PBT

PBT材料—————聚对苯二甲酸丁二醇酯简单认识PBT塑料也叫聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutyleneterephthalate（简称PBT），属于聚酯系列，是由1.4-pbt丁二醇(1.4-Butyleneglycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。与PET一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。PBTL历史PBT最早是德国科学家P.Schlack于1942年研制而成，之后美国Celanese公司（现为Ticona）进行工业开发，并以Celanex商品名上市，于1970年以30%玻璃纤增强塑料投放市场，商品名为X-917，后改为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、增强和自熄性的三个品种。随后世界知名厂商德国BASF、Bayer、美国GE、Ticona，日本Toray、三菱化学，台湾新光合纤、长春人造树脂、南亚塑料等公司先后投入生产行列，全球生产厂商共计三十余家。PBT物理性质PBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯。具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，仅为0.1%，在潮湿环境中仍保持各种物性（包括电性能），电绝缘性，但体积电阻、介电损耗大。耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。缺点是缺口冲击强度低，成型收缩率大。故大部分采用玻璃纤维增强或无机填充改性，其拉伸强度、弯曲强度可提高一倍以上，热变形温度也大幅提高。可以在140℃下长期工作，玻纤增强后制品纵、横向收缩率不一致，易使制品发生翘曲。制品分子式力学性能一.玻璃纤维对PBT力学性能的影响1.热变形温度得到很大的提高2.机械性能的各种强度都得到成倍增长,比同样条件下的MPPO,POM,PC的各种强度都好.二.温度对PBT力学性能的影响1.温度升高PBT的拉伸强度及弯曲强度及无缺口冲击强度都有所下降,但其缺口冲击强度却有所上升.三.PBT树脂的缺口冲击强度较低,对缺口敏感性大四.PBT材料具有突出的动态力学性能,具有优异的耐蠕变性.PBT材料的热性能一.PBT材料随玻纤维含量的增加,热变形温度大幅提高,纯PBT材料的热变形温度为60度,30%玻纤增强PBT材料的热变形温度为210度.二.PBT材料的分子结构具有对称性,表现出高度的几何规整性,所以具有高结晶能力.三.PBT的Tg点很低,仅为30度,其在40度就开始结晶,因而一般在60度左右模温已能充分结晶,得到要求性能的产品.电性能和化学性能一.PBT分子中没有聚酰胺那样的强极性基团,分子结构对称并有几何规整性,使他们具有优良的电性能.二.PBT的电性能优异的另外一个表现为:其电性能随温度,时间,频率等因素影响变化很小.三.PBT为结晶材料,常温下几乎能耐除强酸强碱外的其它化学试剂,耐化学性优良.耐热性和耐老化性一.PBT聚合物分子中含有酯键,因此不耐热水及蒸汽二.PBT聚合物的内应力小,耐应力开裂性小三.PBT材料的热性能取决于玻纤含量和结晶度,故当结晶度高时的PBT在无外力作用下,可短时间承受仅低于熔点的温度.四.PBT的热老化性能相当突出,在长时间暴露于高温条件下,起物理性能几乎不下降而且性能稳定.五.当长时间浸泡高温热水中,其大分子会发生水解,导致分子量下降,使聚合度和强度均下降.PBT的生产工艺PBT生产技术路线可分为直接酯化法和酯交换法、1.直接酯化法：直接酯化法是由对苯二甲酸(TPA)与丁二醇(BG)直接进行酯化反应,得到对苯二甲酸双羟丁酯单体,然后缩聚为PBT。酯化反应的生成物水与副产物四氢呋喃(THF)的沸点相差较大(分别为100℃和66℃),回收的四氢呋喃经精馏后纯度达到9915%[2],可以作为商品出售。该技术路线还具有原料消耗低，所需反应设备少,生产周期短,生产效率高等优点,制得的树脂既可进行固相后缩聚增粘,也可采用直接纺丝工艺生产纤维,因此直接酯化路线具有较强的竞争力。2.酯交换法酯交换法分两步进行:第一步合成对苯二甲酸丁二醇酯(BHBT)及其低聚物;第二步BHBT在减压下缩聚成PBT树脂。在酯交换反应过程中,DMT与BG的酯交换反应活化能及生成THF副反应的活化能分别为:E酯交换=612×104J/mol;E副反应=115×105J/mol。根据高温有利于高活化能反应的原理,在工业生产酯交换反应过程中,在保证主反应达到一定速度的条件下,适当控制反应温度便能抑制副产物THF的生成。在缩聚反应过程中,BHBT缩聚活化能与PBT聚合物热裂解活化能分别为:E缩聚=113×105J/mol;E热裂解=1167×105J/mol。同理,在工业生产缩聚反应过程中,只要选定适当的反应温度范围,即有可能控制热裂解反应的发生,使PBT聚合物的端羧基含量减少到最低程度。PBT的加工工艺PBT又可称为热塑性聚酯塑料，为适用于不同加工业者使用，一般多少会加入添加剂，或与其它塑料掺混，随着添加物比例不同，可制造不同规格的产品。PBT结晶速度快，最适宜加工方法为注塑，其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各种二次加工成型，成型前需预干燥，水分含量要降至0.02%。PBT具有明显的熔点，熔点为225～235℃，是结晶型材料，结晶度可达40％。PBT熔体的粘度受温度的影响不如剪切应力那么大，因此，在注塑中注射压力对PBT熔体流动性影响是明显。PBT在熔融状态下流动性好，粘度低，仅次于尼龙，在成型易发生“流延”现象。PBT的改性PBT虽然具有优良的综合性能,但单独使用时也存在热变形温度低、易燃烧、制件收缩翘曲、机械性能不突出,特别是制品缺口冲击强度不高等缺点,所以PBT很少单独使用,大都要经过改性才能应用。PBT的改性主要从两个方面着手:一、采用化学改性,即通过共聚、接枝、嵌段、交联或降解等化学方法,使其具有更好的性能和新的功能;二、采用物理改性,即通过采用无机材料填充和增强、与其它树脂共混及加入各种助剂等方法来提高和改进PBT的综合性能,物理改性对开发不同性能的品种是极为有效的。物理改性玻璃纤维增强改性在PBT中加入20%～40%的玻璃纤维后,不仅保持了PBT的耐化学性、加工性等原有优点,而且机械性能大幅度提高,如拉伸强度和弯曲强度提高1～115倍,弹性模量提高2倍,并克服了PBT缺口冲击强度低的不足,产品的耐热性大大提高,耐蠕变性、耐疲劳性能优良,成型收缩率低、尺寸稳定性好。低翘曲化改性玻纤增强虽然能提高和改进PBT树脂的综合性能,但由于玻纤的取向产生各向异性现象,从而引起制品翘曲变形。为解决这一问题,可以采用矿物填充、矿物与玻纤复合填充,加入其它聚合物共混改性,从而达到翘曲化的目的.阻燃改性PBT是结晶性芳香族聚酯,如不加入阻燃剂,其阻燃性均属UL94HB级,只有加入阻燃剂后,才能达到UL94V0级.常用的阻燃剂有溴化物、Sb2O3、磷化物及氯化物等.卤素类阻燃剂,尤其是十溴联苯醚,一直是PBT等工程塑料中使用的主要阻燃剂,出于环保等方面的原因,欧洲特别是德国多年以前就禁止使用,一些阻燃剂厂家也纷纷寻找十溴联苯醚的替代产品,但由于还没有一种阻燃剂在价格和阻燃效果等方面可以替代十溴联苯醚,所以至今也没有禁止,只是在个别领域的应用受到限制.虽然如此,作为一种趋势,无卤阻燃技术最近几年受到各大公司的重视.与现有的卤系PBT相比,密度小,电气性能优良,具有与现有材料相同的力学性能。共混改性PBT是结晶型热塑性工程塑料,具有多方面的优异性能,其耐老化性优于其它通用工程塑料,熔融流动性好,耐侯性能优良.但PBT缺口敏感性大而限制了它的用途,因而一般与其它树脂共混使用.为此,国内外学者广泛开展对PBT共混改性的研究,对PBT共混改性不仅可保持PBT树脂固有优点,改善其性能,并降低材料的成本.化学改性化学扩链：由于电缆、光缆包覆材料等方面对高分子量PBT树脂(高特性粘数[G]）而单纯从PBT的生产工艺很难获得高分子量PBT,因此采用对PBT进行改性的方法来提高其分子量,其中较为有效的方法是化学扩链.化学扩链不仅提高PBT分子量,同时能降低PBT的端羧基(CV)含量,提高其水解稳定性.采用化学扩链法进行熔体增粘,具有工艺流程短、设备投资少、反应速度快且可控、生产效率高、适用性强、操作方便等优点,可在聚酯生产后缩聚釜、熔体防丝、螺杆挤出和注射成型等过程中实施.PBT树脂的端基含有羧基和羟基,选择能与其端基反应的多官能团活性物质如双环氧乙烷化合物、双口恶唑啉等为扩链剂,PBT链段通过端基与扩链剂的反应使得链段的长度增加,从而提高其分子量.对PBT的化学扩链有缩合型、羧基加成型、羟基加成型、羧羟基同时加成型等扩链反应.其中最有效的是羧基加成型和羧羟基同时加成型.液晶改性近些年来,低分子有机化合物液晶已大量出现并得到广泛应用,高分子液晶的开发应用已成为当今高分子科学中的一个热门课题.采用液晶高分子对PBT改性,可改善PBT的加工性能,提高样品的强度和模量PBT改性工程塑料的应用情况PBT发展方向1.国外大量使用PBT合金化改性技术、2.高档电气部件用新型多功能材料、3.无卤阻燃是PBT发展的另一重要方向、4.低收缩率低翘曲增强PBT受欢迎