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PBT耐水解改性浅析,宝理l朗盛l帝斯曼等材料厂商盘点

PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)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。

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。其中耐水解改性显得尤为重要。

图 PBT分子结构式

一、PBT抗水解性差的原因

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。

二、提高PBT耐水解性能的方法

那么如何提高PBT材料的耐水解性能?下面给大家分享两种解决方法:

  • 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。

  • 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。

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。

三、部分耐水解PBT材料厂商盘点

PBT耐水解性差的缺点极大地限制了它在汽车、电子电器及建材领域中的应用。因此,帝斯曼、宝理、杜邦、巴斯夫、朗盛等材料厂商都有针对性推出耐水解的PBT牌号,并陆续优化更新,推出性能更优异的材料。下面做一个简单的盘点。

1、宝理

宝理塑料集团近期推出了一种新牌号的Duranex聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂,该树脂在抗水解性和抗热震性方面有显著改善。据报道,Duranex 201HR是一款新产品,该产品可确保零部件的长期可靠性,并提高Duranex PBT在汽车市场的渗透率。

Duranex 201HR是一种未填充的材料,它极大地提高了耐水解性,同时也保持了传统PBT树脂优异的机械性能和成型性能。Duranex 201HR非常适合在高湿度环境中使用,可延长多种产品的使用寿命。它特别适用于在恶劣工作环境下工作的汽车连接器。

Duranex 201HR是宝理塑料Duranex LT系列产品的补充,该系列产品还通过增强树脂的韧性以及松弛热冲击循环试验产生的应变来显著提高耐热冲击性能。其性能甚至超过了聚苯硫醚(PPS)树脂,而PPS是耐热冲击性能最好的树脂之一。

此外,Duranex LT系列不仅有助于插入成型,还具有优异的抗水解性,在一系列产品中释放出高性能和更长使用寿命的潜力。这些牌号也可用于无法使用常规PBT树脂的各种零件。据称,Duranex LT系列PBT牌号非常适合用于功率模块、DC/DC变换器、电机绝缘体和EPS系统等使用环境恶劣的部件。

2、朗盛

朗盛近期推出的新型Pocan XHR(耐极端水解)产品在高温和潮湿的条件下具有出色的抗水解性能。在基于美国汽车工程师学会(SAE)严格的SAE / USCAR2 Rev.6长期水解测试的标准化测试样品的内部测试中,该化合物达到4级或5级–前两个等级。

“但是,Pocan XHR的发布证明了这种材料的额外好处对许多用户同样重要。它们通常充分利用了对热冲击,热空气和化学物质的高抵抗力以及基于聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)的化合物的机械性能。”高性能材料业务部门的应用开发人员Ralf Heinen解释说。

Pocan XHR是朗盛公司第三代水解稳定的PBT化合物,它是Pocan HR第二代材料的补充,具有以下特点:

  • 在150℃的空气中存放3,000小时后,XHR系列大多数产品类型的冲击强度也几乎保持不变;
  • 在热冲击测试中,采用Pocan XHR金属包覆成型的组件不会出现应力裂纹,或者如果出现应力裂纹,则要等到通常测试周期的许多倍之后才会出现裂纹;
  • 在适用于PBT的注塑温度下,所有Pocan XHR变体的熔体粘度可长时间保持恒定,提升的流动性使得可以实现薄壁几何形状;
  • 在55摄氏度下于1摩尔的氢氧化钠溶液中存储100小时时,断裂伸长率仅降低了约40%。

3、帝斯曼

为了满足市场对汽车电子材料更为严苛的要求,荷兰皇家帝斯曼集团开发耐水解 Arnite PBT ,采用30%玻纤增强配方,使该材料在150℃时依然具有极佳的性能。

此外,Arnite®耐水解PBT系列还包含阻燃级别产品,可达到0.4毫米UL94 V0阻燃等级,能全面满足汽车电子元器件,如汽车连接器、控制设备和传感器等对材料的新需求。

图 源自帝斯曼官网

4、巴斯夫

巴斯夫开发Ultradur®HR用于热湿环境的抗水解聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 以满足快速发展的新能源汽车和自动驾驶系统元件不断增长的需求。

带有 HR(抗水解)后缀的Ultradur® 系列产品的主要特性是聚对苯二甲酸丁二酯 (PBT) 聚合物在高温和水的环境下具有极强的抗性。

与聚酯中的水(即使只存在于空气湿度中)接触,也会导致聚合物链产生水解分裂,最终降低材料性能,在高温环境下尤为如此。

Ultradur® HR 以标准聚对苯二甲酸丁二酯为基础,与高效添加剂相结合,最大程度抑制水解降解,从而大幅延长零件使用寿命。

图 源自巴斯夫官网

5、杜邦

杜邦开发有耐水解PBT Crastin® HR系列和 Crastin®HR HFS系列。Crastin® HR HFS是杜邦最新开发的耐水解系列CrastinPBT中的一种,包括Crastin® HR 5315HFS和Crastin® HR5330 HFS。

Crastin® HR HFS可实现高达600V的相对漏电起痕指数(CTI),从而提高组件的安全性,并增加了熔体稳定性以便更好地进行加工,从而降低成本。具备优异流动性以及出色的抗水解性。这些突出特性可全完满足市场对高压电连接器和其他电气绝缘组件在选材方面的严苛要求。

图  高电压屏蔽连接器

6、金发科技

金发有一款耐水解PBT-G30 HR,具有高机械强度、高耐热、尺寸稳定性好、电气性能好,用于ABS ECU模块。

7、蓝星南通星辰

南通星辰推出耐高温水解PBT(聚对笨二甲酸丁二醇酯)工程塑料,商品牌号为Starester®510G30。具有优异的耐水解性能,在双85试验箱内经过恒温恒湿(85℃85%)1000h机械性能下降幅度极小,主要应用于控制器外壳及长期接触高温高湿环境的材料。

Starester®510G30产品主要对应DURANEX®PBT耐水解产品,各项性能指标均与进口产品接近。Starester®510G30耐水解型PBT工程塑料在汽车中的主要应用包括:电子控制器、变速箱控制器等。


图 源自南通星辰官网

8、南京聚隆

南京聚隆也有一款耐水解性能好的PBT(TG6GRW),主要应用有汽车摇手,电机塑料件,光纤护套,雨刮器组件等。

图 源自聚隆官网下载文件

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