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PBT三大改性方向——物理/扩链/共混

PBT树脂为结晶形,熔点225℃左右,相对密度1.32g/cm3,具有优良的力学性能,有自润滑性和耐磨性,摩擦系数低,耐热、耐候性好,电性能优良、耐电弧性好;抗化学药品性好,与醇、醚、脂肪烃、酸和盐的水溶液等不起作用,但不耐强酸和强碱。回复

但PBT也存在的一些缺点

1.缺口冲击强度低

2.阻燃性能不高

3.HDT较低

4.高温下尺寸稳定性差

5.具有各向异性等

由于纯PBT存在这些不足,从而限制了其应用的领域,所以一般为了扩大其应用领域,通过纤维增强、无机填料填充、阻燃、化学扩链、和共混等改性方法加以克服其缺点。


图:改性增强阻燃PBT粒子

一、物理改性

1.GF增强(玻纤增强)

在改性PBT中,有超过97%是用玻纤增强的,经过玻纤改性的的PBT性能突出:

1.耐热性优良,长期使用温度120℃,短期使用达200℃;

2.机械强度高,在长时间负荷下变形小;

3.吸水率低,尺寸稳定性好,耐摩擦磨耗优良

但加入玻纤也容易造成这些缺点:各向异性,制品翘曲变形

解决办法及应用:采用无机矿物与GF复合改性,或加入其它聚合物改性,广泛应用于机械、电子电气、汽车工业和家用电器等领域。

表1: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

2.填充改性

加入无机填料,无机矿物质、矿体和玻纤的复合体改善PBT树脂的流动性、产品的翘曲性,表面性质等。

应用:可作为管材、家用器皿、仪器壳体、浴室用品(如水池、浴缸)等使用。

3.阻燃改性

PBT是结晶性芳香族聚酯,本身具有一定的阻燃性,阻燃级别HB,但这远远达不到使用的要求:V0级别。所以,常加入阻燃剂进行阻燃改性。常用的阻燃剂有溴化物(如十溴联苯醚)、Sb2O3、磷化物及氯化物等。目前,卤素阻燃剂逐渐被取代,以无卤阻燃剂为主要方向。阻燃PBT主要应用在:继电器、电子表外壳、照相机零件、塑料节能灯头、等

图:无卤阻燃PBT应用在继电器上(图:源于顺炎新材料)

二、化学扩链改性

目的:增加链段长度,使PBT的分子量↗,端羧基含量↘,水解稳定性↗,熔体粘度↗

原因:PBT树脂的端基含有羧基和羟基,扩链剂能与其端基反应。

如2,2-双(2-噁唑啉)类化合物<羧基>、对苯二甲酰月内二胺(羟基>、碳化二亚胺低聚物<羧基>、1,3-亚苯基双(2-噁唑啉)<羧基>等。

扩链方式:缩合型、羧基加成型、羟基加成型、羧羟基同时加成型

应用:用于电缆、光缆包覆材料。回复“PBT",查询更多相关文章


图:阻燃增强PBT应用在电源插头

三、共混改性

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,提高耐热水性能。

1.PBT/ABS共混

为了改善PBT缺口冲击强度低、HDT较低、高温下尺寸稳定性差的问题。可以加入ABS与PBT共混,这样可以大大提高PBT的室温缺口冲击性能(50J/m→600J/m),降低其脆韧转变温度,使共混物保持良好的拉伸性能和热性能、耐化学药品性能。

注:PBT/ABS共混物不相容,所得共混物的形态结构不稳定,严重影响共混物的性能。所以对该二元体系进行增容反应,显得尤为重要。

反应增容后,能改善力学性能(拉伸模量和屈服强度↘,断裂伸长率)和加工性能(对加工条件依赖程度)。

寻找相容剂的目标(可以使共混物):(1)形态结构更稳定;(2)相分散均匀;(3)性能得到大幅度提高且利于稳定;
PBT/ABS合金性能影响因素分析


有效相容剂:

甲基丙烯酸甲酯(MMA)/甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)/丙烯酸乙酯(EA)三元共聚物(MGE)(其中GMA提供反应增容的环氧官能团,少量EA是为防止开链);苯乙烯/丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)MAH接枝聚合物等。

应用:PBT/ABS合金主要用于制造通讯和光学仪器、汽车内外装饰件、家用电器外壳盖及管件、键盘、电子电气和仪器仪表零件等。

2.PBT/PC

PBT与PC的相容性与组成有关

1.0~25wt%PC,部分相容

2.PC含量↗,呈PBT相、PC相和PBT/PC混合相的三相混合物

3.30~40wt%PC,完全相容

PBT/PC共混可以提高PBT的HDT和低温冲击性能、改善流动性、↘成型收缩率、改善尺寸稳定性、↗表面光泽度等

3.PBT/PA

通过固相聚合方式共混,采用多官能团的环氧树脂,进行反应性增容。


图“PBT材料在车灯上应用

4.PBT/聚烯烃共混

由于烯烃类聚合物和PBT的化学结构不同,溶解度参数差异大,共混体系不相容,两者共混时,容易形成两相分离结构。

所以通常加相容剂:乙酸乙烯酯、乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、丙烯酸接枝的乙烯或丙烯聚合物,如POE(聚氧化乙烯)-g-MAH。

5.PBT/弹性体共混

为了提高PBT的缺口冲击强度,PBT可以通过与弹性体共混改性,来提高冲击强度,弹性体一般包括BR、EPDM、聚异丁烯、烯丙基丙烯酸橡胶、丙烯酸缩水甘油酯橡胶和乙烯基硅氧烷改性橡胶等。

PBT/BR共混物:低温冲击性能好、HDT高、耐化学药品性好、易流动、表面光泽好。用于制造汽车保险杠。

PBT/EPDM共混物:具有高抗冲击强度、良好的抗应力开裂性、高耐磨、减震、吸音等性能。 用于制造汽车减震套管、散热管支撑系统、驱动和传动杆、车门把手、减震轴承等。

注: 增强耐冲击性改进:二烯橡胶、氰基改性橡胶、PC和丙烯酸橡胶的混合物等(需注意橡胶用量)。


图:PBT在电子器件上的应用

6.PBT/PET共混

PET和PBT的化学结构相似,相容性好,共混物是结晶相不相容,而非结晶相相容的比较特殊的具有两个熔点温度的共混物。回复“PBT",查询更多相关文章

PET/PBT共混合金体系具有收缩率低、尺寸稳定性好、耐热性好,能阻燃、易加工等特点应用:如电视机和收录机的各种零部件、计算机键盘、开关插件、仪器壳体等。

注:避免发生酯交换反应是制备性能良好的PET/PBT共混物的关键,为此,需控制共混温度、时间,减少所添加的催化剂量,或加入胺类化合物。

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