核心提示:改性PBT常見問題及解決方法,實(shí)用!
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(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,利用兩組分的部分兼容性或適當(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、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(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(jī)械性能。
借助流動促進(jìn)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具有很好的兼容性,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(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兼容性差,需要添加適當(dāng)?shù)募嫒輨?
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(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與玻纖兼容性很差,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(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:
加入兼容劑、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,或者加入兼容劑(如:SOG,一種良流動PBT改性兼容劑),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;
五、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。