PBT/PA合金改性技術(shù)進(jìn)展

曹琳

摘 要：PBT/PA合金由于其性能的優(yōu)越，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，在國(guó)內(nèi)外占重要地位。同時(shí)PBT/PA合金同樣在阻燃材料方面有重要應(yīng)用。該文將從PBT/PA合金的相容性、增韌、吸濕性能、阻燃性能四個(gè)方面介紹一下改性技術(shù)的進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：PBT/PA 合金 改性

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ323.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0038-01

聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）是一種結(jié)晶型熱塑性飽和聚醋，其擁有著力學(xué)性能、電絕緣性、自潤(rùn)滑性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性、加工性等優(yōu)異特點(diǎn)，最重要的是吸水率低、吸濕對(duì)其強(qiáng)度變化影響不大等優(yōu)點(diǎn)，使其在電子電氣方面、汽車(chē)工業(yè)方面、工業(yè)配件方面、一般機(jī)械方面得到廣泛應(yīng)用[1]。但其在某些物理力學(xué)性能方面尚存在一些不足，比如對(duì)缺口十分敏感、缺口沖擊強(qiáng)度低、高溫下剛性差、韌性不足等也嚴(yán)重限制了其應(yīng)用。

聚酞胺（PA6）具有優(yōu)良的力學(xué)性能、自潤(rùn)滑性和耐化學(xué)藥品腐蝕性等，且其分子中活躍的酞胺基團(tuán)（-NHCO）易于共混改性，因此，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。但同時(shí)PA6含有的-NHCO又導(dǎo)致其吸水性強(qiáng)、吸濕后材料力學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性變差、電絕緣性降低等，限制了PA6在電子電氣等對(duì)力學(xué)穩(wěn)定性、尺寸精度以及電絕緣性要求高的行業(yè)的應(yīng)用[2]。

結(jié)合PA6與PBT的優(yōu)勢(shì)制備共混物，彌補(bǔ)各自缺陷，從而得到綜合性能優(yōu)良的合金材料，可用于高性能的工程塑料[3]。但PA6和PBT的溶解度參數(shù)差別較大，是熱力學(xué)不相容體系，所以在選擇相容劑的時(shí)候要更加注意。解決了聚合物的相容性才能使聚合物的性能得到提高。另外，近年隨著家用電器在使用過(guò)程中因內(nèi)部塑料件著火而帶來(lái)的火災(zāi)是屢次發(fā)生，歐盟國(guó)際電工協(xié)會(huì)（IEC）的另一種阻燃評(píng)價(jià)方法灼熱絲阻燃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)（IEC60695）日益?zhèn)涫荜P(guān)注[4]按照標(biāo)準(zhǔn)灼熱絲時(shí)間小于30 s即為合格，PBT/PA合金用于阻燃體系也深受關(guān)注。

1 相容性改善

PBT以其優(yōu)良的力學(xué)性能、電性能、耐熱性能及加工性能而得到廣泛的應(yīng)用。但其在某些物理力學(xué)性能方面尚存在一些不足，也制約PBT發(fā)展。通過(guò)高聚物熔融共混的方法制備PBT/PA6合金可以改善其性能，但是PBT與PA6的相容性較差，現(xiàn)有研究大多是添加環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)改善其相容性。國(guó)家復(fù)合改性聚合物材料工程技術(shù)研究中心[5]通過(guò)熔融共混制備了環(huán)氧樹(shù)脂CYD-011增容的PA6/PBT共混物。研究結(jié)果表明：環(huán)氧樹(shù)脂可以明顯改善PBT/PA6共混體系相容性，降低了分散相粒子尺寸，通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂增容，共混物界面強(qiáng)度，力學(xué)性能得到了明顯提高。

2 增韌

PBT/PA共混合金是熱力學(xué)不相容體系，因其界面粘接力弱，導(dǎo)致分散狀況不好，合金的力學(xué)性能差。在共混時(shí)添加相容劑，或者使得分子鏈間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可以提高相容性，起到增韌的目的。經(jīng)研究PBT/PA6體系中PA6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，PBT/PA合金的缺口沖擊強(qiáng)度有較大的提高。當(dāng)PA6質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到25%時(shí)，合金的缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大值，比純PBT提高了99.3%。這是由于增容劑的環(huán)氧基能夠與PBT的-COOH和PA6的-NH發(fā)生反應(yīng)，而且共混合金在增容劑的作用下可以降低分散相粒子的尺寸并使其分布更加均勻，在受到拉伸或沖擊時(shí)吸收大量的能量，從而使拉伸和沖擊強(qiáng)度提高[6]。

3 吸濕性能改善

隨著共混體系中PBT比重的增加，材料的吸水率降低，想要提高合金的吸水性能，就需要加入相容劑，使相界面緊密結(jié)合，兩相之間可供水分子存留的空間減小。共混體系中PBT的比重乃對(duì)材料拉伸強(qiáng)度的吸濕穩(wěn)定性的影響顯著。PBT樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中的酷基不與水分子結(jié)合，吸水性低，水分子的存在不影響材料本身的結(jié)構(gòu)特征，所以在吸濕處理后的PA6/PBT體系中，PBT微粒的存在也阻礙水分子進(jìn)人PA6基體中，使吸水率降低[7]。

4 阻燃性能的改善

PBT/PA合金主要應(yīng)用于汽車(chē)、電子電器、汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域。這些產(chǎn)品在使用過(guò)程中，難免因?yàn)榻佑|不良、局部過(guò)熱、過(guò)載、短路等原因會(huì)造成局部過(guò)熱并可能引起燃燒。國(guó)際上對(duì)此類(lèi)產(chǎn)品有750℃不起燃的要求。而應(yīng)用最多的體系，多為溴系和無(wú)機(jī)阻燃體系。威海聯(lián)橋新材料科技股份有限公司[8]，將十溴二苯乙烷磷酸酯類(lèi)阻燃劑磷氮復(fù)配無(wú)機(jī)阻燃劑復(fù)配成三種不同這阻燃劑體系，研究了它們對(duì)聚對(duì)苯二甲酸丁二酯/聚酰胺（PA/PBT）合金材料的灼熱絲阻燃及力學(xué)性能的影響結(jié)果表明，磷酸酯類(lèi)復(fù)配阻燃劑效果最好，使PA/PBT合金能夠達(dá)到灼熱絲時(shí)間小于2 s的要求，且對(duì)合金的力學(xué)性能影響最小，性?xún)r(jià)比最高。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭建鵬，項(xiàng)軍，范瀟瀟，等.高灼熱絲環(huán)保阻燃增強(qiáng)PBT的研制[J].塑料工業(yè)，2010，38（2）：82-84.

[2] 鄧如生，魏運(yùn)方，陳步寧.聚酞胺樹(shù)脂及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：28.

[3] 羅筑，朱紅，于杰，等.反應(yīng)增容PA6/PBT共混體系聚集態(tài)結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能[J].高分子材料科學(xué)與工程，2008，24（2）：107-110.

[4] 賈義軍，唐帥，郭爭(zhēng)光，等.滿足苛刻阻燃要求的環(huán)保阻燃增強(qiáng)PBT的研究[J].工程塑料應(yīng)用，2012，40（3）：21-25.

[5] 羅筑，慕雪鵬，于杰，等.PBT/PA6/CYD-011共混體系的力學(xué)性能及形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究[J].塑料，2009（5）：66-68.

[6] 胡雪梅，王玉東，劉民英，等.PBT/PA610共混合金的制備及其力學(xué)性能的研究[J].工程塑料應(yīng)用，2007，35（10）：13-16.

[7] 梁惠霞，苗振巍，苑會(huì)林.玻璃纖維增強(qiáng)PA6/PBT低吸濕共混物的力學(xué)性能[J].合成樹(shù)脂及塑料，2010（6）：61-64.

[8] 王保續(xù)，蘭浩，李娜，等.高灼熱絲阻燃增強(qiáng)PA/PBT合金材料[J].塑料工業(yè)，2012，40（11）：99-102.endprint