PBT的制备方法.docx

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PBT的制备方法

PBT英文名称为PolybutyleceTerephthalate，中文名称为聚对苯二甲酸丁二醇酯或聚丁烯对苯二甲酸酯，属于聚酯系列，是由1.4-丁二醇（1.4-Butyleneglycol）与对苯二甲酸（PTA）或者对苯二甲酸酯（DMT）聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。

由于PBT树脂的-CH2-链增长，使得分子链易于挠曲，所以玻璃转移温度比PET低，固化速度快。

PBT是一种结晶性、高分子量的聚合物，具有优良的物性和加工性的平衡。

因为材料的结晶化快速，使成型的循环时间短且成型温度可低于很多的工程塑料。

密度在1.31～1.55之間，熔点在224～230℃，长期使用温度可达120℃以上。

它具有许多优良的特性，被广泛应用于电子、电气、资讯、通讯及汽车工业。

1.PBT的发展过程：

PBT最早是德国科学家P.Schlack于1942年研制而成，之后美国Celanese公司（现为Ticona）进行工业开发，并以Celanex商品名上市，于1970年以30%玻璃纤增强塑料投放市场，商品名为X-917，后改为CELANEX。

1971年Eastman公司推出了有玻璃纤增强琏和不增强的产品，商品名Tenite（PTMT）；同年GE公司也开发出同类产品，有不增强、增强和自熄性的三个品种。

随后世界知名厂商等公司先后投入生产行列。

全球生产厂商共计三十余家。

PBT是通用工程塑料中工业化最晚而发展速度最快的一个品种。

主要原因在于它具有优良的综合性能，以及良好的成型性和优异的性能。

PBT的生产技术与PET基本相同，生产工艺成熟，投产便利，投资费用也较低。

PBT的分子结构和特性如下图：

2.PBT的制备方法：

PBT生产技术方式可分为酯交换法和直接酯化法。

酯交换法生产制程以对苯二甲酸二甲酯和1，4-丁二醇为原料，先进行酯交换反应，生成对苯二甲酸二丁酯，并脱除甲醇，然后再进行缩聚反应生产PBT，其中又有间歇式制程和连续式制程之分。

间歇式制程设备简单，易于调控，适用小规模生产，但各批次产品品质可能有差异，产品品质稳定性差；连续式制程采用管式或螺杆式反应器，效率较高，品质稳定，适于较大规模生产。

直接酯化法生产制程以精对苯二甲酸和1，4-丁二醇为原料。

该制程流程短，设备投资较低，能耗也较低，但需妥善解决1，4-丁二醇脱水问题。

由于反应条件比较苛刻，反应介质酸性强，部分1，4-丁二醇脱水环化生成四氢呋喃，对产品品质会产生不利影响，因此直接酯化制程对反应体系的控制要求比酯交换法要高得多。

PBT的原料及制造方法：

3.PBT的特性：

PBT具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，仅为0.1%，在潮湿环境中仍保持各种物性（包括电性能），电绝缘性，但体积电阻、介电损耗大。

耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。

缺点是缺口冲击强度低，成型收缩率大。

故大部分采用玻璃纤维增强或无机填充改性，其拉伸强度、弯曲强度可提高一倍以上，热变形温度也大幅提高。

可以在140℃下长期工作，玻纤增强后制品纵、横向收缩率不一致，易使制品发生翘曲。

结晶快速，易成型。

熔点高达225℃，耐热性佳。

吸水率低，尺寸安定性好。

玻璃纤维增强后，机械强度的。

摩擦系数低，耐磨耗。

耐化学品、溶剂、耐候性佳。

弯曲蠕变性质好。

可制成阻燃级，符合UL94V-0的要求。

介电强度高，电气性质佳。

可以超声波焊接，组立加工容易。

☆PBT的耐化学性能：

PBT在室温下有宽广范围的化学品的优异耐性，这些化学品包括脂肪族碳氢化合物，汽油，四氯化碳，四氯乙烯，油，脂肪，酒精，乙二醇，酯类，乙醚，稀释酸和稀释碱。

PBT在高温下耐有机溶剂性极好，不易受侵蚀，可适用于需要浸漆处理的电气、电动机等部件或接触有机溶剂、汽油、油类的零件或制件。

它的内应力小，耐应力开裂性优良。

PBT的耐化学性请参看下面图片（点击看大图）：

☆PBT的耐候性能：

PBT有良好的耐老化性，在120℃下经40000小时（约4年7个月）老化后，弯曲强度还可保持初始值的50%。

PBT户外曝露1年的外观变化：

户外长期老化及高温老化试验结果表明，PBT的耐光老化性能优于PA和POM。

材料

PBT（非增强）

PBT（增强）

PA66（耐热级）

PA66（增强级

Co-POM

老化后外观

仅光泽降低

仅光泽降低

光泽降低，出现微小裂

光泽降低，表面发粘

严重开裂

☆PBT的阻燃性能：

PBT有着非常好的阻燃性。

本身易阻燃，只需加入百分之几的阻燃剂就可达到UL94的V-0级，本身与阻燃剂亲和性好。

在0.4mm的厚度下也能达到V-0级，还可使阻燃剂在高温下不析出。

广泛应用于电气行业中。

☆PBT的耐磨性能：

PBT本身磨擦因子小，仅大于氟类塑料且与共聚甲醛差不多，其磨耗量比PC、POM还小。

☆PBT的吸水性：

PBT树脂在空气中的饱和吸水率均小于0.10%，同玻璃纤维增强尼龙0.65%（未饱和）相比非常小。

在室温的水中放置100小时，吸水率是0.22%，150小时是0.28%，比玻璃纤维增强尼龙的吸水率4.8%（未饱和）小得多。

因此，因吸湿的尺寸变化可忽略不计。

☆PBT的易成型性：

由于流动性好，结晶速度快，加工制件所需的生产周期只需几秒到几十秒。

☆PBT的尺寸稳定性：

在使用过程中的尺寸变化非常小，成型稳定性和尺寸精度方面非常优良。

☆PBT的缺陷：

①会受到沸水影响，当长时间浸泡高温热水中，其大分子会发生水解，导致相对分子质量下降，使聚合度和强度均下降，所以使用时必须注意。

若在低于60℃的热水中，可长期连续使用。

②部份溶剂对PBT有侵蚀，会被芳烃、醋酸、醋酸乙酯溶胀；强酸、强碱和苯酚可以使PBT破裂。

4.PBT的加工：

PBT结晶速度快，最适宜加工方法为注塑，其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各种二次加工成型。

⑴干燥：

为了完全发挥PBT的特性，控制成型前材料的含水量是相当重要的！

一般来说，为了达到理想的成型制品特性，水分含量应该要在0.02%以下；但通常PBT由于存放时间的原因，含水率大概在0.15%左右，因此加工前必须干燥。

建议干燥条件为：

140℃，3小时。

⑵建议注塑温度：

后段：

230～240℃，中段：

240～250℃，前段：

245～270℃，喷嘴：

250～270℃，模温：

30～80℃

⑶注塑压力：

射出压力：

500～1000kg/cm2，二次压：

300～800kg/cm2，背压：

0～3kg/cm2

⑷螺杆转速：

60～120rpm

⑸射出速度：

中速～快速

注：

在正常操作温度下（约260℃），材料在料筒中可停留的时间大约为8分钟，如果滞留太长时间，就需要将料筒中的材料清除，重新进新料成型，以确保制品品质。

PBT的二次加工：

∙PBT可以进行涂装、粘结、超声波熔接、攻丝及其它机械加工等多种二次加工。

∙PBT制品的外观光滑，耐热性好，适宜进行高温烘烤涂装，采用的涂料有丙烯酸脂、聚氨酯、醇酸树脂、三聚氰胺系列。

在120～170℃范围内烘烤，可形成密着而有光泽的涂膜。

∙PBT的粘结，可采用环氧树脂，丁晴橡胶、聚氨脂系列的粘合剂（以环氧树脂为理想）。

如采用超声波熔接，其粘结效果比使用黏合剂更为优异。

5.PBT的应用：

PBT（增强、改性PBT）主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物合金、共混工业。

如作为汽车中的分配器、车体部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、排气系统零部件、摩托车点火器、电子电器工业中如电视机的偏转线圈，显象管和电位器支架，伴音输出变压器骨架，适配器骨架，开关接插件、电风扇、电冰箱、洗衣机电机端盖、轴套。

另外还有运输机械零件，缝纫机和纺织机械零件、钟表外壳、镜筒、电熨斗罩、水银灯罩、烘烤炉部件、电动工具零件、屏蔽套等。

我国PBT应用主要在以下三个方面：

∙电子电器方面：

如接插件、变压器、熔断器外壳、开关、继电器、节能灯、线圈骨架、电机外壳等。

∙汽车方面﹕如汽车内部仪表零件、接插件、继电器、电子点火系列、把手、灯座、灯罩、反射镜外壳等。

∙其它方面﹕如风扇叶片、小家电外壳、计算机键盘、纺丝、色母料、光纤护套。

PBT的用途及特性要求请看下图（点击看大图）：