聚对苯二甲酸丁二醇酯的合成及应用探析

化学名称：聚对苯二甲酸丁二醇酯

英文名称：polybutylene terephthalate，简称PBT

结构式：

PBT是由1.4-丁二醇与对苯二甲酸（PTA）或者对苯二甲酸酯（DMT）缩合而成，并经由混炼程序制成的半透明或不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。外观为乳白色或淡黄色，表面有光泽，密度为1.31～1.55g/cm³，相对分子质量为3万～4万。PBT以其良好的成型加工性能和较高的性价比成为工程塑料的后起之秀，具有优良的综合性能。

1.PBT的性能

（1）力学性能PBT拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、弹性模量等不如PET，韧性比PET好。但经过玻璃纤维增强后力学性能提高幅度很大，增强效果超过玻璃纤维增强的POM、PC、PPO、PA等工程塑料。

（2）热性能PBT的玻璃化转变温度更低，只有30℃左右。具有明显的熔点，熔点为225～235℃，是结晶型材料，结晶度可达40%。未增强的PBT热变形温度较低，在55～60℃之间，经玻璃纤维增强后的热变形温度大幅度提高，可达到200～215℃之间，玻璃纤维增强后明显改善了PBT的短时耐热性。使PBT具有优良的性能，成为性价比很高的工程塑料而得到广泛使用。

（3）电性能PBT的电性能与PET相似，但PBT酯基密度比PET小些，故对电性能的影响稍小些。未增强的PBT介电常数在3.1～3.3F/m之间，增强后的PBT介电常数在3.3～3.8F/m之间。

PBT主要性能见表1-47。

2.PBT的成型加工

PBT结晶速度快，最适宜加工方法为注射成型，其他方法还有挤出、吹塑、模压、涂覆和各种二次加工成型，成型前需预干燥，将含水质量分数控制在0.02%以下。采用热风循环干燥时，当温度为105℃、120℃或140℃时，所对应的时间不超过6h、4h、2h。料层厚度低于30mm。

注射成型采用单螺杆注塑机，机简温度一般控制在230～270℃之间，机筒温度过高，会使拉伸强度下降。未增强PBT模具温度为60℃左右，增强PBT为80℃左右。在上述模具温度下，能得到表面光泽度很高的制品，有利于脱模。注射工艺参数：

1）注射温度。PBT的分解温度为280℃，所以实际生产中一般控制在240～260℃之间。

2）注射压力。注射压力一般为50～100MPa。

3）注射速率。PBT冷却速度快，因此要采用较快的注射速率。

6）螺杆转速和背压。成型PBT的螺杆转速不宜超过80r/min，一般在25～60r/min之间。背压一般为注射压力的10%～15%。

5）模具温度。一般控制在70～80℃，各部位的温度差不超过10℃。

6）成型周期。一般情况下为15～60s。

注意事项：(www.xing528.com)

1）再生料的使用。再生料与新料的比例一般在25%～75%。

2）脱模剂的使用。一般情况下不使用脱模剂，必要时可采用有机硅脱模剂。

3）停机处理。PBT的停机时间在30min以内，可将温度降到200℃时停机。长期停机后再生产时，要将机筒内的料排空，再加入新料才能进行正常生产。

4）制品的后处理。一般情况下不需要进行处理，必要时在120℃时处理1～2h。

3.PBT的改性

PBT虽然具有优良的综合性能，但若单独使用也存在热变形温度低、易燃烧、制件收缩翘曲、力学性能不突出，特别是制品缺口冲击强度不高等不足之处。所以PBT很少单独使用，大都要经过改性才能应用。PBT树脂的改性方法有无机材料填充改性、阻燃改性、共混改性、化学扩链和液晶改性等。

（1）无机材料填充改性 在PBT树脂中加入20%～40%的玻璃纤维后，不仅保持了PBT树脂的耐化学性、加工性等原有优点，而且力学性能大幅度提高，拉伸强度和弯曲强度提高1～1.5倍，弹性模量提高2倍，并克服了PBT树脂的缺口敏感性，耐热性大大提高，耐蠕变性、耐疲劳性能优良，成型收缩率低、尺寸稳定性好。

玻璃纤维增强虽然能提高和改进PBT树脂的综合性能，但不足之处是在成型加工过程中由于玻璃纤维的取向产生各向异性现象，而引起制品翘曲变形。为了解决这一问题，可采用矿物填充、矿物与玻璃纤维复合填充增强改性或在玻璃纤维增强PBT中加入其他聚合物共混改性，从而达到实现低翘曲化的目的。

（2）阻燃改性 PBT是结晶性芳香族聚酯，无论是PBT还是增强PBT，如不加入阻燃剂，其阻燃性均属UL94HB级，只有加入阻燃剂后，才能达到UL94V—0级。常用的阻燃剂有溴化合物、磷化物、氯化物、Sb₂ O₃等。

（3）共混改性 PBT树脂与其他树脂共混改性是以不显著损害树脂本身性能为前提，来提高缺口冲击强度，改善成型收缩所造成的翘曲变形，提高耐热性等。目前研究较多的是PBT/PC、PBT/PET、PBT/PA、PBT/ABS、PBT/PP和PBT/弹性体等共混体系。共混改性PBT的开发应用情况见表1-48。

表1-48 共混改性PBT的开发应用情况

（4）化学扩链 由于电缆、光缆包覆材料等方面对高相对分子质量PBT树脂的需求，而单纯从PBT的生产工艺中很难获得高相对分子质量PBT，因此常采用对PBT进行化学扩链的方法来提高其相对分子质量。化学扩链不仅能提高PBT相对分子质量，同时能降低PBT的端羧基含量，提高其水解稳定性。采用化学扩链法进行熔体增粘，可在聚酯生产后缩聚釜、熔体纺丝、螺杆挤出和注射成型等过程中实施。

（5）液晶改性 采用液晶高分子（LCP）对PBT改性，可提高PBT的结晶度，并改善其加工性能，提高样品的强度和模量。

4.PBT的应用

PBT发展的历史还不长，但由于性能优良，目前已得到较为广泛的应用。主要是制作电子电气、汽车、机械设备以及精密仪器的零部件，以取代铜、锌、铝等金属材料和热固性塑料以及一些热塑性的塑料。

（1）电子电气 PBT制作电子电气零部件，主要利用其优良的耐热性、阻燃性、电气绝缘性、成型加工性。具体应用：节能灯灯头、连接器、开关零件、家用电器、配件零件、小型电动罩盖。

（2）汽车 ①外装零件。主要有转角格珊、发动机放热孔罩等。②内部零部件。主要有内镜撑条、刮水器支架和控制系统阀。③汽车电气零件。如汽车点火线圈绞管和各种电气连接器等。

（3）机械设备 在机械设备上，玻璃纤维增强PBT主要用来制作一些使用于有耐热、阻燃要求部位上的零部件，如视频磁带录音机的带式传动轴、电子计算机罩、水银灯罩、电熨斗罩、烘烤机零件以及大量的齿轮、凸轮、按钮、电子表外壳、照相机的零件等。