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护卫用电安全的热门材料——改性PBT

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        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”。
 
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 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

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PBT的分子结构
 
        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。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于-30℃~120℃高低温循环测试200次~500次。
 
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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,其性能满足阻燃级别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。
 
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接插件
 
(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,分别为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GWFI 960℃,强度与韧性高,外观以PANTONE 4U和6U颜色为主。
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国家电网专用的端子
 
(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,该产品阻燃级别为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。
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散热风扇
 
(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。
 
\ 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。
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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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汽车大灯
 

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