PBT的注塑加工与应用

PBT学名全称是聚对苯二甲酸丁二酯,俗称热塑性聚脂.具有良好的综合性能,例如:冲击强度、耐高温、电绝缘性好、尺寸稳定、耐化学品、耐老化、摩擦系数小、耐磨等.广泛用于制造机械零件、电子电器产品配件、汽车零配件等.PBT是聚对苯二甲酸与1,4--丁二醇聚合而成,其分子链主链由具有刚性的苯环和柔性的脂肪醇联结起来的饱和线性分子组成,分子的高度几何规则性和刚性部分,使聚合物具有较高的机械强度、突出的耐化学品、耐热性和良好的电性能.分子中没有侧链,结构对称,从而使PBT具有高度的结晶性和高熔点.这决定了PBT制品具有良好的综合性能,优于POM、PA、PC等工程塑料.一.PBT的性能1.物体性能PBT呈乳白色或淡黄色，无毒、无味、密度为1.31g/cm3,加入30%玻璃纤维增强后的PBT密度为1.53g/cm3.2.机械性能PBT具有良好的冲击韧性,玻纤增强后,其各种机械性能成倍增加,在同等条件下比POM、PC、PPO的各种强度都好.但缺口冲击强度较差.玻纤增强PBT的机械性能随温度升高而下降,但在较高的温度下仍保持较高的强度;在不同温度下,具有优良的耐蠕变性,并且几乎不随受力时间而变化.PBT的耐疲劳性能比增强PA、PC好.3.热性能因PBT是结晶型聚合物,所以具有明显的熔点,一般为225℃,加工温度超过270℃后,物料开始分解、变色.PBT的玻璃化温度较低,一般为30℃,结晶较快;PBT的热变形温度为60℃,玻纤增强后明显增加,加入30%玻纤增强的PBT的热变形温度是200-210℃,可以在140℃左右的条件下长期使用4.电性能由于PBT的分子结构对称并几何规则性,所以具有十分优异的电性能、较高的电阻率和介电强度,使PBT在高温和恶劣的环境中安全工作,比PA和其它增强塑料要好.5.耐化学性能PBT的耐化学试剂性能比PC、PPO、聚砚等优越，常温下几乎能耐除强酸、强碱外的其他化学试剂.6.耐老化、耐应力开裂性PBT的内应力小，耐应力开裂性优良，在乙二醇变压器油中（90℃）浸5H，未发生应力开裂，而PC和聚砚不到1H就发生龟裂.PBT的耐老化性能也相当突出,在长时间暴露于高温条件下,其各种机械性能变化不大;而POM在同等条件下250H后,拉伸强度会急剧下降.PBT的耐湿热性较差,不耐热水和蒸气当PBT长时间浸泡在高温热水中,其大分子会发生水解,导致分子量下降,性能也随之下降;但在80℃以下的热水中,其性能不受影响.PBT可以在低于60℃的热水中长期连续使用.7.摩擦与磨耗性PBT的摩擦系数很小,与POM差不多,其磨耗量比PC、POM小得多，加入玻纤增强后的PBT其磨耗量增加.8.加工性能1)PBT具有一定的吸水性,加工前需干燥.2)PBT属高结晶聚合物,有明显的熔点,一般为225℃,温度一旦超过熔点,物料就开始熔融,黏度迅速下降,但当温度超过270℃物料便开始分解,所以PBT的加工温度为230-260℃.3)PBT的玻璃化温度为30℃,结晶容易且结晶速度快,模具温度在60℃左右便能充分结晶.4)PBT属温度敏感型聚合物,温度对黏度影响较大,且黏度较低,即使加入30%玻纤增强PBT在成形加工温度下的熔体黏度与标准注塑级的POM相当.5)二次加工性能良好,可采用车、铣、磨、刨、锉、钻、抛光等方法进行二次加工.二.成形设备及模具1.注塑机的选用a.注射量PBT在料管温度超过280℃、停留时间长会分解,从而影响制品的性能和质量.因此,根据制品的质量在选择合适的注射量,不宜选用注射量超出过多的注塑机,避免物料在料管停留时间过长而分解.b.螺杆虽然PBT的成形加工困难,但是一般的螺杆还是能满足其加工要求，在注射量满足的前提下，尽量采用小直径规格螺杆的机型,过胶头、过胶圈、过胶垫圈均可采用普通型.工业生产中多数PBT制品采用玻纤增强PBT,有的高达30%,这些玻纤对零件的磨损较大,为了增强这些零件的耐摩性,需要采用表面电镀硬铬的螺杆、过胶头、过胶圈、过胶垫圈.c.射嘴由于PBT在熔融状态下黏度较低,流动性较好,为避免物料流涎,可以采用自锁式射嘴;但对于表面光泽度要求较高的白色制品,一般料温较高则需采用开放式射嘴,避免物料在射嘴内局部滞留而分解,影响制品的质量.2.产品造型与模具设计a.产品造型由于PBT熔体黏度较低,流动性较好,加入玻纤增强后也比其它增强塑料具有较好的流动性.当熔体在250-270℃时,熔体充模较容易,不需很大的射压,故产品可设计成较薄的制品.又因PBT较易分解,在产品设计时,制品厚度尽量均匀,过渡位要尽可能采用平滑圆弧过渡,避免死角位b.脱模斜度PBT是结晶型聚合物,收缩率偏大.模具设计时,应充分考虑到脱模,其斜度可选择1-2°.c.流道PBT对锐角、缺口比较敏感，流道设计应尽量避免死角位，以免溶料流经流道时因局部剪切过量而引起降解或滞料，导致制品质量受影响，流道截面应取较大值.d.浇口1).由于PBT是结晶型聚合物,当加入玻纤增强后,玻纤具有取向性,制品成形收缩率具有各向异性的趋势,流动方向上的收缩较小为0.25%,而与流动方向垂直的方向上的收缩率为1.0%.因此,模具设计时,浇口的位置影响制品的尺寸,应考虑制品在不同向的收缩率.PBT的垂直度一定是大于其流动性.2).浇口的尺寸应采用口径粗、流程短，浇口过小或流程过长会因剪切过量生热而引起物料降解，影响制品的质量.e.排气因为PBT容易出现热降解,模具必须具有良好的排气性能,否则物料充模时会包裹空气,压缩生热导致物料升温而降解,甚至焦化,会在制品表面出现黑纹.排气孔或排气槽的开设应按实际需要而又不影响制品的外观.一般排气孔上午直径为0.5-0.8mm,排气槽的厚度为0.3-0.6mm,宽度为3-6mm.f.模腔的表面处理由于工业生产中,PBT制品大多数是加入玻纤增强和阻燃的,对模具型腔表面有一定的磨损和腐蚀.因此,模腔表面必须进行处理,如镀铬、淬火、抛光等，以确保模具的寿命.三.成形工艺1.原材料的准备因PBT中含有酯链有吸湿倾向,吸水率一般为0.2-0.3%,在吸湿状态下受热,酯链会发生水解,从而使物料降解;所以成形前需进行干燥,使水分含量达到0.02%以下,干燥温度为110-130℃,时间4H左右.如果干燥温度过高或时间过长,材料中的水分也不会有明显的变化,反而会因为受热温度过高或时间过长而变质.2.料管温度由于PBT具有明显的熔点,一般为225℃,分解温度270℃.因此,料管温度适宜在230-260℃.对于阻燃PBT玻纤增强PBT,料管温度可相应增加10℃，温度太低不能充分熔融,流动性差；温度过高容易出现降解或分解,导致制品变脆、变色.因此,PBT的成形加工必须严格控制料温.3.注射压力由于PBT在加工温度范围内的流动性较好,所以注射压力不需太高,具体视制品的形状及其质量要求而定.4.注射速度由于PBT对热降解较敏感,因此选择注射速度时要注意,尽量不要太高速,以免物料充模时因剪切速率太大生热而降解.5.螺杆转速对于PBT的塑化,既要保证充分塑化,又要避免剪切过量,螺杆转速太低,塑化不良;转速太高,剪切过量.因此,采用中等转速.6.背压在注塑参数中,背压影响塑化和排气.在干燥不足时,制品有缺陷,可适当提高背压,加强排气;在材料充分干燥前提下,尽量采用较低的背压,以免物料受过量剪切而降解.7.模具温度PBT是结晶型聚合物,结晶温度40-190℃,结晶温度低、结晶容易、结晶速率快，在较低的模温下也能充分结晶.模温低,成形周期短,但制品易变形;模温高,收缩率大.因此,模具温度一般选择为:未增强PBT(60-70℃),增强PBT(70-80℃);对于尺寸精度要求较高的制品,模温的变化波幅应小于4℃,否则影响制品的尺寸稳定性.8.成形周期成形周期取决于制品的厚度、形状、模温和质量要求.对于薄壁制品充模要快,冷却也较快,所以注射时间、冷却时间、保压时间短,成形周期也较短.对于厚制品需采用较长的注射时间、保压时间、冷却时间和较高的模温,所以成形周期较长9.制品的后处理对于尺寸精度要求较高的制品,制品取出后放在170℃的热风循环干燥箱中2-3H处理,以消除内应力.10.滞留时间由于PBT对热降解很敏感,在高温下有时停留10分钟,物料就会出现变色,如需长时间停止操作,应将料管内的材料排出,并将料管温度降低至170℃以下.11.停机处理对于白色或配色的PBT制品,生产过程中,若需停机过一段时间在生产,必须将料管内的余料射出,并用PP或PE清洗料管,尽量不要让PBT料留在料管内,以免下次开机加热时,物料受热时间过长而分解或变色,影响生产顺利进行.12.再生料的使用PBT可以重复使用水口料,但水口料在重复使用过程中,由于热老化和玻纤的重复切断,其机械性能将明显下降,且重复使用次数越多,下降情况越严重,一般再生料的使用量为20-30%左右.