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改性PBT常見問題及解決方法

2017-6-5 12:16:39

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,。
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(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,。
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(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。
解決方法：
選擇低分子量的PBT,，但是分子質(zhì)量降低會影響機械性能,。
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。
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。
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。
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,。
三,、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,。
四、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：
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;
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,。
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：
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,。
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,。

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