電, 已經變得和水, 空氣一樣, 成為人類生活不可或缺的一種能源. 無論是居家生活, 還是上班工作, 人們時時刻刻幾乎都離不開電. 用電安全也因此變得至關重要. 作為最堅韌的工程熱塑材料之一, 改性PBT(聚對苯二甲酸丁二酯)因其出色阻燃, 耐高溫等性能, 廣泛應用於電子電器, 家電, 汽車等領域, 是名副其實的用電安全 '衛士' .
PBT主要應用領域
PBT是增長速度超過市場平均增長水平的工程塑料之一, 其中約三分之一主要被用於汽車製造, 電氣工程與電子產業(如: 外殼, 插座等), 以及通用應用等方面. 與其它工程熱塑性塑料相比, PBT的年增長率高於平均水平, 約為7%, 這使其成為經濟上很吸引人的一類材料. 這也促使改性塑料生產商從技術上研究這種材料的深層次發展, 控制客戶成本效益可能性的原因之一.
1. PBT的結構與性能
PBT的分子結構
PBT的分子結構如圖所示, 從分子結構可以看出, PBT大分子為線型結構, 結構規整, 重複結構單元中有活動困難的苯環和極性的酯基, 由於苯環和酯基間形成了一個共軛體系, 使分子剛性較大, 減小了分子鏈的柔曲性, 溶解性和吸水性. 極性酯基, 羰基的存在, 增大了分子間作用力, 使分子間靠得緊密, 分子鏈剛性加強. 高溫下, 酯基使其易於水解而發生斷裂, 從而影響聚合物的性能. 結構單元中還有4個非極性亞甲基-(CH2)-, 較PET多2個, 分子鏈的柔曲性增加, 排列更加規整, 因此材料結晶能力高於PET, 在低溫下結晶速度快, 易於成型加工.
PBT的溶解度參數為10.8(J/cm3 )1/2, 與許多塑料相接近, 所以其共混的範圍比較廣泛. 另外, PBT的分子鏈末端含有羥基或羧基, 其容易與環氧, 酸酐, 羧基或羥基等發生化學反應, 在共混時可以與含有這些官能團的增韌劑更好地混合, 與增韌劑的界面粘合性增強, 從而達到更好的增韌效果.
PBT樹脂具有優良的力學性能, 良好的耐候性, 低吸濕性, 具有良好的電絕緣性, 非晶態聚酯有良好的光學透明性等, 但PBT仍存在一些不足, 其缺口衝擊強度低, 阻燃性不高, 熱變形溫度較低, 高溫下尺寸穩定性差, 具有各向異性. 結合PBT優良的性能, 針對其不足, 對PBT的改性成為擴大PBT使用範圍的重要手段.
2. PBT的改性及產品應用
PBT種類繁多, 在實際應用領域, 大部分的PBT都需要經過改性, 才能滿足相應的要求. PBT的改性主要分為: 阻燃PBT, 玻纖增強阻燃PBT, 玻纖增強PBT, PBT共混合金. 改性PBT材料主要應用於電子電器領域中如繼電器外殼及繞線軸, 燈殼燈座, 插座, 光纖接頭等, 汽車製造領域中如接線盒, 點火系統零件, 外門把手等.
以下介紹幾款PBT主要產品與要求:
(1)LED燈或節能燈外殼
在照明行業中, 燈殼大部分使用的是增強阻燃PBT材料, 其外觀要求色澤通透或者遮光, 表面光潔, 無浮纖, 性能要求阻燃3.2mm或1.6mm阻燃V0, 耐高溫, 耐黃變效果好, 機械性能良好, 易於加工.
針對客戶的需求, 金暘研發的燈殼產品分為色澤通透的增強阻燃PBT產品(TG15EX, TG25EX, TG30EX等)和遮光PBT產品(TGM20EX), 其中遮光PBT(TGM20EX)可根據客戶要求, 遮光程度達到0.8mm產品厚度不透光. 以上兩類產品產品均可用於全塑照明產品外殼和塑包鋁照明產品外殼, 產品如圖2所示. 其中用於塑包鋁照明產品的材料, 可滿足客戶終端產品於-30℃~120℃高低溫迴圈測試200次~500次.
LED燈外殼
(2)接附加元件
電子接附加元件產品主要以30%玻纖增強阻燃材料為主, 也有15%玻纖增強或不增強阻燃的材料. 金暘就電子接附加元件產品推出了TG30EX和TG15EX兩款材料, 其性能滿足阻燃級別3.2mm或1.6mmV0, 強度和韌性高, 可經受多次插入和拔出. 外觀要求光澤好, 無明顯浮纖, 產品如圖3所示.
接附加元件
(3)國家電網用端子
國家電網專用的端子主要為30%玻纖增強阻燃材料, 金暘開發了兩款相應的產品, 分別為TG30EX-4U和TG30EX-6U, 其性能符合國家電網對端子產品的材料要求, 即灼熱絲可燃性指數GWFI 960℃, 強度與韌性高, 外觀以PANTONE 4U和6U顏色為主.
國家電網專用的端子
(4)電腦散熱風扇
電腦散熱風扇因CPU的表面溫度可達130~140℃, 因此要求材料能夠長期耐受高溫工作條件, 同時因直接接觸金屬線圈, 材料也需具備較高的阻燃性能. 此外, 散熱風扇需要通過嚴格的動平衡測試, 所以材料需要良好的流動性, 尺寸穩定性. 金暘推出用於散熱風扇的30%玻纖增強阻燃PBT材料TG30EX, 該產品阻燃級別為1.6mmV0, 具有優良的流動性和尺寸穩定性, 滿足材料高溫條件使用要求.
散熱風扇
(5)繼電器
繼電器內的線圈軸一般要求材料具有良好的絕緣性, 高耐熱性, 高阻燃性, 高流動性, 高剛度. 可適用材料有酚醛樹脂, PBT, PA6, PET. PBT材料流動性好, 結晶速度快, 耐熱性高, 因此用於尺寸小, 形狀複雜的產品都有較大的優勢. 金暘針對繼電器內的線圈軸產品推出30%玻纖增強阻燃PBT材料, 牌號為TG30WX, 阻燃可達到0.35mmV0, 已有UL黃卡.
繼電器
(6)光纖接頭
光纖接頭類型多, 接頭材料主要為工程塑料, 有利於插拔方便, 安裝密度高, 但其尺寸小, 製件薄, 長期與電接觸, 因此產品對材料的流動性, 韌性, 阻燃性和尺寸穩定性有較高的要求. 金暘對此開發出阻燃1.6mmV0, 韌性高, 流動性好的TG15EX產品, 製得的產品尺寸穩定, 可經受多次插拔.
光纖接頭
(7)汽車用材料
汽車製造領域中, 改性PBT主要應用在如汽車保險杆, 汽車大燈燈飾圈, 汽車傳動器齒輪盒, 馬達外殼等. 如用於汽車大燈燈飾圈的PBT材料要求耐溫好, 流動性好, 易成型. 金暘推出兩款適用於汽車大燈燈飾圈產品TM20E和TM00E. TM20E為礦物填充PBT/PET, 產品適用於有底塗的汽車大燈燈飾圈和反射鏡等, 具有高耐熱, 優良的機械性能和表觀效果. TM00E為免底塗PBT, 具有良好的加工性能, 高光澤, 低析出的表觀效果, 所注塑的產品達到高光潔的表面效果, 無需噴底漆直接真空鍍鋁.
汽車大燈