改性PBT在生產(chǎn)中常見的一些問題及解決方案

時(shí)間：2020-04-14 00:00:00 瀏覽次數(shù)：1422 作者：

改性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(jìn)一步增強(qiáng)，從而韌性很差。選擇低分子量的改性PBT，但是分子質(zhì)量降低會影響機(jī)械性能。玻纖增強(qiáng)PBT材料容易翹曲。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；

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(qiáng)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(qiáng)后，因制品縱、橫向收縮率不一致易使制品發(fā)生翹曲。

下面，簡單闡述一下改性PBT中常見問題的原因和解決方法。

一、缺口敏感性

原因：

改性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(jìn)一步增強(qiáng)，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(qiáng)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(qiáng)界面作用力，以達(dá)到增韌效果。

二、改性PBT薄壁制品需要更高的流動(dòng)性

薄壁電子元件

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(dòng)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(shí)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(shí)現(xiàn)更短的循環(huán)周期。另外，良好的流動(dòng)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。

解決方法：

選擇低分子量的改性PBT，但是分子質(zhì)量降低會影響機(jī)械性能。

借助流動(dòng)促進(jìn)劑如硬脂酸酯或褐煤酸酯，可以改善PBT流動(dòng)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。

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

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(dòng)性,而幾乎不影響力學(xué)性能。

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(dòng)性，但納米填料的分散是共混改性過程中的一大難點(diǎn)。

三、玻纖增強(qiáng)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(shí)采用不恰當(dāng)?shù)墓に嚄l件、模具設(shè)計(jì)時(shí)澆口形狀和位置不對、制品設(shè)計(jì)時(shí)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(dòng)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(qiáng)化了這種效果，使得制品的縱向（流動(dòng)方向）收縮小于橫向（與流動(dòng)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?br />
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。

四、玻纖增強(qiáng)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(gè)方面：

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；

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

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(shí)，玻璃纖維便會擺脫P(yáng)BT樹脂基體的束縛，逐漸向表面累積而外露。

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(shí)被熔體充分包圍，就會外露而形成“浮纖”。

解決方法：

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(dòng)PBT改性相容劑），通過“橋梁”的作用，增加PBT與玻纖的粘結(jié)力。

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。

五、玻纖增強(qiáng)PBT注塑過程產(chǎn)生較多模垢

PBT+GF表面浮纖、模具模垢現(xiàn)象

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(shí)清理模具，造成生產(chǎn)效率低下。

解決方法：

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；

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；

六、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：

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。

通過封閉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(tuán)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(tuán)GMA與PBT端羧基反應(yīng)來封端，從而提高PBT的抗水解性。