聚對苯二甲酸丁二醇酯,簡稱PBT
分子式:[(CH2)4OOCC6H4COO]n
英文名稱:Polybutyleneterephthalate
它是對苯甲酸與1,4-丁二醇的縮聚物,被稱為熱塑性聚酯。
PBT主鏈是由每個重復單元為剛性苯環(huán)和柔性脂肪醇連接起來的飽和線性分子組成,分子的高度幾何規(guī)整性和剛性部分使聚合物具有高的機械強度,突出的耐化學試劑性,耐熱性和優(yōu)良的電性能;分子中沒有側鏈,結構對稱,滿足緊密堆砌的要求,具有高度的結晶形和高熔點,分子的結構決定了PBT具有良好的綜合性能和性價比,是五大通用工程塑料中工業(yè)化最晚而發(fā)展最快的一個品種。
PBT具有以下特性
⒈ 優(yōu)良的機械性能,耐疲勞性和尺寸穩(wěn)定好。蠕變也小,這些性能在高溫條件下也極少有變化。
⒉ 生產(chǎn)PBT所消耗的能量是工程塑料中最低的的,這對于世界范圍內(nèi)能源緊缺的情況下,具有十分重要的意義。
⒊ 耐熱老化性優(yōu)異,增強后的UL溫度指數(shù)達到120~140℃,此外,戶外長期老化性也很好。
⒋ 耐溶劑好,無應力開裂。
⒌ PBT易于阻燃,可達UL94V-0級,由于與阻燃劑親和性能好,所以容易開發(fā)反應型或添加型的阻燃品級。阻燃產(chǎn)品在電子電器工業(yè)中獲得廣泛應用。
⒍ 易成型加工和二次加工,易用普通設備注塑或擠塑。結晶速度快,流動性好 。
PBT是最堅韌的工程熱塑材料之一,它是半結晶材料,有非常好的化學穩(wěn)定性、機械強度、電絕緣特性和熱穩(wěn)定性。這些材料在很廣的環(huán)境條件下都有很好的穩(wěn)定性。PBT吸濕特性很弱 ,PBT的結晶很迅速,這將導致因冷卻不均勻而造成彎曲變形。 一般材料收縮率在1.5%~2.8%之間。
改性工程塑料是指在聚合物(樹脂)中加入無機物或有機物,通過物理或化學作用,從而賦予其某種性能(機械加工性能)或使其某種性能獲得改善。如增韌、增強、增塑、阻燃等,而通過改性技術使得塑料變得具有鮮特征。
針對門窗用PVC異型材部分廠家的要求,選擇耐溫及機械優(yōu)秀的工程塑料PBT進行共混改性,研發(fā)成功了適用于門窗型材的共擠PBT增強材料。PBT增強材料與PVC采用共擠工藝,通過特殊設計制造的模具生產(chǎn)的PBT/PVC門窗用異型材,大幅提高了門窗用PVC異型材的抗風壓性能,同時PBT合金增強材料與傳統(tǒng)襯鋼相比傳熱系數(shù)小,熱傳遞大幅減少,具有比襯鋼輕質(密度只相當于襯鋼的六分之一)、耐用(無襯鋼銹蝕之憂)的優(yōu)點,相比目前市場上的塑鋼門窗及鋁合金門窗節(jié)能效率提高15-20%,為建筑節(jié)能提供了有利保障。
針對PVC擠出工藝特點,,對PBT增強材料配方進行了如下優(yōu)化設計:
1. 降低PBT塑化盡可能接近PVC的加工溫度(180-190℃),以適應其工藝要求。試驗表明,不同某添加劑含量對PBT塑化溫度有一定的影響,如表1所示。
表1: PBT中不同“相容劑”含量對熔點的影響
配方方案 | PBT樹脂(%) | 添加劑(%) | 塑化溫度(℃) |
A | 100 | 0 | 190-230 |
B | 90 | 10 | 190-210 |
C | 85 | 15 | 190-200 |
D | 80 | 20 | 180-190 |
2. 降低PBT收縮率,提高耐熱溫度(HDT205℃,1.82MPa);如表2所示通過選擇合適的填充物可以降低PBT的收縮率。
表2: 不同填充方案對PBT收縮率的影響
配方方案 | PBT樹脂% | 玻纖A% | 玻纖B% | 礦物填充% | 收縮率% |
A | 70 | 30 | 0 | 0 | 0.4-1.2 |
B | 60 | 40 | 0 | 0 | 0.4-1.0 |
C | 70 | 20 | 10 | 0 | 0.4-1.1 |
D | 65 | 0 | 35 | 5 | 0.4-0.8 |
PBT是半結晶材料,其收縮比率主要由分子鏈鏈段運動等決定,通過(如玻纖、礦物)適量填充后,不但收縮率有所降低,其熱變形溫度(HDT)也有所提升。如下圖所示,大致反映了填充物含量與各項指標之間的關系。
3. 提高PBT增強材料熔融狀態(tài)下的黏度以匹配PVC的黏度要求;如表3所示,
表3:提高PBT熔融粘度試驗結果
配方方案 | 助劑添加比例% | 熔融指數(shù)(250℃*2.16Kg)g/10min |
A | 1 | 12 |
B | 2 | 8 |
C | 3 | 5 |
4. 提高PBT增強材料與PVC的界面相容性,下圖為PBT中不同添加劑含量對PBT與PVC界面相容性的影響。
經(jīng)過反復實驗確認取得了滿意效果,近期已經(jīng)推向市場。共擠PBT合金增強材料/PVC門窗型材,具有優(yōu)異的保溫隔熱性能,用其加工的門窗可用于打造節(jié)能建筑,降低采暖、制冷能耗,完全符合國家有關節(jié)能環(huán)保政策的要求。相信隨著共擠PBT增強材料的推廣應用,必將大大推動門窗用PVC異型材行業(yè)發(fā)展和技術進步。
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