改性PBT常見問題及改善方法分析

發(fā)布時間：2016/5/26 9:29:16

聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)具有優(yōu)異的綜合性能，如結(jié)晶度高、可快速成型、耐候性、摩擦系數(shù)低、熱變形溫度高、電氣性質(zhì)佳、力學(xué)性能優(yōu)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(jīng)玻纖增強后，因制品縱、橫向收縮率不一致易使制品發(fā)生翹曲。PBT憑借其優(yōu)良的綜合性能在電子電器、汽車工業(yè)、機械、儀器儀表和家用電器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

　　下面，簡單的闡述了PBT改性中一些常見問題的原因和改善方法。

1. 缺口敏感性

　　原因：

　　PBT分子中的苯環(huán)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(lián)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(fù)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(dāng)?shù)慕缑骛そY(jié)作用，提高PBT的缺口沖擊性能。如在PBT中添加反應(yīng)性增容劑POE-g-GMA，通過GMA與PBT的端羧基的原位增容反應(yīng)，加強界面作用力，以達到增韌效果。

2. PBT薄壁制品需要更高的流動性

　　在電子電器、汽車電子工業(yè)領(lǐng)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(yīng)澆注器械的填充壓力或合模力來實現(xiàn)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(xiàn)更短的循環(huán)周期。另外,良好的流動能力對于例如質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過40%的玻璃纖維和/或礦物質(zhì)的高填充熱塑性聚酯組合物來說也是非常重要的。

　　改善方法：

　　1.選擇低分子量的PBT，但是分子質(zhì)量降低會影響機械性能。

　　2.借助流動促進劑如硬脂酸酯或褐煤酸酯,可以改善PBT流動性,但這類低分子質(zhì)量酯會在產(chǎn)品加工和使用過程中滲出。

　　3.對于需要增韌的PBT材料，增韌劑的加入一定會導(dǎo)致流動性下降，故而需要選擇對流動性影響更小的增韌劑。

　　4.加入具有特定結(jié)構(gòu)的同類低分子聚酯，如CBT，CBT是一種具有大環(huán)寡聚酯結(jié)構(gòu)的功能性樹脂，與PBT具有很好的相容性，極少的添加量,就可以大幅度提高樹脂的流動性,而幾乎不影響力學(xué)性能。

　　5.加入納米材料，理想分散的納米材料在PBT中起到一種類似于內(nèi)潤滑的作用，可以提高PBT的流動性，但納米填料的分散是共混改性過程中的一大難點。

3. 玻纖增強PBT材料容易翹曲

　　原因：

　　翹曲是材料不均勻收縮的結(jié)果。材料中組分的取向和結(jié)晶、注塑時采用不恰當(dāng)?shù)墓に嚄l件、模具設(shè) 計時澆口形狀和位置不對、制品設(shè)計時壁厚厚薄不勻等都會造成制品的翹曲。PBT/GF復(fù)合材料的翹曲主要是玻纖在流動方向上的定向限制了樹脂的收 縮，PBT在玻纖周圍的誘導(dǎo)結(jié)晶又強化了這種效果，使得制品的縱向(流動方向)收縮小于橫向(與流動方向垂直的方向)，這種不均勻收縮便導(dǎo)致了PBT/GF復(fù)合材料的翹曲。

　　解決方法：

　　一是加入礦物，利用礦物填料的形狀對稱性減輕玻纖取向造成的各向異性;

　　二是加入非晶材料，降低PBT的結(jié)晶度，減少因結(jié)晶而造成的不均勻收縮，如加入ASA或者AS，但是它們與PBT相容性差，需要添加適當(dāng)?shù)南嗳輨?

　　三是調(diào)整注塑工藝，如適當(dāng)提高模具溫度，適當(dāng)增加注塑周期。

4. 玻纖增強PBT表面浮纖問題

　　原因：

　　浮纖產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，簡單說來，主要有以下幾個方面

　　(a)PBT與玻纖相容性很差，導(dǎo)致二者無法有效的粘結(jié)在一起;

　　(b)PBT與玻纖的粘度差異很大，導(dǎo)致二者在流動過程中形成分離的趨勢，當(dāng)分離作用大于粘合力時就會發(fā)生脫離，玻纖浮向外層而外漏;

　　(c)剪切力的存在，既會導(dǎo)致局部粘度有差異，又會破壞玻纖表面的界面層熔體粘度愈小,界面層受損,玻璃纖維受到的粘結(jié)力也愈小,當(dāng)粘度小到一定程度時,玻璃纖維便會擺脫PBT樹脂基體的束縛,逐漸向表面累積而外露。

　　(d)模具溫度影響。由于模具型面溫度較低,質(zhì)量輕冷凝快的玻璃纖維被瞬間凍結(jié),若不能及時被熔體充分包圍,就會外露而形成“浮纖”。

　　解決方法：

　　1) 加入相容劑、分散劑和潤滑劑，改善浮纖問題。如使用特殊表面處理的玻纖，或者加入相容劑(如：SOG，一種良流動PBT改性相容劑，)通過“橋梁”的作用，增加PBT與玻纖的粘結(jié)力。

　　2) 優(yōu)化成型工藝改善浮纖問題。較高的注塑溫度和模具溫度，較大的注塑壓力和背壓，較快的注塑速度，較低的螺桿轉(zhuǎn)速，都可以一定程度改善浮纖問題。

5. 玻纖增強PBT注塑過程易產(chǎn)生較多的模垢

　　原因：

　　模垢產(chǎn)生是由材料的小分子含量過高或者材料的熱穩(wěn)定性較差引起的。PBT由于其寡聚物和小分子殘留率通常在1%～3%，相對與其他材料容易產(chǎn)生模垢。而在引入玻纖以后，更加明顯。這將導(dǎo)致在連續(xù)加工過程中，需要定時清理模具，造成生產(chǎn)效率低下。

　　解決方法：

　　1) 減少小分子助劑的添加量(如潤滑劑、偶聯(lián)劑等)，盡量選擇高分子助劑;

　　2) 改善PBT的熱穩(wěn)定性，減少加工過程中熱降解產(chǎn)生的小分子產(chǎn)物;

　　5. PBT耐熱水解性較差

　　原因：

　　影響PBT水解的主要因素是端羧基濃度。由于PBT含有酯鍵，在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下置于水中會發(fā)生酯鍵斷裂，水解形成的酸性環(huán)境使水解加速反應(yīng)，性能急劇下降。

　　解決方法：

　　一是添加水解穩(wěn)定劑，如碳化二亞胺，水解穩(wěn)定劑會消耗水解產(chǎn)生的羧基，減緩PBT的酸性水解速度，提高PBT樹脂的抗水解性。

　　二是是通過添加封閉PBT端羧基的方法，降低端羧基濃度，提高PBT的抗水解性，如加入帶環(huán)氧官能團的助劑(如SAG系列, 一種苯乙烯-丙烯腈-GMA的無規(guī)共聚物)，通過官能團GMA與PBT端羧基反應(yīng)來封端，從而提高PBT的抗水解性。 (來源慧聰網(wǎng))