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護衛用電安全的熱門材料——改性PBT

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前言

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℃高低溫循環測試200次~500次。
(2)接插件 電子接插件產品主要以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 接插件產品推出了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。
(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GWFI960℃,強度與韌性 高,外觀以PANTONE4U和6U顏色為主。
(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。
(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。
(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,制得 的產品尺寸穩定,可經受多次插拔。
(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 桿、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。■

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