PBT

学名:聚丁烯对苯二甲酸酯
英文名:Polybutylene Terephthalate
缩写 :PBT
外观:乳白色固体

PBT属聚酯(Polyester)系列,以对苯二甲酸二甲酯(DMT)与1,4-丁二醇(1,4-Butanediol)聚合而成的一种结晶性热可塑性工程塑料。由於PBT树脂的-CH2-链增长,使得分子链易於挠曲,所以玻璃转移温度比PET低,固化速度快。密度在1.31-1.55之间,熔点224-230℃,长期使用温度可达120℃以上。

发展历程

聚丁烯对苯二甲酸酯(PBT)是一种结晶性、高分子量的聚合物,具有优良的物性和加工性的平衡。因为材料的结晶化快速,使成型的回圈时间短且成型温度可低於很多的工程塑料。

PBT最早是德国科学家 P. Schlack 於1942年研制而成,之後美国Celanese公司(现为Ticona)进行工业开发,并以Celanex商品名上市,於1970年以30%玻璃纤增强塑胶投放市场,商品名为X-917,後改为CELANEX。1971年Eastman公司推出了有玻璃纤增强琏和不增强的产品,商品名Tenite(PTMT);同年GE公司也开发出同类产品,有不增强、增强和自熄性的叁个品种。随後世界知名厂商等公司先後投入生产行列。全球生产厂商共计叁十余家。

PBT是通用工程塑料中工业化最晚而发展速度最快的一个品种。主要原因在於它具有优良的综合性能,以及良好的成型性和优异的性能。PBT的生产技术与PET基本相同,生产工艺成熟,投产便利,投资费用也较低。

制备方法

PBT是由四亚甲基二醇(1.4-正丁二醇)和对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯进行缩聚反应而得到的高聚物。这些方法分别称为TPA法–直接聚合法和DMT法 酯交换法(对苯二甲酸)。考虑到副产物THT(四氢?喃)和甲醇的有效利用,加上成本上的原因,已逐渐地过度为直接合成法了。

原料和制造方法

化学结构式

性能特点

机械性能
非增强型品级(纯PBT)有优异的冲击韧性,抗脆性能力强。

经玻璃纤维增强後的PBT其力学性能的各种强度都可成倍增长。
热变形温度得到很大的提高;
而且比同样条件下的MPPO、POM、PC的各种强度都好;
抗弯强度更是随纤维的含量而大幅度提高。且韧性较好又耐疲劳。

相较于非增强的塑胶,玻璃纤维增强的PBT呈现出增加二到叁倍的抗拉强度,抗弯强度,压缩强度和刚性。 增强的塑胶在热空气中展现出与尼龙6与尼龙6/6相同的抗氧化性。 吸水率相当低。

项目 单位 GF0%
(非增强)
GF7.5% GF20% GF30%
PBT 2002 PBT 3116 PBT 3226 PBT 3316
拉伸强度 MPa 60 91 123 143
断裂伸长率 % 100 3.4 2.3 2.0
弯曲强度 MPa 95 144 189 224
弯曲模量 MPa 2630 4710 7390 10000
简支梁缺口冲击强度 KJ/m2 3.4 5.1 8 10
热变形温度(1.82MPa) 70 201 206 211

*ISO测试法

热性能
非增强型品级(纯PBT)与其他工程塑料相比热变形温度较差,在负荷1.82MPa的情况下,热变形温度就迅速下降。 经玻璃纤维增强後,热性能就有很明显的提高。
当玻璃纤维含量在5%时,负荷1.82MPa下热变形温度从未增强的60℃提高到100~170℃;当玻璃纤维含量在30%时,负荷1.82MPa下热变形温度达203~212℃。UL长期使用温度可达(静态、冲击、电气)140℃。

电性能
PBT具有十分优良的电性能。耐电弧性优良,体积电阻率可达1016?.cm,介电强度大於20KV/mm,这些优良的电性能使PBT在高温、高频、嘲湿的恶劣环境中都可安全的工作。这是尼龙和其他许多增强塑胶所不可比拟的。是电子、电气工业的理想材料。

耐化学性能
PBT于室温下有宽广 围的化学品的优异耐性,这些化学品包括脂肪族碳氢化合物,汽油,四氯化碳,四氯乙烯,油,脂肪,酒精,乙二醇,酯类,乙醚,稀释酸和稀释 。 PBT在高温下耐有机溶剂性极好,不易受侵蚀,可适用於需要浸漆处理的电气、电动机等

PBT的耐应力开裂性(应力840MPa下浸5h)
在上表试验中,聚风和PC不到1小时就发生龟裂。

试剂 温度/ ℃ 30倍显微镜观察结果
燃料 C 60 无异常
乙二醇 93 无异常
变压器油 A 93 无异常
刹车油 60 无异常
单流油(UniflowOil) 63 无异常
BTX 23 无异常
Skydrol起动油 23 无异常

PBT与其工程塑料的耐试剂变化
○优 △ 普通 × 劣

树脂药品 PBT POM PA6 PA66 PC MPPO
30%硫酸 × ×
10%硝酸 × ×
10%盐酸 × ×
苏打 × ×
氨水 ×
庚烷
甲苯 × ×
甲醇 ×
乙醇
丙酮 × ×
机油
汽油 ×
氯化甲烷 × × ×
四氯化碳 × ×

耐候性能
PBT有良好的耐老化性,在120℃下经40000小时(约4年7个月)老化後,弯曲强度还可保持初始值的50%。

PBT户外曝露1年的外观变化
户外长期老化及高温老化试验结果表明,PBT的耐光老化性能优於PA和POM。

材料 老化後外观
PBT(非增强) 仅光泽降低
PBT(增强) 仅光泽降低
PA66(耐热级) 光泽降低,出现微小裂纹
PA66(增强级) 光泽降低,表面发粘
Co-POM 严重开裂

阻燃性能
PBT有着非常好的阻燃性。本身易阻燃,只需加入百分之几的阻燃剂就可达到UL94的V-0级,本身与阻燃剂亲和性好。在0.4mm的厚度下也能达到V-0级,还可使阻燃剂在高温下不析出。广泛应用於电气行业中。

耐磨性能
PBT本身磨擦因数小,仅大於氟类塑胶且与共聚甲醛差不多,其磨耗量比PC、POM还小。

吸水性
PBT树脂在空气中的饱和吸水率均小於0.10%,同玻璃纤维增强尼龙0.65%(未饱和)相比非常小。在室温的水中放置100小时,吸水率是0.22%,150小时是0.28%,比玻璃纤维增强尼龙的吸水率4.8%(未饱和)小得多。因此,因吸湿的尺寸变化可忽略不计。

其他性能
易成型: 由於流动性好,结晶速度快,加工制件所需的生产周期只需几秒到几十秒。
尺寸稳定:在使用过程中的尺寸变化非常小,成型稳定性和尺寸精度方面非常优良。

改性

增强和填充改性
玻璃纤维增强是最广泛的品种,除此外还有用碳纤维增强。增强型的添加量在10~40%,通常30%居多,增强後,拉伸强度、耐热性能大大提高,成型收缩率也降低不少。

经玻璃纤维增强後,易引起制品表面的纹理及光泽不足的缺陷,此时加入入量的PET树脂或20%的甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物,可改善制品表面的光泽性。

另玻璃纤维增强的PBT易产生纤维取向问题,造成制品翘曲和变形。此时在加入玻璃纤维的基础上,再填充云母、玻璃微珠、滑石粉、石棉纤维、玻璃片等无机填料,可改善制品的翘曲性。一般复合的总含量应在45%以下为好。

共混改性
PBT的溶解参数大,为10.8,低於尼龙12.7~13.6、聚丙烯15.4、酚醛树脂11.5,容易与其他高分子物共混改性。

PBT/PET
二者相容性都?芎?,可提高热变形温度和高温下的弹性模量,一般添加15~30%的PET树脂。

PBT/PC
PC分子量在2万~10万之间,同时再加0.5~2%的胺基聚合物,效果较好。也有加丁二烯接枝共聚体、EVA、丙烯酸类橡胶、聚氨酯弹性休等,可提高韧性、刚性和耐热性。用於汽车保险杆、车门等。

PBT/ABS
加入量为10~15%,可提高耐冲击性、耐热性,降低成型收缩率。
另有PBT/PE、PBT/EVA、PBT/PC/PU等。

改善热稳定性
加入0.01~10%的异氰酸或多碳二醯亚胺化合物或杂环化合物,?基对苯二胺等,可使PBT制品的连续使用温度达120~130℃

耐磨改性
在PBT中加入5~40%的聚烯烃的同时,再加入0.1~15%的二硫化钼或石墨,其中聚烯烃包括HDPE、LDPE、PP、EVA、EPM等,填料粒径在30微米较好。

限制

会受到沸水影响
当长时间浸泡高温热水中,其大分子会发生水解,导致相对分子品质下降,使聚合度和强度均下降,所以使用时必须注意。若在低於60℃的热水中,可长期连续使用。

部份溶剂对PBT的侵蚀
会被芳烃、醋酸、醋酸乙酯溶胀;强酸、强硷和苯酚可以使PBT破裂。

主要应用

电子电器
连接器、断电器、弛返变压器、家电把手、电磁开关、插头、插座、保险丝盒、线圈蕊、马达端盖、日光灯座、整流器、电源插头、电气元件、光纤套管、开头与控制器。

汽车工业
车门把手、保险杆、挡泥板、点火装置开关、车尾灯插座、保险丝盒、方向灯开关、线圈蕊、轮圈盖、分电盘盖、安全带零件、齿轮类、化油器、汽车发动机罩下零件。

工业零件
OA风扇、键盘、钓具、卷线圈零件、灯罩、线轴、照相机零件。水表外壳、抽水机外壳、压力容器、流量控制机器。

加工

PBT的二次加工
PBT可以进行涂装、粘结、超声波熔接、攻丝及其他机械加工等多种二次加工。
PBT制品的外观光滑,耐热性好,适宜进行高温烘烤涂装,采用的涂料有丙烯酸脂、聚
氨酯、醇酸树脂、叁聚氰胺系列。在120-170 围内烘烤,可形成密着而有光泽的涂膜。
PBT的粘结,可采用环氧树脂,丁晴橡胶、聚氨脂系列的粘合剂(以环氧树脂为理想)。如采用超声波熔接,其粘结效果比使用黏合剂更为优异。

注塑
目前PBT的成型加工大多数采用注塑法。PBT玻璃转化点温度处於室温附近,结晶能充分快速地进行,模温也可以较低,这样成型周期也可以缩短许多。被加热的物料在模腔内的流动性也非常的好。