工程塑料PBT的应用

2022-01-04 　来源:高分子专业资源库

Part.01

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)结构与性能

聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为一种半结晶热塑性塑料，具有出色的刚性、强度、耐热性能好、很好的尺寸稳定性及耐化学性，经改性的PBT还具有卓越的耐候性及耐热老化性能，备受广泛应用。

▲PBT的分子结构

PBT的分子结构如图所示，从分子结构可以看出，PBT大分子为线型结构，结构规整，重复结构单元中有刚性的苯环和极性的酯基，由于苯环和酯基间形成了一个共轭体系，使分子刚性较大，减小了分子链的柔曲性、溶解性和吸水性。极性酯基、羰基的存在，增大了分子间作用力，使分子间靠得紧密，分子链刚性加强。这使得PBT树脂具有优良的力学性能、良好的耐候性、低吸湿性、具有良好的电绝缘性。结构单元中还有4个非极性亚甲基-(CH2)-，较PET多2个亚甲基，减小了分子间作用力，分子链的柔曲性和结晶能力均高于PET，在低温下比PET结晶速度快，易于成型加工。但PBT仍存在一些不足，其缺口冲击强度低、阻燃性不高、热变形温度较低、高温下尺寸稳定性差、具有各向异性。

PBT的溶解度参数为10.8(J/cm³ )^1/2 ，与许多类塑料的相接近，所以其共混的范围比较广泛。另外，PBT的分子链末端含有羟基或羧基，其容易与环氧、酸酐、羧基或羟基等发生化学反应，在共混时可以与含有这些官能团的增韧剂更好地混合，与增韧剂的界面粘合性增强，从而达到更好的增韧效果。因此结合PBT优良的性能，针对其不足，对PBT的改性成为扩大PBT使用范围的重要手段。

Part.02

聚PBT材料的应用

PBT树脂其要用途为工程塑料、光缆料和纺丝纤维三大领域，约占总量的92%。具体的应用领域可见下图：

▲PBT主要应用领域

在塑料加工业中，作为工程塑料之一的PBT主要被用于汽车制造、电气工程/电子产业及通用应用等方面。与其它工程热塑性塑料相比，PBT的年增长率高于平均水平，约为7%，这使其一度成为经济上很吸引人的一类材料，这促使改性塑料生产商从技术上研究这种材料的深层次发展、控制客户成本效益可能性的原因之一。但近两年生物可降解塑料PBAT的火热推进，使得原料BDO价格高居不下，PBT价格也逐渐攀升，成本上不再占有优势，这使得改性PBT研究更进一步走向成本控制与性能优化的平衡把控。

Part.03

聚PBT的改性及产品应用

作为工程塑料之一，在实际应用领域，大部分的PBT都需要经过改性，才能满足相应的要求。PBT的改性主要分为：阻燃PBT、玻纤增强阻燃PBT、玻纤增强PBT、PBT共混合金。改性PBT材料主要应用于照明领域（如LED灯外壳）、电子电器领域（如继电器外壳及绕线轴、插座、光纤接头等）和汽车制造领域（如接线盒、点火系统零件、外门把手等）。

3.1.照明领域（如LED灯外壳）

在照明行业中，灯壳大部分使用的是增强阻燃PBT材料，其性能要求易于加工成型、机械性能好、耐高低温循环、阻燃级别UL94 3.0mm或1.5mm V0、耐高温、耐黄变效果好。其外观要求色泽通透或者瓷白遮光、表面光洁、无浮纤。

▲ LED灯外壳

3.2.电子电器领域

3.2.1.连接器

矩形色块

电子连接器或接插件产品主要以（15～30%）玻纤增强PBT材料为主，其性能要求阻燃级别UL94 3.0mm或1.5mmV0、强度和韧性高、可经受多次插拔，有些要求需要过锡炉焊（一般235℃，5~10秒）。外观要求光泽好，无明显浮纤。

3.2.2.国家电网用端子

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国家电网专用的端子产品主要为30%玻纤增强阻燃PBT材料，其性能要求主要为阻燃级别UL94 3.0mm V0、灼热丝可燃指数GWIT 960℃通过、强度与韧性高、外观以Paton 4U和6U颜色为主。

3.2.3.继电器

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变压器、继电器线轴和外壳一般要求材料具有良好的绝缘性、耐热性好、高阻燃性、流动性高、强度和韧性高。PBT材料流动性好，结晶速度快，耐热性高，因此在尺寸小，形状复杂的产品都有较大的优势。PBT材料作为变压器、继电器外壳和线圈轴产品，一般以30%玻纤阻燃PBT为主，性能UL94 0.75mm和0.4mm V0级别，外观无浮纤。

3.2.4.光纤接头