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一文轻松解决PBT耐水解差的问题

PBT具有优良的综合性能,良好的成型加工性和性价比,优良的机械性能,机械强度高,耐疲劳性和尺寸稳定好。这些性能在高温条件下也极少有变化,非常适合用于汽车、电子等领域。

图 三养PBT应用于汽车连接器

但PBT同时还具有缺口冲击强度低、成型收缩率大、耐水解性差、易受卤化烃侵蚀等缺陷,且经玻纤增强后,因制品纵、横向收缩率不一致易使制品发生翘曲。PBT耐水解性差的问题极大的限制了它在汽车、电子电器及建材领域中的应用。

以新能源汽车领域为例,PBT在新能源汽车的主要应用有电池零部件,连接器,以及充电桩等。而新能源汽车大功率充电装置的启用以及高压电气内采用的液冷控温模式,对塑胶材料的耐高温、耐水解性、耐工业溶剂及耐酸碱性有很高的要求。充电桩也同样长期处于高温超市环境,对材料的耐高温、耐水解性也同样要求很高。

普通PBT材料高温下遇水易分解,无法满足汽车市场对耐高温高湿材料日益增长的需求,所以提高PBT耐高温,耐水解是材料的重点开发方向。

图 宝理DURANEX PBT电源充电插口

图 杜邦Crastin PBT 高电压屏蔽连接器

图 东丽PBT材料应用于锂离子电池角型终端分离器

要提高PBT材料的耐水解性能,首先需要知道PBT材料为什么耐水解性差。

我们来从化学角度分析,影响PBT聚酯耐水解性能好坏的决定因素是聚酯材料化学组成里的端羧基浓度,而在端羧基里面又含有酯键,当把PBT聚酯在高于其玻璃化转变温度的温度下置于水中,就会发生酯键断裂,高温水解形成的酸性环境会加速PBT聚酯的耐水解反应,使PBT材料性能急剧下降。

图 可隆普拉斯PBT耐水解测试

从上图我们可以看到,普通PBT树脂在高温下72小时就已经发生水解,144小时候性能严重劣化。而耐水解性PBT在高温高湿环境中144小时后仍然性能稳定。

那么如何提高PBT材料的耐水解性能?下面我给大家分析两种解决方法:

一、在有PBT聚酯的水中添加水解稳定剂,如碳化二亚胺,水解稳定剂会消耗水解产生的羧基,减缓PBT聚酯的酸性水解速度,提高PBT聚酯材料的抗水解性。

二、通过添加封闭PBT聚酯端羧基的方法,降低端羧基浓度,提高PBT聚酯的抗水解性,如加入带环氧官能团的助剂,通过官能团GMA与PBT端羧基反应来封端,从而提高PBT的抗水解性能。

如果添加合适的耐水解化学添加剂,对PBT聚酯起到针对降解的保护反应,大部分热降解、热氧化降解和光降解现象可以阻止。这些添加剂通常在PBT聚酯化合阶段加入。

不过就水解化学反应而言,尽管PBT聚酯不是吸湿性聚合物,把湿气成分保持在极低水平(小于0.05%)仍非常关键,这样可以防止高温下的水解反应,聚合物链不会断裂,不会造成机械性能变差。

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