PBT樹脂為結晶形,熔點225℃左右,相對密度1.32g/cm3,具有優良的力學性能,有自潤滑性和耐磨性,摩擦系數低,耐熱、耐候性好,電性能優良、耐電弧性好;抗化學藥品性好,與醇、醚、脂肪烴、酸和鹽的水溶液等不起作用,但不耐強酸和強堿。
但PBT也存在的一些缺點:
1.缺口沖擊強度低
2.阻燃性能不高
3.HDT較低
4.高溫下尺寸穩定性差
5.具有各向異性等
由于純PBT存在這些不足,從而限制了其應用的領域,所以一般為了擴大其應用領域,通過纖維增強、無機填料填充、阻燃、化學擴鏈、和共混等改性方法加以克服其缺點。
一、物理改性
1.GF增強(玻纖增強)
在改性PBT中,有超過97%是用玻纖增強的,經過玻纖改性的的PBT性能突出:
1.耐熱性優良,長期使用溫度120℃,短期使用達200℃;
2.機械強度高,在長時間負荷下變形小;
3.吸水率低,尺寸穩定性好,耐摩擦磨耗優良
但加入玻纖也容易造成這些缺點:各向異性,制品翹曲變形。
解決辦法及應用:采用無機礦物與GF復合改性,或加入其它聚合物改性,廣泛應用于機械、電子電氣、汽車工業和家用電器等領域。
2.填充改性
加入無機填料,無機礦物質、礦體和玻纖的復合體提高PBT樹脂的流動性、產品的翹曲性,表面性質等。
應用:可作為管材、家用器皿、儀器殼體、浴室用品(如水池、浴缸)等使用。
3.阻燃改性
PBT是結晶性芳香族聚酯,本身具有一定的阻燃性,阻燃級別HB,但這遠遠達不到使用的要求:V0級別。所以,常加入阻燃劑進行阻燃改性。常用的阻燃劑有溴化物(如十溴聯苯醚)、Sb2O3、磷化物及氯化物等。目前,鹵素阻燃劑逐漸被取代,以無鹵阻燃劑為主要方向。阻燃PBT主要應用在:繼電器、電子表外殼、照相機零件、塑料節能燈頭、等
二、化學擴鏈改性
目的:增加鏈段長度,使PBT的分子量↗,端羧基含量↘,水解穩定性↗,熔體粘度↗
原因:PBT樹脂的端基含有羧基和羥基,擴鏈劑能與其端基反應。
如2,2-雙(2-噁唑啉)類化合物<羧基>、對苯二甲酰月內二胺(羥基>、碳化二亞胺低聚物<羧基>、1,3-亞苯基雙(2-噁唑啉)<羧基>等。
擴鏈方式:縮合型、羧基加成型、羥基加成型、羧羥基同時加成型。
應用:用于電纜、光纜包覆材料。
三、共混改性
PBT與其它聚合物共混的主要目的:提高缺口沖擊強度,降低成型加工收縮造成的翹曲變形,提高耐熱水性能。
1.PBT/ABS共混
為了解決PBT缺口沖擊強度低、HDT較低、高溫下尺寸穩定性差的問題。可以加入ABS與PBT共混,這樣可以大大提高PBT的室溫缺口沖擊性能(50J/m→600J/m),降低其脆韌轉變溫度,使共混物保持良好的拉伸性能和熱性能、耐化學藥品性能。
注:PBT/ABS共混物不相容,所得共混物的形態結構不穩定,嚴重影響共混物的性能。所以對該二元體系進行增容反應,顯得尤為重要。
反應增容后,能提高力學性能(拉伸模量和屈服強度↘,斷裂伸長率)和加工性能(對加工條件依賴程度)。
尋找相容劑的目標(可以使共混物):(1)形態結構更穩定;(2)相分散均勻;(3)性能得到大幅度提高且利于穩定;
PBT/ABS合金性能影響因素分析:
有效相容劑:
甲基丙烯酸甲酯(MMA)/甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)/丙烯酸乙酯(EA)三元共聚物(MGE)(其中GMA提供反應增容的環氧官能團,少量EA是為防止開鏈);苯乙烯/丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸縮水甘油酯(SAG)MAH接枝聚合物等。
應用:PBT/ABS合金主要用于制造通訊和光學儀器、汽車內外裝飾件、家用電器外殼蓋及管件、鍵盤、電子電氣和儀器儀表零件等。
2.PBT/PC
PBT與PC的相容性與組成有關
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和低溫沖擊性能、提高流動性、↘成型收縮率、提高尺寸穩定性、↗表面光澤度等
3.PBT/PA
通過固相聚合方式共混,采用多官能團的環氧樹脂,進行反應性增容。
4.PBT/聚烯烴共混
由于烯烴類聚合物和PBT的化學結構不同,溶解度參數差異大,共混體系不相容,兩者共混時,容易形成兩相分離結構。
所以通常加相容劑:乙酸乙烯酯、乙烯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物、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/彈性體共混
為了提高PBT的缺口沖擊強度,PBT可以通過與彈性體共混改性,來提高沖擊強度,彈性體一般包括BR、EPDM、聚異丁烯、烯丙基丙烯酸橡膠、丙烯酸縮水甘油酯橡膠和乙烯基硅氧烷改性橡膠等。
PBT/BR共混物:低溫沖擊性能好、HDT高、耐化學藥品性好、易流動、表面光澤好。用于制造汽車保險杠。
PBT/EPDM共混物:具有高抗沖擊強度、良好的抗應力開裂性、高耐磨、減震、吸音等性能。 用于制造汽車減震套管、散熱管支撐系統、驅動和傳動桿、車門把手、減震軸承等。
注: 增強耐沖擊性改進:二烯橡膠、氰基改性橡膠、PC和丙烯酸橡膠的混合物等(需注意橡膠用量)。
6.PBT/PET共混
PET和PBT的化學結構相似,相容性好,共混物是結晶相不相容,而非結晶相相容的比較特殊的具有兩個熔點溫度的共混物。
PET/PBT共混合金體系具有收縮率低、尺寸穩定性好、耐熱性好,能阻燃、易加工等特點應用:如電視機和收錄機的各種零部件、計算機鍵盤、開關插件、儀器殼體等。
注:避免發生酯交換反應是制備性能良好的PET/PBT共混物的關鍵,為此,需控制共混溫度、時間,減少所添加的催化劑量,或加入胺類化合物。
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