改性PBT
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-29
改性PBT的實例教程
聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）具有優異的綜合性能，如結晶度高、可快速成型、耐候性、摩擦系數低、熱變形溫度高、電氣性質佳、力學性能優良、耐疲勞性、可以超聲波焊接等。但其缺口沖擊強度低、成型收縮率大、耐水解性差、易受鹵化烴侵蝕，經玻纖增強后，因制品縱、橫向收縮率不一致易使制品發生翹曲。
下面，簡單闡述一下PBT改性中常見問題的原因和解決方法。
一、缺口敏感性
原因：
PBT分子中的苯環和酯基形成大的共軛體系，減小了分子鏈的柔曲性，使分子剛性增加，并且極性酯基、羰基的存在使分子間作用力增大，分子剛性進一步增強，從而韌性很差。
解決方法：
a) 聚合改性
聚合改性就是通過共聚、接枝、嵌段、交聯等手段在聚合過程中在PBT分子中引入新的柔性鏈段，使其具有良好的韌性。
b) 共混改性
共混改性就是將改性劑或高沖擊強度材料與PBT共混或復合，使其作為分散相分布在PBT基體中，利用兩組分的部分相容性或適當的界面黏結作用，提高PBT的缺口沖擊性能。如在PBT中添加反應性增容劑POE-g-GMA，通過GMA與PBT的端羧基的原位增容反應，加強界面作用力，以達到增韌效果。
二、PBT薄壁制品需要更高的流動性
薄壁電子元件
在電子電器、汽車電子工業領域，組件更薄是趨勢，這就要求材料需要更高的流動性，才能以盡可能小的相應澆注器械的填充壓力或合模力來實現型模的填充。利用低黏度的熱塑性聚酯組合物也常常能實現更短的循環周期。另外，良好的流動能力對于例如質量分數超過40%的玻璃纖維和/或礦物質的高填充熱塑性聚酯組合物來說也是非常重要的。
解決方法：
選擇低分子量的PBT，但是分子質量降低會影響機械性能。
展開 改性塑料在阻燃性、強度、抗沖擊性、韌性等方面的性能都優于通用塑料，下游應用領域廣泛，其中，汽車行業已經成為改性塑料需求增速最快的領域。預計2018年全球車用塑料市值有望增至461.12億美元，消費量預計增1130萬噸，預計未來幾年國內車用改性塑料需求年平均增速將在15%以上。這主要歸因于：一是全球汽車產量增速穩定;二是汽車輕量化使得單車改性塑料用量增大。改性塑料在汽車輕量化領域主要應用如下：
儀表板
目前儀表板主要有硬質儀表板和軟質儀表板兩種形式，軟質儀表板一般被比較高檔的汽車采用，而大客車、貨車等車型則基本采用硬質儀表板。儀表板一般用改性PP材料制作，改性PP中主要是以橡膠類的增韌劑和無機填充材料為主;儀表板表皮材料以PVC/ABS為主，PVC在耐沖擊和耐熱性上比較弱，ABS機械性能和成型加工能力比較好，并且與PVC能夠進行結合，將兩者進行組合可以形成互補。
門內板
目前比較常用的制造門內板的改性塑料是ABS、PP，用它們制作成骨架，并且表面帶有一層緩沖層，緩沖層采用PP發泡、TPU、針織滌綸等。在通用、雪佛蘭的一些車型中，骨架、面板都采用玻璃纖維增強不飽和聚酯片狀模塑料(SMC)材料，在有的汽車中也會采用天然纖維和PP熱壓制作而成，這種手段能夠有效減輕車門的重量，降低成本，隔音性能得到明顯提高。
車身覆蓋件與底盤
改性塑料制作車身覆蓋件，與金屬覆蓋件相比，車身更加光滑、尺寸更加精確，并且質量、噪聲、振動等條件上可以更加優化，所以改性塑料在車頂蓋、發動機罩、行李艙蓋等方面得到廣泛應用。
在汽車底盤中，由于需要承受的負荷較大，因此塑料化存在較大的難題。目前主要是在傳動懸掛系統、轉向制動系統的耐磨運動件方面應用改性塑料，例如改性PBT、改性POM等材料。
展開 PBT與增強PA、PC、POM在汽車制造業中的競爭十分激烈，PA易吸水，PC的耐熱性耐藥性不及PBT；在汽車用途接管方面，由于PBT的抗吸水性優于PA，將會逐漸取代PA。在相對濕度較高、十分潮濕的情況下，由于潮濕易引起塑性降低，電器節點處容易引起腐蝕，常可使用改性PBT。在80℃、90%相對濕度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。
聚甲醛POM
POM質輕，加工成型簡便，生產成本低廉，材料性能與金屬相近。改性POM的耐磨系數很低，剛性很強；非常適合制造汽車用的汽車泵、汽化器部件、輸油管、動力閥、萬上節軸承、馬達齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機裝置、電開關、安全帶扣等。制造軸套、齒輪、滑塊等耐磨零件是改性POM的強項，這些部件對金屬磨耗小，減少了潤滑油用量，增強了部件的使用壽命;因此可以廣泛替代銅、鋅等金屬生產軸承、齒輪、拉桿等。POM生產的汽車部件質輕，噪聲低，成型裝配簡便，因此在汽車制造業獲得越來越廣泛的應用。
聚碳酸酯PC
改性PC由于具有高機械性能和良好的外觀，在汽車上主要用于外裝件和內裝件，用途最為廣泛的是PC/ABS合金和PC/PBT合金。
(1)汽車內裝件PC/ABS合金是最適合用于汽車內裝件的材料。這是因為PC/ABS合金具有優異的耐熱性、耐沖擊性和剛性，良好的加工流動性。也是制造汽車儀表板的理想材料。PC/ABS合金的熱變形溫度為110℃~135℃，完全可以滿足熱帶國家炎熱的夏天中午汽車在室外停放的受熱要求。PC/ABS合金有良好的涂飾性和對覆蓋膜的黏附性，因此用PC/ABS合金制成的儀表板無需進行表面預處理，可以直接噴涂軟質面漆或覆涂PVC膜。PC/ABS合金還用來制造汽車儀表板周圍部件、防凍板、車門把手、陰流板、托架、轉向柱護套、裝飾板、空調系統配件等汽車零部件。
展開 因此眾多廠家推出低VOC含量的PBT樹脂來滿足汽車內飾部件、前大燈飾框、高端電子電器等的要求。PBT合金、免底涂PBT由于具有良外觀、較高的表面的光澤度，可省去噴涂底漆、減少制造環節、改善車間環境，實現了低霧度、環保、大大降低成本。
PBT樹脂中端羧基含量是衡量其品質的重要指標，一方面端羧基的存在使得分子鏈活性提高，當受到高溫等外部條件容易發生降解產生小分子物質；另一方面端羧基的存在容易引發PBT水解反應，分子量下降、黏度降低，影響制件力學性能。低揮發型PBT基礎樹脂成為化工企業的開發重點，改性生產的車燈飾框用免噴涂型改性PBT工程塑料受到主機廠的推崇。
綜合以上問題，本文通過篩選不同PBT樹脂、抗氧劑復配后得到低霧度車燈裝飾圈用PBT材料，并采用靜態頂空比較不同配方的VOC含量，分析小分子析出物質種類，研究擠出機螺桿組合、酯交換抑制劑對材料揮發成霧后光澤度變化的影響。
表1 PBT配方(質量分數，％)
表2 PBT／PET合金配方(質量分數，％)
1、性能測試
1.1 揮發性物質含量的測量
進行GS-MS測試。首先準確稱取5.0mg的苯酚(分析純)，加入丙酮配置為100 ml的苯酚溶液；稱取2gPBT樣品于測試瓶中；用微量進樣器準確量取0.02 ml苯酚溶液注入測試瓶中，測試瓶在150℃下預熱處理60 min。以苯 酚峰強(面積)A。為基準，PBT產品中各揮發組分相對于苯酚的相對峰強A1/A0。，進而計算揮發組分的相對含量C1。
1.2 拉伸強度測試
按照ISO 527-2: 2012標準，測試速率為10 mm/min；彎曲強度按照ISO 178：2010標準，測試速率為2 mm/min；沖擊強度按照ISO 179-1：2010標準。
展開 PBT的成型加工性能
1. PBT的吸濕性較小，但在高溫下的水分比較敏感，成型加工時會使PBT 分子降解，色澤變深，表面產生斑痕，故通常應進行干燥處理。
2. PBT熔料有極好的流動性，因此易于成型薄壁、形狀復雜的制品，但要注意模具溢料，以及噴嘴流涎現象。
3. PBT有明顯的熔點，當溫度升至熔點以上時，流動性會猛然增加，尤要引起注意。
4. PBT成型加工范圍較窄，冷卻時結晶很快，加之流動性好，特別適于快速注射。
5. PBT了有較大的收縮率及其收縮范圍，且在不同方向的收縮率差別較其他塑料更明顯。
6. PBT對缺口、尖角的反應很敏感，在這些位置易出現應力集中，使承載能力大為下降，在受力或受沖擊時易發生破裂，因此在設計塑件時應注意這一點，所有轉角處，特別是內部轉角應盡量采用圓弧過渡。
7. 純PBT的伸長率可達200%，因此帶有較小凹陷的制品可以從模具上強制脫模。但用玻纖或填料填充后，其伸長率大為下降，在制品中如有凹陷就不能實施強制脫模。
8. PBT模具的流道在可能的情況下以短粗為佳，以圓流道效果最好。一般改性和未改性的PBT均可用普通流道，但玻纖增強PBT應用熱流道成型才能有好效果。
9. 點澆口和潛伏澆口的剪切作用大，能降低PBT熔料的表觀粘度，有利于成型，是經常采用的澆口，澆口直徑應以偏大為好。
10. 澆口最好正對型芯腔或型芯，這樣可以避免噴射，并使熔料在模腔中流動時回補最小。否則，制品容易產生表面缺陷，并使性能劣化。
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低揮發型PBT基礎樹脂成為化工企業的開發重點，改性生產的車燈飾框用免噴涂型改性PBT工程塑料受到主機廠的推崇。
綜合以上問題，本文通過篩選不同PBT樹脂、抗氧劑復配后得到低霧度車燈裝飾圈用PBT材料，并采用靜態頂空比較不同配方的VOC含量，分析小分子析出物質種類，研究擠出機螺桿組合、酯交換抑制劑對材料揮發成霧后光澤度變化的影響。
一般改性和未改性的PBT均可用普通流道，但玻纖增強PBT應用熱流道成型才能有好效果。
9. 點澆口和潛伏澆口的剪切作用大，能降低PBT熔料的表觀粘度，有利于成型，是經常采用的澆口，澆口直徑應以偏大為好。
10. 澆口最好正對型芯腔或型芯，這樣可以避免噴射，并使熔料在模腔中流動時回補最小。
下面，簡單闡述一下PBT改性中常見問題的原因和解決方法。
一、缺口敏感性
原因：
PBT分子中的苯環和酯基形成大的共軛體系，減小了分子鏈的柔曲性，使分子剛性增加，并且極性酯基、羰基的存在使分子間作用力增大，分子剛性進一步增強，從而韌性很差。
目前主要是在傳動懸掛系統、轉向制動系統的耐磨運動件方面應用改性塑料，例如改性PBT、改性POM等材料。
保險杠
汽車保險杠是使用改性材料的主要部件之一，目前市場上大部分的保險杠都是采用塑料制品制作而成，保險杠的面板是PP、PC/ABS、PC/PBT等材料，骨架是木材或者金屬等材料，中間部分是PP發泡材料等。
在相對濕度較高、十分潮濕的情況下，由于潮濕易引起塑性降低，電器節點處容易引起腐蝕，常可使用改性PBT。在80℃、90%相對濕度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。
聚甲醛POM
POM質輕，加工成型簡便，生產成本低廉，材料性能與金屬相近。
