中可以加入一定量的扩链剂来与二者的羧基发生酯化反应,连接PBT与PET,生成PBT-PET、PET-PET或PBT-PBT的嵌段共聚物,在短时间内提高体系的相对分子质量及特性黏度,最终所得的PET/PBT合金具有强度高、刚性好,热变形温度高,尺寸稳定性好,表面光泽度好等优良性能。



图 PBT/PET合金材料应用于车灯饰圈


3. PBT与其他聚合物共混


除了上述几种材料,一些增容效果比较好的材料如PU、PP、ABS、SBS、EPDM、POE、ASA、EVA、弹性体等也被尝试用来熔融共混改性PBT,也有将可降解的生物树脂PBS、PCL与PBT共混,可制得有环保功能的PBT合金。


素材来自何新东教师及网络,艾邦高分子虚竹整理。

材料,PBT#


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