聚對苯二酸丁二酯( PBT)
聚對苯二酸丁二酯是一種半結晶的熱塑性塑料聚酯。它結晶速度快,因而加工成型時優先使用注射模塑成型方法。 PBT一直用于開關工業,在這里耐化學性、耐高溫性、良好的電性能和在細小截面中能長距離流動都是很重要的。 PBT樹脂和以 PBT為基礎的共混物也應用于制造很多種汽車零件,從導向裝置到保險杠,要求高強度或高抗沖擊性。汽車電纜和光纖電纜可以用PBT擠壓出涂敷層以抵抗惡劣的環境。
化學和性能
PBT具有特殊的結構,它是在1,4一丁二醇和對苯二酸二甲酯之間發生一個酯基轉移反應而生成的,緊接著又發生后縮合反應,使酯基轉移,產物的分子量提高到期望的數值。未改性 PBT 薄截面是半透明的,但其稍厚截面是白色不透明的。PBT可以與各種添加物共混生成樹脂,拓寬產品的性能。這些樹脂以粒料形式提供。
PBT的玻璃態轉變溫度(Tg)大約為125F,熔點為437F。由于PBT是半晶體樹脂,它的最高使用溫度不象在非晶體樹脂中受Tg的限制。未增強PBT的負荷變形溫度在負荷1.82MP下為130F,當負荷為455kPa時高達350F。增強PBT在1.82MPa負荷下負荷變形溫度高達410F。PBT樹脂的UL持續使用溫度指數可達到284F。
PBT樹脂具有良好的耐多數化學溶劑性能。在室溫下,PBT不受水、弱酸。弱堿、常見有機溶劑、油脂、油和清洗劑的影響。即便在較高溫度下,PBT也保留耐許多化學品的特性,包括汽車用油和多數化學品。反復或長期暴露可能減小PBT的耐化學性,PBT適用于洗碗機,但不適用于反復加熱的高壓蒸氣鍋。PBT的抗化學性使其不能用溶劑膠粘。
未改性PBT的懸臂梁式沖擊強度小于lft.lb/in,但對于加入抗沖擊改性劑后的混合物,則高達18ft.-lb/in,即便在毛0下也如此。玻璃增強PBT的懸臂梁式沖擊強度為 1.5—2.0ft.-lb/in。
PBT樹脂斷裂時抗張強度范圍,從未增強級的 37MPa到 30%玻璃增強 PBT的145MPa。在彎曲時未增強PBT強度是54MPa;彎曲時延伸率5%,比大多數的非晶體樹脂低。根據不同的增強水平,PBT的撓曲強度從90到221MPa;撓性模量從 2702 到13786MPa。
由于PBT濕度吸收力低,它的物理特性在高濕度環境中短期內不受影響。不受濕氣影響也是PBT電器件的特性。PBT的介電強度400—600V/mil,其介電常數(60Hz)是3—4,這說明為何PBT樹脂在電器/電子工業那么重要。
未改性PBT樹脂在UL94-V測試中定為HB級。阻燃化學物的添加后PBT屬V-O級即使截面只有0.028 inch薄。某些改性PBT通過了更嚴格的UL94-5V等級測試。
市售品級
根據加工要求未增強PBT有不同的分子量。某些等級滿足FDA要求。未增強PBT可制成V-0級的產品。其它聚合物的添加可使共混物具有優良的抗沖擊性能,包括低溫抗沖擊性。這是折衷的辦法,盡管某些共混物的抗化學性可能下降。
共混材料可由PBT與各種形式和等級的填料和增強材料共混制得。玻纖增強材料含量 7%一 50%,以拓寬物性范圍。最通用的是 30%增強等級。用無機填料代替某些纖維,在一定程度上改變材料的特性。最顯著的是,纖維增強晶體樹脂模塑時翹曲的傾向由于加人無機填料而減小。一些特殊等級只用無機填料。所有的共混等級都可用添加劑達到成為阻燃的。
極少數聚合物的加入,如聚碳酸酯或PET(聚對苯二甲酸乙二酯)可以改善以PBT為基料的模塑零件的表觀。
加工
PBT在加工前應干燥。建議條件為:干燥室溫度250F,干燥時間2—4h,干燥介質OF露點的空氣,其濕含量應小于 0. 05%。
在常用的加工溫度(450~500F)下,熔融粘度低至足以使料流注滿長而薄的通道。熔融溫度高于520F會導致一些特性的喪失,這是由于材料的熱降解,停留時間長降解尤甚。
通常的模具溫度是150~200F。對某些未增強PBT部件溫度需高到250F才能得到完全結晶。所用的模具溫度范圍可影響某些特性,諸如表面光澤、凹痕和翹曲。
建議用快速的注射速度,這與材料很快結晶速度相匹配,也就是說,對重量少于幾盎司的零件制作周期應短。
盡管多數PBT用注射成型加工,其它方法也是可行的。發泡PBT需要發泡劑,最典型的應用是減少體積大。厚制件的凹痕。未增強PBT用量的增加是由于它用于電線、電纜的擠出包覆涂層。這種材料也可以擠出成型和生產板材,但有一些困難。
應用
一些突出的性質己使PBT成功地應用于電器/電子市場。其良好的電性能,不受產品使用環境的影響;高流動性,使其可以模塑小的、復雜的零件;耐高溫性使其可承受短時間的焊接作業。
PBT用于制造開關、線圈骨架。燈插座、接線柱頭、保險絲盒和電機零件,并應用在配電器和微電子電路中。1993年在以上工業中所用的各種PBT大約有450萬磅,其中大部分是填充和阻燃材料。
在汽車制造業中,PBT的耐溶劑(汽油、液壓油等)性是很重要的,而且材料的耐高溫性和高強度對汽車發動機室是必需的,其它如配電盤、接插件等電器零件對材料要求也是如此。對于門窗等硬質制品和大型零件,如前格柵式進風板,高強度是必需的。
減輕重量是用PBT制品代替許多金屬零件的驅動力。如1993年樹脂在汽車中應用量約達600萬磅。用于汽車保險杠的抗沖擊改性PBT有巨大的市場。
其他工業市場用量一般較小。替代金屬是一個重要用途,因此PBT的強度和耐環境性很重要。PBT在泵零件。齒輪、傳送帶部件及門窗等硬質制品市場有競爭力。這個市場1993年樹脂用量約300萬磅。其它樹脂在這些市場與PBT競爭,而且有少數用戶不愿用PBT取代金屬。
PBT用于制造許多儀表把手、底座和罩殼,替代熱固性材料。儀器儀表業及其它多方面用途(例如畫刷的纖維等)。1993年總用量約為300萬磅。