特塑｜Tester® PBT热塑性聚酯的改性研究及应用

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聚对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene tereph-thalate)，简称 PBT，是世界 5 大工程塑料之一，因具有良好的耐化学性和成型性，广泛应用于汽车零部件、家用电器外壳、光纤套膜、纺丝纺织等领域。随着 PBT 树脂消费的增长，PBT 成品阻燃性能不足、热变形温度不高、缺口冲击强度低等性能缺陷越发明显。为弥补纯 PBT 树脂性能上的不足，拓宽其应用领域，研究人员对 PBT 树脂的改性进行了广泛研究并取得了一定的进展

目前，国内的 PBT 改性产品主要有 3 种类型：一类是在 PBT 中添加玻纤，这类产品主要应用于汽车、电子、电动工具，玻纤的比例不同，其应用领域也不同;一类是在玻纤改性的基础上，再添加阻燃剂，做成阻燃改性的 PBT，这类的产品主要用于节能灯、LED 等;还有一类是对 PBT 进行合金化改性，这类产品主要应用于汽车配件，如摩托车、汽车灯罩等。

玻纤增强改性

纯 PBT 树脂的机械性能一般，拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量均比较低，且对缺口敏感。玻璃纤维是一种优异的无机非金属材料，机械强度高，抗拉性能好，经常作为强化塑料的补强材料。玻纤与 PBT树脂有良好的结合力，在 PBT 树脂中加入一定量的玻璃纤维后，不仅能保持 PBT 树脂耐化学性、加工性等原有优点，而且能有较大幅度地提升其机械性能，并克服 PBT 树脂缺口敏感性。经过玻纤改性，PBT 的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量及冲击强度均有不同程度的提升，并且在玻纤质量分数为 0% ～ 30% 时，改性的 PBT 树脂的机械性能是随着玻纤含量的增加而提升。

阻燃增强改性

PBT树脂易于燃烧，难于成碳，且燃烧时会连续熔融滴落，易使火焰蔓延引起火灾。对于玻纤增强PBT，玻纤的加入虽然提高了 PBT 的力学性能，同时引入“灯芯效应”，使火焰区的材料不易发生熔滴(抗熔滴效应)，但却使热量积聚，反而加大对玻纤增强 PBT 的阻燃难度。为了解决这一问题，保证PBT 树脂的使用安全性，通常会对玻纤增强的 PBT树脂引入阻燃剂，进行阻燃改性。目前研究较多的阻燃剂有含卤、含氮、含磷以及无机阻燃剂。含卤阻燃主要采用的是溴化合物，市场上大规模工业化的阻燃 PBT 产品大多采用十溴联苯醚和三氧化二锑并用;使用的含氮阻燃剂，主要有三聚氰胺及其与磷的化合物，其中三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯，是阻燃剂市场最具有发展潜力的品种;含磷阻燃主要是使用红磷或二苯磷酸酯作为阻燃剂;无机阻燃剂则以氢氧化铝和氢氧化镁为主。

合金改性

PBT树脂为线性饱和树脂，本身易结晶，又由于在加工过程中玻纤取向产生的各向异性，因此其塑料制品容易翘曲变形。PBT 与其他树脂的相容性良好，又因为共混改性研发周期短、成本低，因此国内外普遍采用共混来对其进行改性。用于 PBT 的共混改性的聚合物主要有 PC、PET

PC/PBT 合金

聚碳酸酯(PC)性能优良，在温度大于 PC 玻璃化温度 150 ℃的条件下，可以与 PBT 以任何比例熔融共混。共混后的 PC/PB 合金既可以克服 PC 成型加工性、耐磨性不足的缺点，同时又弥补了 PBT 缺口冲击强度、耐冲击性和耐热性不足的缺点。但由于 PBT 为结晶聚合物，PC 为非结晶聚合物，2 者合金为典型的非晶与结晶共混体系代表，因此共混改性时易发生相分离，导致体系界面黏结不良，相容性较差，因此在共混过程中会添加一定量的相容剂来破坏 PBT 结晶，提高体系相容性，同时为了进一步提高 PC/PBT 合金的韧性和强度，在共混的过程中也会添加一定量的增韧剂和玻纤。

PET/PBT 合金

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)与 PBT 溶解度参数相近化学结构相似，2 者的混合体系相容性很好，只出现一个玻璃化转变温度 Tg。但 PBT 与 PET 共混时会发生化学反应生成嵌段共聚物，这些嵌段共聚物后期易发生酯交换生成无规则共聚物，降低聚合物的分子质量和力学性能，最终影响合金品质，因此在共混体系中可以加入一定量的扩链剂来与 2 者的羧基发生酯化反应，连接 PBT与 PET，生成 PBT-PET、PET-PET 或 PBT-PBT 的嵌段共聚物，在短时间内提高体系的相对分子质量及特性黏度，最终所得的 PET/PBT 合金具有强度高、刚性好，热变形温度高，尺寸稳定性好，表面光泽度好等优良性能。

Tester® PBT的应用

Tester® PBT在汽车领域的应用

Tester® PBT在汽车行业的应用也是多种多样的，包括电气部件例如点火分配器、保险丝盒和连接器，以及前照灯外壳、头灯挡板、窗支撑、门把手、刮水器电机外壳、中央锁部件、空气过滤器和传感器、燃油泵和供应组件和气囊组件、车窗马达外壳，机车马达零件，汽车传动器齿轮盒等

例如火花塞端子板选用30%玻纤增强PBT，因它的热变形温度高；头灯款架运用30%玻纤增强Tester® PBT，因他有高热变形温度，与金属有良好的粘结性，抗弯强度高等；摩托主外侧板选用弹性体改性的Tester® PBT，因它有良好的外观、耐化学药品及低温韧性；后视镜外壳选用弹性体或玻纤增强Tester® PBT，因它要求高的动态强度、耐气候性及冲击性；加速器踏板选用玻纤增强Tester® PBT，因它要求高刚度反动态强度；前后保险杠选用弹性体改性Tester® PBT，因它要求通过低温和撞击试验开经受在线涂装和140~155度的烘烤干燥；风挡雨刷支承选用玻纤增强Tester® PBT，因它具有动态强度和刚度、耐气候性、产品的公差范围小和要求尺寸稳定性；风挡雨刷柄选用玻纤增强Tester® PBT,具有高刚度、耐气候及耐化学药品的特点；车门把手选用热塑性塑料双注玻纤增强Tester® PBT，具有耐气候、化学药品及高刚度的热点；点火系统选用玻纤增强Tester® PBT，因它要求耐英力开裂（装有金属嵌件）、尺寸稳定及电绝缘性好

Tester® PBT用于电子电气领域

PBT工程塑料在电子、电气工业的应用实例有电动马达组件、继电器外壳、电容器外壳、负载断路开关、发光管显示器壳、电子设备风页、微动按钮开关、马达外壳、系列端子板、自动电路阻断器、熔丝盒、线圈骨架、插头及电路连接器、电话分配箱等

应用实例连接器是信号间的桥梁，是传递电子讯号及电源连接所不可或缺组件，Tester® PBT均衡的物性与价格正符合连接器的需要。Tester® PBT通常添加30%玻璃纤维掺混作为连接器，Tester® PBT因机械性质、耐溶剂性、成形加工性佳且价格低而广泛被采用

连接器是信号间的桥梁，是传递电子讯号及电源连接所不可或缺组件，Tester® PBT均衡的物性与价格正符合连接器的需要。Tester® PBT通常添加30%玻璃纤维掺混作为连接器，Tester® PBT因机械性质、耐溶剂性、成形加工性佳且价格低而广泛被采用

Tester® PBT的第三用途是作为变压器、继电器内的线圈轴，一般以Tester® PBT加纤30%射出成形。线圈轴要求的物性包括绝缘性、耐热性、耐焊钖性、流动性、强度等

Tester® PBT商用机器及通讯领域

Tester® PBT工程塑料用于商用机械领域是因它具有良好的润滑剂及耐磨耗性。而且尺寸精密。典型应用实例有键盘及电话按键、打字机助导杆、插头和插座或连接器及传真机外壳等，便捷式电子产品如移动电话、PDA、笔记型计算机等

Tester® PBT用于照明电器领域

产生光的地方也伴随着热，所以大多数灯选用Tester® PBT工程塑料。其优点在于耐热高、刚度好和尺寸稳定等。典型应用实例有节能灯外壳、电源适配器、插座、基座及各种灯具的外壳。如节能灯灯座用玻纤增强阻燃Tester® PBT工程塑料，因它要求耐热、耐紫外线及UL94V-0的阻燃性，灯插座选用玻纤增强Tester® PBT，它要求耐热性和尺寸稳定性

Tester®PBT用于家电领域

Tester® PBT工程塑料已多年用于大量家用电器上，有的做外壳，有的用于功能零部件。这是应用Tester® PBT工程塑料的热变形温度和机械强度高、电热绝缘性好，尺寸稳定和吸湿性。此外Tester® PBT工程塑料对清洗剂及洁净剂、油类和脂肪、果蔬汁、食品、碳酸饮料及各种调料都有耐药品性。Tester® PBT工程塑料广泛用于制造电熨斗手柄、深煎盘组件、刀具及剪子手柄、电吹风组件、炉门手柄、旋钮及面板、咖啡壶具及基座、食品加工粉碎机组件、真空吸尘器部件及多士炉部件等

Tester®PBT用于其他领域

其他领域需要特殊性能的Tester® PBT工程塑料，特别是弹性体改性的Tester® PBT工程塑料，可用于冬季的运动器械，它需要低温冲击和缺口冲击强度，从而保证组件的使用性。典型应用实例有船舱排水泵、纺织骨架及纱管、喷雾器喷口、热熔胶喷枪、电吹风用具、滑雪链接器组件、滑雪鞋适调器等

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