如何解決PBT材料耐水解性問(wèn)題
PBT具有優(yōu)良的綜合性能,良好的成型加工性和性價(jià)比,優(yōu)良的機(jī)械性能,機(jī)械強(qiáng)度高,耐疲勞性和尺寸穩(wěn)定好。這些性能在高溫條件下也極少有變化,非常適合用于汽車(chē)、電子等領(lǐng)域。
但PBT同時(shí)還具有缺口沖擊強(qiáng)度低、成型收縮率大、耐水解性差、易受鹵化烴侵蝕等缺陷,且經(jīng)玻纖增強(qiáng)后,因制品縱、橫向收縮率不一致易使制品發(fā)生翹曲。PBT耐水解性差的問(wèn)題極大的限制了它在汽車(chē)、電子電器及建材領(lǐng)域中的應(yīng)用。
以汽配領(lǐng)域?yàn)槔?,PBT汽配方面的主要應(yīng)用有電池零部件,連接器,以及充電樁等。而新能源汽車(chē)大功率充電裝置的啟用以及高壓電氣內(nèi)采用的液冷控溫模式,對(duì)塑膠材料的耐高溫、耐水解性、耐工業(yè)溶劑及耐酸堿性有很高的要求。充電樁也同樣長(zhǎng)期處于高溫超市環(huán)境,對(duì)材料的耐高溫、耐水解性也同樣要求很高。
普通PBT材料高溫下遇水易分解,無(wú)法滿足汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)耐高溫高濕材料日益增長(zhǎng)的需求,所以提高PBT耐高溫,耐水解是材料的重點(diǎn)開(kāi)發(fā)方向。
要提高PBT材料的耐水解性能,首先需要知道PBT材料為什么耐水解性差。
從化學(xué)角度分析,影響PBT聚酯耐水解性能好壞的決定因素是聚酯材料化學(xué)組成里的端羧基濃度,而在端羧基里面又含有酯鍵,當(dāng)把PBT聚酯在高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的溫度下置于水中,就會(huì)發(fā)生酯鍵斷裂,高溫水解形成的酸性環(huán)境會(huì)加速PBT聚酯的耐水解反應(yīng),使PBT材料性能急劇下降。
普通PBT樹(shù)脂在高溫下72小時(shí)就已經(jīng)發(fā)生水解,144小時(shí)候性能?chē)?yán)重劣化。而耐水解性PBT在高溫高濕環(huán)境中144小時(shí)后仍然性能穩(wěn)定。
那么如何提高PBT材料的耐水解性能:
一、在有PBT聚酯的水中添加水解穩(wěn)定劑,如碳化二亞胺,水解穩(wěn)定劑會(huì)消耗水解產(chǎn)生的羧基,減緩PBT聚酯的酸性水解速度,提高PBT聚酯材料的抗水解性。
二、通過(guò)添加封閉PBT聚酯端羧基的方法,降低端羧基濃度,提高PBT聚酯的抗水解性,如加入帶環(huán)氧官能團(tuán)的助劑,通過(guò)官能團(tuán)GMA(見(jiàn)GMA材料常識(shí))與PBT端羧基反應(yīng)來(lái)封端,從而提高PBT的抗水解性能。
如果添加合適的耐水解化學(xué)添加劑,對(duì)PBT聚酯起到針對(duì)降解的保護(hù)反應(yīng),大部分熱降解、熱氧化降解和光降解現(xiàn)象可以阻止。這些添加劑通常在PBT聚酯化合階段加入。
不過(guò)就水解化學(xué)反應(yīng)而言,盡管PBT聚酯不是吸濕性聚合物,把濕氣成分保持在極低水平(小于0.05%)仍非常關(guān)鍵,這樣可以防止高溫下的水解反應(yīng),聚合物鏈不會(huì)斷裂,不會(huì)造成機(jī)械性能變差。
GMA材料常識(shí):甲基丙烯酸縮水甘油酯(Glycidyl Methacrylate,縮寫(xiě)GMA)是一個(gè)同時(shí)具有丙烯酸酯雙鍵和環(huán)氧基團(tuán)的單體。丙烯酸酯雙鍵的反應(yīng)活性較高,可以進(jìn)行發(fā)生自聚反應(yīng),也可以和很多其他單體進(jìn)行共聚反應(yīng);而環(huán)氧基團(tuán)則可以和羥基、氨基、羧基或酸酐發(fā)生反應(yīng),引入更多的官能團(tuán),從而對(duì)產(chǎn)品帶來(lái)更多的功能性。因此GMA在有機(jī)合成、高分子合成、聚合物改性、復(fù)合材料、紫外光固化材料、涂料、粘合劑、皮革、化纖造紙和印染等等諸多方面有著極其廣泛的應(yīng)用。
GMA材料應(yīng)用介紹:GMA和苯乙烯、丙烯腈的三元共聚物,則可以用于PA、PC、PBT、PET等回收材料的擴(kuò)鏈劑,PC/ABS、PA/ABS、PBT/ABS等合金的消光劑,以及ABS/PBT、ABS/PET、PC/ABS等合金的增韌相容劑。三元共聚物常用型號(hào)有阿科瑪AX8900,杜邦PTW等。
阿科瑪AX8900|杜邦PTW副牌|三元共聚物|PBT增韌劑|