聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT ) 是由美国Celanese公司在20世纪70年代开发并工业化生产的一类较新的热塑料工程塑料,具有以下特性:(1)结晶速度快,可快速成型;(2)吸水率低,电气性能优异且随温湿度变化小;(3)耐候性好,适于户外使用,且耐药品性优异;(4)力学性能优良。纯PBT树脂有优异的冲击韧性,但对缺口敏感,经玻纤增强后,不仅可使缺口敏感性得到改善,而且还能使热变形温度大大提高,弯曲模量成倍增长;(5)突出的耐摩擦和耐磨耗特性,磨耗量比POM还小。由此可见,PBT综合性能卓越,因而已成为通用工程塑料中工业化最晚而发展速度最快的1个品种。
PBT的缺点为:(1)结晶收缩率大,尺寸稳定性差。虽经增强后可改善收缩率,但容易发生翘曲,同时使无缺口冲击强度下降;(2)对缺口敏感。由于PBT存在着这两个突出缺点,因而限制了它的应用。
ABS树脂是目前产量最大,应用最广泛的塑料,价格也比较便宜。它不仅具有韧、硬、刚相均衡的力学性能,而且具有较好的尺寸稳定性、表面光泽度、耐低温性、着色加工性和加工流动性。可以预计,将ABS/PBT共混,可以制得性能优异的塑料合金,实现树脂高性能化。
1 国外研究进展
ABS/PBT合金充分利用了PBT的结晶性和ABS的非结晶性特征,材料具有优良的成型性、尺寸稳定性和耐药品性,缺口冲击强度较PBT大大提高,因而其新产品层出不穷,国外许多公司都投入了ABS/PBT合金商品化的开发工作。
LG化学LUMAX系列ABS/PBT共混合金的MHF-5008是通用注塑级,产品具有优异的冲击强度(32.3KJ/m2),熔融指数高,尺寸稳定性良好,收缩率为0.5~0.8%,较纯PBT 2.0%的收缩率大大改善。其典型应用是打字机和复印机外壳、汽车保险壳及防撞件的制造等。HF-5600F主要应用于消费电子产品制造领域,为阻燃等级。它充分利用了PBT易于阻燃、耐磨性好、电气性好的特点,其典型应用是制造DVD以及电脑的CD-ROM托盘。PBT较低的摩擦系数,改良的尺寸稳定性可以保证托盘在轨道上方便滑动。GP-5106F1,GP-5200B是玻纤增强型,它有较高的热变形温度,并改善了玻纤增强PBT的翘曲性能,适用于生产电子、电器元件及接插件。
汽车内饰件对塑料的要求是低光泽、防刮伤、耐冲击。GE公司在2002年9月份宣布新开发成功一种新型的满足以上要求的材料Cytra ABS/PBT,该材料不仅具有传统的汽车内饰用PP、ABS、PC/ABS等材料优良的力学性能,而且具有 更高的冲击强度及高、低温下的尺寸稳定性。其 特点如下:(1)极高的冲击强度;(2)尺寸稳定性 好;(3)耐化学药品性优良,对汽油、油脂、洗 涤剂、脂肪族碳氢化合物溶剂、香水瓶及化妆品稳定;(4)耐刮伤及擦洗;(5)低光泽及耐候。该材料通过控制ABS聚合时丁二烯橡胶的 粒径,制得低光泽的ABS/PBT合金,并在造粒 时直接着色,可以免去涂装亚光油漆,节省成 本。其中的Cytra XCT100密度为1.1g/cm3,缺口冲击强度达853.9J/m ,弯曲模量为 2168MPa,主要应用于生产盘表壳、仪表板、安全气囊盖、座椅扶手等。Cytra XCT200为高 冲击ABS/PBT/PC三元合金,其密度为1.22g/cm3,缺口冲击强度800J/m,应用于对冲击强度有严格要求的气囊外壳、A、B、C立柱、除霜 出风格栅、操纵台等的生产。
2 国内研究进展
国内ABS/PBT合金的开发尚未见工业化报道,为打破国外大公司在该专用料领域的垄断地位,缩小与国外在这一技术领域上的差距,国内也有公司进行了ABS/PBT合金的国产化研制工作。
2.1 体系相容性研究
ABS/PBT合金是不相容性体系,将ABS/PBT直接共混容易出现分层、起皮现象,材料性能较差,因此ABS/PBT合金研制的关键之一是添加合适的相容剂。
2.2 形态与性能的关系
我们所做的试验表明:ABS/PBT合金的性能不仅依赖于组分的相对比例及分布,还依赖于ABS接枝橡胶粉中橡胶相的粒径、形态结构、相对分子质量及其中丙烯腈的含量。丙烯腈的含量同样影响体系的相容性,使用高分子量的ABS接枝橡胶粉与PBT共混,在橡胶含量相同时,其热变形温度更高,冲击强度更大;添加相容剂,可以改善界面相容状况;合适的橡胶粒径,可使增韧效果有一极大值。
用电镜可以看出ABS/PBT合金为三相体系,PBT包含在SAN母体中。因此,丙烯腈含量的多少是影响ABS/PBT界面粘接的关键因素之一。选用高分子量的ABS接枝粉,可以开发具有较高熔体强度的吹塑级ABS/PBT合金,用于汽车尾翼和保险杠的生产,而提高ABS接技粉中的橡胶粒径,则可以降低ABS/PBT合金的光泽,开发亚光牌号。
3 发展前景
ABS/PBT合金是一类性能优良的工程塑料合金,国外对它的开发颇为活跃,尤其在汽车行业,ABS/PBT合金优良的加工流动性和极高的冲击强度,对汽车大型注塑件具有重要意义。GE公司开发的低光泽牌号可以作为PP,ABS,PC/ABS的升级替代品,其冲击强度远远高于矿物填充PP,ABS,流动性优于ABS、PC/ABS,而PBT的耐磨性则贡献了优秀的耐刮伤性能,因而这是一种较为理想的汽车内、外饰材料。ABS/PBT合金的良好电气性能和耐磨性、耐化学品性,使其在电子消耗品及包装行业也有着广泛的应用。然而,在国内ABS/PBT合金尚未见产业化报道。