分子结构式

2

发展历程

1942年，德国科学家P.Schlack,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

1970年，以30%玻璃纤维增强塑料投放市场，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

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，世界知名厂商德国BASF、Bayer、美国GE、Ticona，日本Toray、三菱化学，台湾新光合纤、长春人造树脂、南亚塑料等公司先后投入生产行列，全球生产厂商共计三十余家

1942年，德国科学家P.Schlack,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

1970年，以30%玻璃纤维增强塑料投放市场，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

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，世界知名厂商德国BASF、Bayer、美国GE、Ticona，日本Toray、三菱化学，台湾新光合纤、长春人造树脂、南亚塑料等公司先后投入生产行列，全球生产厂商共计三十余家

3

特性

机械性能：强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小（高温条件下也极少有变化）

耐热老化性：增强后的UL温度指数达120~140℃（户外长期老化性也很好）

耐溶剂性：无应力开裂

对水稳定性：PBT遇水易分解（高温、高湿环境下使用需谨慎）；

电气性能：

（1）绝缘性能：优良（潮湿、高温也能保持电性能稳定，是制造电子、电器零件的理想材料）

（2）介电系数：3.0-3.2

（3）耐电弧性：120s

成型加工性：普通设备注塑或挤塑。由于结晶速度快，流动性好，模具温度也比其他工程塑料要求低。在加工薄壁制件时，仅需几秒钟，对大部件也只要40-60s即可。

高性能级PBT根据测试标准测定的代表数值（仅供参考）

工艺特性

（1）具有明显的熔点，熔点为225~235℃，是结晶型材料，结晶度可达40%

（2）PBT熔体的粘度受温度的影响不如剪切应力那么大，因此，在注塑中，注射压力对PBT熔体流动性影响是明显的

（3）PBT在熔融状态下流动性好，粘度低，仅次于尼龙，在成型时易发生“流延”现象

（4）PBT成型制品各向异性

（5）PBT在高温下遇水易降解

主要理化特性

4

PBT材料注塑成型工艺简介

（1）干燥处理

PBT材料在高温下易水解，因此加工前必须进行干燥处理。建议在空气中的干燥条件为120℃，6-8小时，或者150℃下干燥2-4小时。PBT材料湿度必须小于0.03%。

（2）熔化温度

225~275℃，建议温度：250℃。

（3）注射压力

中等(最大到1500bar)。注射速度：应使用尽可能快的注射速度(因为PBT的凝固很快)。

（4）模具温度

对于未增强型的材料为40~60℃。要很好地设计模具的冷却腔道以减小塑件的弯曲。热量的散失一定要快而均匀。建议模具冷却腔道的直径为12mm。

（5）流道

建议使用圆形流道以增加压力的传递(经验公式：流道直径=塑件厚度+1.5mm)。

（6）浇口

可以使用各种型式的浇口。也可以使用热流道，但要注意防止材料的渗漏和降解。浇口直径应该在0.8t到1.0t之间(t指塑料制件厚度)。如果使用潜入式浇口，建议最小直径为0.75mm。

5

改性

目前，国内的PBT 改性产品主要有3 种类型，一类是在PBT 中添加玻纤，这类产品主要应用于汽车、电子、电动工具，玻纤的比例不同，其应用领域也不同; 一类是在玻纤改性的基础上，再添加阻燃剂，做成阻燃改性的PBT，这类的产品主要用于节能灯、LED 等; 还有一类是对PBT 进行合金化改性，这类产品主要应用于汽车配件，如摩托车、汽车灯罩等。以上3 类改性PBT 的方法也是目前研究和开发比较活跃的领域。

（1）玻纤改性

纯PBT 树脂的机械性能一般，拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量均比较低，且对缺口敏感。玻璃纤维是一种优异的无机非金属材料，机械强度高，抗拉性能好，经常作为强化塑料的补强材料。玻纤与PBT树脂有良好的结合力，在PBT 树脂中加入一定量的玻璃纤维后，不仅能保持PBT 树脂耐化学性、加工性等原有优点，而且能有较大幅度地提升其机械性能，并克服PBT 树脂缺口敏感性。

（2）阻燃改性

PBT 树脂易于燃烧，难于成碳，且燃烧时会连续熔融滴落，易使火焰蔓延引起火灾。对于玻纤增强PBT，玻纤的加入虽然提高了PBT 的力学性能，同时引入“灯芯效应”，使火焰区的材料不易发生熔滴( 抗熔滴效应) ，但却使热量积聚，反而加大对玻纤增强PBT 的阻燃难度。为了解决这一问题，保证PBT 树脂的使用安全性，通常会对玻纤增强的PBT树脂引入阻燃剂，进行阻燃改性。目前研究较多的阻燃剂有含卤、含氮、含磷以及无机阻燃剂。含卤阻燃主要采用的是溴化合物，市场上大规模工业化的阻燃PBT 产品大多采用十溴联苯醚和三氧化二锑并用; 使用的含氮阻燃剂，主要有三聚氰胺及其与磷的化合物，其中三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸和三聚氰胺磷酸酯，是阻燃剂市场最具有发展潜力的品种; 含磷阻燃主要是使用红磷或二苯磷酸酯作为阻燃剂; 无机阻燃剂则以氢氧化铝和氢氧化镁为主。含卤阻燃的PBT 在燃烧的过程中会释放大量有毒和腐蚀性烟气，在救火时威胁人们的生命安全，甚至对地球臭氧层也有一定的破坏，因此无卤阻燃近年来的呼声很高，但由于目前还找不到经济实用的理想替代品，含卤阻燃产品仍然占据着市场主导地位，占80%以上的份额。

（3）合金改性

PBT 树脂为线性饱和树脂，本身易结晶，又由于在加工过程中玻纤取向产生的各向异性，因此其塑料制品容易翘曲变形。如表3 所示，PBT 与其他树脂的相容性良好，又因为共混改性研发周期短、成本低，因此国内外普遍采用共混来对其进行改性。用于PBT 的共混改性的聚合物主要有PC、PET、ABS、PP 以及弹性体。

PC/PBT 合金

聚碳酸酯( PC) 性能优良，在温度大于PC 玻璃化温度150 ℃的条件下，可以与PBT 以任何比例熔融共混。共混后的PC /PB 合金既可以克服PC 成型加工性、耐磨性不足的缺点，同时又弥补了PBT 缺口冲击强度、耐冲击性和耐热性不足的缺点。但由于PBT 为结晶聚合物，PC 为非结晶聚合物，2 者合金为典型的非晶与结晶共混体系代表，因此共混改性时易发生相分离，导致体系界面黏结不良，相容性较差，因此在共混过程中会添加一定量的相容剂来

破坏PBT 结晶，提高体系相容性［11-12］，同时为了进一步提高PC /PBT 合金的韧性和强度，在共混的过程中也会添加一定量的增韧剂和玻纤。

PET/PBT 合金

聚对苯二甲酸乙二醇酯( PET) 与PBT 溶解度参数相近( 如表3 所示) ，化学结构相似，2者的混合体系相容性很好，只出现一个玻璃化转变温度Tg。但PBT 与PET 共混时会发生化学反应生成嵌段共聚物，这些嵌段共聚物后期易发生酯交换生成无规则共聚物，降低聚合物的分子质量和力学性能，最终影响合金品质，因此在共混体系中可以加入一定量的扩链剂来与2 者的羧基发生酯化反应，连接PBT与PET，生成PBT-PET、PET-PET 或PBT-PBT 的嵌段共聚物，在短时间内提高体系的相对分子质量及特性黏度［13］，最终所得的PET /PBT 合金具有强度高、刚性好，热变形温度高，尺寸稳定性好，表面光泽度好等优良性能。

ABS /PBT 合金

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯( ABS) 机械性能优异，化学稳定性、耐磨性、耐热性、低温冲击等性能都表现良好，因此广泛应用于工程塑料的冲击改性。PBT 与其共混不仅可以降低PBT 的成品收缩率，ABS 含有的橡胶相也可以提高PBT 的缺口冲击强度。研究表明适当调整ABS 结构，提高ABS 中的橡胶相至50% ～ 60% 可实现在低温条件下对PBT 的增韧，而提高ABS 接枝率，则可提高ABS /PBT 合金的的冲击强度。

PP /PBT 合金

聚丙烯( PP) 价格便宜，来料丰富，加工性能优异，是重要的通用树脂。PP /PBT 合金与ABS /PBT合金相比耐热性和耐化学腐蚀性都更好，但是由于分子极性和分子链结构的差异，PP /PBT 共混时易发生相分离现象，简单的机械共混无法满足PBT 工程化的要求。因此在PBT、PP 共混过程中需要加入适量的相容剂，使体系相分散变得均匀，并在2 相界面形成PP-g-PBT 共聚物，使界面厚度增加，相互作用增强，从而减小界面张力，起到稳定分散相形态的作用。

PBT 与弹性体共混

采用弹性体增韧是PBT 增韧改性的主要方法，通常会将PBT 与丁腈橡胶、乙烯-丙烯-二烯炔、丁基橡胶、聚异丁烯橡胶等共混来提高PBT 的冲击性能。为了使PBT 与橡胶弹性体共混时能形成均一分散的微粒状，共混时会加入适量的相容剂，通过“原位”反应增容聚合物共混物并增韧聚合物，以获得所需的相形态，改善共混体系的相容性，同时提高聚合物材料的韧性。甲基丙烯酸缩水甘油酯( GMA) 、马来酸酐( MAH) 、丙烯酸丁酯等都被广泛地用于共混物的增容。不同弹性体对PBT 的增韧改性效果不同，但应注意，如果弹性体的用量过高，会引起共混物的强度、刚性、耐热性能及加工流动性能的大幅度下降。

PBT 与其他聚合物共混

除了上述几种材料，一些增容效果比较好的材料如PU、SBS、EPDM、POE、ASA、EVA 等也被尝试用来熔融共混改性PBT，也有将可降解的生物树脂PBS、PCL 与PBT 共混，可制得有环保功能的PBT 合金。随着PBT 应用领域的不断扩展，PBT 的需求量和性能要求也日益增加。目前国内的PBT 改性厂家大多采用按订单生产，基本能满足市场所需。但国内的PBT 改性产品大多处于中低端市场，高端市场基本由巴斯夫等外商把控。未来PBT 改性的研究重点应是在降低成本和满足环保要求的前提下，进一步提高PBT 的性能指标，使其功能多样化，产品系列化，附加值最大化。

6

应用

PBT材料系列产品

改性PBT材料的主要应用（1）在电子电器行业的应用

（1）节能灯灯头

PBT在节能灯行业的应用极其广泛，90％以上的塑料节能灯头都是用PBT材料。

关键要求：

●色泽好，色泽通透，颜色选择多样

●耐高温，耐黄变效果好

●UL94 1.5mm阻燃V0

●表面光洁，无浮纤

●机械性能好，易于加工

●电绝缘性好

（2）连接器

强度要求30％玻纤增强为主，也有15％玻纤增强，甚至不需增强的。

关键要求：

●阻燃要求大多要求UL 94 V0

●接插件一般都要经过多次插入和拔出，所以对材料的强度和韧性要较高求；

●有些装金属插针需要过锡炉焊，一般为235℃，5～10秒。

●绝缘性能（绝缘击穿强度和表面电阻率）要求较高

●吸湿性低，对电气及尺寸稳定性影响极小；

●良好的表面,光泽好,无明显浮纤。

（3）电脑散热风扇

关键要求：

●极为严格的动平衡性测试，对材料的流动性和成型后材质的均一性以及尺寸稳定性提出了较高的要求；

●由于CPU的表面温度甚至可接近130℃~140℃，要求所用材料可长期耐受130℃的高温工作条件；

●由于直接接触金属线圈，因此，材料应具有较高的阻燃性能；

●良好的表面光泽性能,高光,无玻纤析出。

全球主要散热风扇生产企业

★台湾建准电机公司（台湾股票上市公司，代码：2421）

自1980年成立以来，即以SUNON品牌行销世界，为全球散热马达风扇领导厂商，於台湾高雄设立全球营运总部，并透过美国、法国、德国、日本、香港、中国大陆的子公司与生产据点，构成一个绵密的行销与制造网络。至2008年底，已於全球通过专利核准达1367件，申请中案件亦有485件，总计1852件，并荣登2004年美国麻省理工学院【科技评论】杂志刊载，全球企业科技实力强度排名，建准名列全球第48，台湾第4。

★ 台湾酷冷Coolmaster

Cooler Master创立于1992年，自成立以来公司一直致力于电脑主机散热系统研发，制造和销售。产品包括散热片、风扇housing、机壳、电源供应器、硬盘外接盒、笔记型计算机散热器，无论是在计算机、工业机械、电信设备及其它装置中。

★日本三洋公司

创建于1947年的三洋公司经过５０年多的发展，三洋目前已经是一家拥有210000多名员工，在世界各地拥有１０１家分公司和营业所的大型现代化企业集团。近年来，年销售总额均超出１５０００亿日元（约１１０亿美元，产品畅销世界各地，特别是在风扇散热技术和环境保护技术方面处于世界领先地位。在１９９９《财富》杂志全球５００强排行榜上，三洋公司排名第277位，资产额699亿美元。

★台湾奇宏AVC

AVC全称Asia VitalComponents，它是全球五大散热器制造厂家之一。主要以研发和制造CPU散热器、笔记本电脑散热模组、热导管和直流风扇为主。长期以来为三洋电器等世界级电子厂商提供ODM/OEM生产，并与台湾第三大企业广达提供优质的笔记本电脑散热解决方案。在产品品质上，它于散热器制造行业率先通过严格的ISO9001/1400认证，更拥有完备的TQS/TCS系统和自动测试装备，旗下产品因此畅销全球。近几年CPU散热器出货量，AVC占有全球总量的1/4-----2400万颗。成为Intel、威盛和AMD盒装CPU配套散热器的指定生产厂商。

★台湾曜越科技

Thermaltake（Tt）台湾曜越科技股份有限公司建立于1999年，以全球化品牌为定位，是世界领先的系统散热解决方案服务商。目前，Thermaltake（Tt）曜越集团在美国、法国、荷兰、德国、澳大利亚、日本、巴西等地区设有分公司。

★深圳彩丰（Colorful）电子厂

德历兴业有限公司（台湾），始创於1989年3月，为电脑用散热风扇专业制造商。主要产品有直流无刷散热风扇、CPU散热器。 1994年3月在中国大陆深圳投资设厂──深圳彩丰电子厂，成为国内第二家全外销导向之风扇大厂，是国内近百家同业中，三家正一条龙专业厂之一。

（4）电熨斗行业

●硅胶：硅胶有良好的密封性能，耐高温可达220 ℃、耐低温达-40 ℃，不易燃烧，易变形，稳定性差；

●塑料(PBT) ：热塑性材料，较软，不易变形，可耐高温(200℃ ) ，表面光滑；

●塑料(PET) ：热塑性材料，硬性高，易成形，，不易变形，可耐温220-230 ℃，表面光滑度较低，无翘曲现象。

（5）BOBBIN行业

★名词解释：

BOBBIN——骨架，又名变压器骨架，或变压器线架，英文统称为Bobbin，是变压器的主体结构组成部分。

●电木(PF) ：热固性塑料，稳定性高，不易变形，耐温150℃，可承受370℃的高温。表面光滑，易碎，不能回收。用于耐温较高的变压器；

●尼龙(NYLON) ：热塑性材料，工程塑料，延展性好，不易碎，耐温115 ℃，易吸水，使用前先用80 ℃的温度烘烤，使固性稳定。表面光滑，半透明，不易碎。一般用于耐油性强的变压器上；

●塑料(PET) ：热塑性材料，硬性高，易成形。不易变形，不易碎，耐温170 ℃，但表面光滑度较低，一般用于绕线管；

●塑料(PBT) ：热塑性材料，较软，不易变形，不易碎，耐温160℃ ，表面光滑，一般用于绕线管。

（6）其它产品

2. PBT材料在汽车工业的应用

PBT材料可应用于车体部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、动力系统、制动系统，分配器等汽车部件，主要基于如下特性：

●耐水、酸类、油类，极好的可加工性，且模具公差小

●良好的耐高低温性

●极佳的尺寸稳定性

●优异的耐候性

（1）雨刮臂

关键要求：

●耐侯性佳

●尺寸稳定

●韧性好，强度高

●表面好

（2）前灯座圈

关键性能：

●易电镀

●耐热好

●尺寸稳定

（3）点火模块，火花塞帽

关键要求：

●耐高电弧

●高温下机械性能稳定

●尺寸稳定

（4）传感器

关键要求：

●可超声波焊接

●高强度、高韧性

●尺寸稳定

●阻燃

（5）分电器盖

关键要求：

●耐电弧，高CTI值

●高强度

●尺寸稳定

（6）在汽车其它部件的应用

●电容器外壳(PBT+GF )

●汽车门把手部件（PC/PBT ）

●汽车保险杠（PC/PBT）

PBT改性生产商（部分）

参考文献：

浅谈PBT 树脂的几种改性方法 黄回阳，汤小琪

部分内容综合内容整理自网络。

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