星期一, 5月 16

    护卫用电安全的热门材料——改性PBT

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    ■金旸新材料

    前言

    电,已经变得和水、空气一样,成为人类生活不可或缺 的一种能源。无论是居家生活,还是上班工作,人们 时时刻刻几乎都离不开电。用电安全也因此变得至关重 要。作为最坚韧的工程热塑材料之一,改性PBT(聚对 苯二甲酸丁二酯)因其出色阻燃、耐高温等性能,广泛 应用于电子电器、家电、汽车等领域,是名副其实的用 电安全“卫士”。

    PBT主要应用领域

    PBT是增长速度超过市场平均增长水平的工程塑料之 一,其中约三分之一主要被用于汽车制造、电气工程与 电子产业(如:外壳、插座等),以及通用应用等方面。 与其它工程热塑性塑料相比,PBT的年增长率高于平均 水平,约为7%,这使其成为经济上很吸引人的一类材 料。这也促使改性塑料生产商从技术上研究这种材料的 深层次发展、控制客户成本效益可能性的原因之一。

    1.PBT的结构与性能

    PBT的分子结构如图所示,从分子结构可以看出,PBT 大分子为线型结构,结构规整,重复结构单元中有活动 困难的苯环和极性的酯基,由于苯环和酯基间形成了一 个共轭体系,使分子刚性较大,减小了分子链的柔曲性、 溶解性和吸水性。极性酯基、羰基的存在,增大了分子 间作用力,使分子间靠得紧密,分子链刚性加强。高温 下,酯基使其易于水解而发生断裂,从而影响聚合物的 性能。结构单元中还有4个非极性亚甲基-(CH2)-,较 PET多2个,分子链的柔曲性增加,排列更加规整,因 此材料结晶能力高于PET,在低温下结晶速度快,易于 成型加工。 PBT 的溶解度参数为 10.8(J/cm3)1/2,与许 多塑料相接近,所以其共混的范围比较广泛。

    图 1:PBT 的分子结构

    另外,PBT的分子链末端含有羟基或羧基,其容易与 环氧、酸酐、羧基或羟基等发生化学反应,在共混时 可以与含有这些官能团的增韧剂更好地混合,与增韧 剂的界面粘合性增强,从而达到更好的增韧效果。
    PBT树脂具有优良的力学性能、良好的耐候性、低吸 湿性、具有良好的电绝缘性、非晶态聚酯有良好的光 学透明性等,但PBT仍存在一些不足,其缺口冲击强 度低、阻燃性不高、热变形温度较低、高温下尺寸稳 定性差、具有各向异性。结合PBT优良的性能,针对 其不足,对PBT的改性成为扩大PBT使用范围的重要 手段。

    2.PBT的改性及产品应用

    PBT种类繁多,在实际应用领域,大部分的PBT都 需要经过改性,才能满足相应的要求。 PBT的改性 主要分为:阻燃PBT、玻纤增强阻燃PBT、玻纤增强 PBT、PBT共混合金。改性PBT材料主要应用于电子 电器领域中如继电器外壳及绕线轴、灯壳灯座、插座、 光纤接头等,汽车制造领域中如接线盒、点火系统零 件、外门把手等。 以下介绍几款PBT主要产品与要求:

    (1)LED灯或节能灯外壳 在照明行业中,灯壳大部分使用的是增强阻燃PBT材 料,其外观要求色泽通透或者遮光、表面光洁、无浮 纤,性能要求阻燃3.2mm或1.6mm阻燃V0、耐高温、 耐黄变效果好、机械性能良好,易于加工。

    针对客户的需求,金旸研发的灯壳产品分为色泽通透 的增强阻燃 PBT 产品(TG15EX、TG25EX、TG30EX 等)和遮光 PBT 产品(TGM20EX),其中遮光 PBT (TGM20EX)可根据客户要求,遮光程度达到0.8mm 产品厚度不透光。以上两类产品产品均可用于全塑照 明产品外壳和塑包铝照明产品外壳,产品如图2所示。 其中用于塑包铝照明产品的材料,可满足客户终端产 品於-30℃~120℃高低温循环测试200次~500次。

     

    图 2:LED 灯外壳

    (2)接插件 电子接插件产品主要以30%玻纤增强阻燃材料为主, 也有15%玻纤增强或不增强阻燃的材料。金旸就电子 接插件产品推出了TG30EX和TG15EX两款材料,其 性能满足阻燃级別3.2mm或1.6mmV0,强度和韧性 高,可经受多次插入和拔出。外观要求光泽好,无明 显浮纤,产品如图3所示。

     

    图 3:接插件 / 国家电网专用的端子

    (3)国家电网用端子 国家电网专用的端子主要为30%玻纤增强阻燃材料, 金旸开发了两款相应的产品,分別为TG30EX-4U和 TG30EX-6U,其性能符合国家电网对端子产品的材料 要求,即灼热丝可燃性指数GWFI960℃,强度与韧性 高,外观以PANTONE4U和6U颜色为主。
    (4)电脑散热风扇 电脑散热风扇因CPU的表面温度可达130~140℃,因 此要求材料能够长期耐受高温工作条件,同时因直接 接触金属线圈,材料也需具备较高的阻燃性能。此外, 散热风扇需要通过严格的动平衡测试,所以材料需要 良好的流动性、尺寸稳定性。金旸推出用于散热风扇 的30%玻纤增强阻燃PBT材料TG30EX,该产品阻燃 级別1.6mmV0,具有优良的流动性和尺寸稳定性, 满足材料高温条件使用要求。

     

    图 4:散热风扇 / 汽车大灯

    (5)继电器 继电器内的线圈轴一般要求材料具有良好的绝缘性、 高耐热性、高阻燃性、高流动性、高刚度。可适用材 料有酚醛树脂、PBT、PA6、PET。 PBT 材料流动性 好,结晶速度快,耐热性高,因此用于尺寸小、形状 复杂的产品都有较大的优势。金旸针对继电器内的线圈轴产品推出30%玻纤增强阻燃PBT材料,牌号为 TG30WX,阻燃可达到0.35mmV0,已有UL黄卡。

    图 5:继电器

    (6)光纤接头 光纤接头类型多,接头材料主要为工程塑料,有利于 插拔方便,安装密度高,但其尺寸小、制件薄、长期 与电接触,因此产品对材料的流动性、韧性、阻燃性 和尺寸稳定性有较高的要求。金旸对此开发出阻燃 1.6mmV0、韧性高、流动性好的 TG15EX 产品,制得 的产品尺寸稳定,可经受多次插拔。

    图 6:光纤接头

    (7)汽车用材料 汽车制造领域中,改性PBT主要应用在如汽车保险 杆、汽车大灯灯饰圈、汽车传动器齿轮盒、马达外壳 等。如用于汽车大灯灯饰圈的PBT材料要求耐温好、 流动性好、易成型。金旸推出两款适用于汽车大灯 灯饰圈产品 TM20E 和 TM00E。 TM20E 为矿物填充 PBT/PET,产品适用于有底涂的汽车大灯灯饰圈和反 射镜等,具有高耐热、优良的机械性能和表观效果。 TM00E为免底涂PBT,具有良好的加工性能、高光泽、 低析出的表观效果,所注塑的产品达到高光洁的表面 效果,无需喷底漆直接真空镀铝。■

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