DURANEX® PBT長期特性改善材料的介紹

 

1. 前言

聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）樹脂具有出色的機(jī)械特性、耐熱性和成型性等，通過玻璃纖維增強(qiáng)，可以飛躍性地提高強(qiáng)度和剛性。另外，通過添加阻燃劑還可以輕易實(shí)現(xiàn)阻燃化，因此被廣泛應(yīng)用于從汽車領(lǐng)域到電氣、電子領(lǐng)域的各種工業(yè)產(chǎn)品。但是PBT樹脂在耐水解性方面存在擔(dān)憂，而且由于嵌件成型品使用環(huán)境條件嚴(yán)酷，對于耐熱沖擊性有所要求，因此在有些情況下PBT難以被采用。本次我們將介紹一種DURANEX® PBT的特殊品級，可大幅改善這些問題，期待在更廣泛范圍內(nèi)得到使用。

 

2. PBT的長期特性改善要點(diǎn)

 

2.1 耐水解性

PBT樹脂與聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）樹脂等同為聚酯樹脂之一，在分子結(jié)構(gòu)內(nèi)具有由二羧酸成分和二醇成分形成的連續(xù)酯鍵。這種酯鍵在高溫環(huán)境下，尤其容易受水分影響出現(xiàn)分子鏈斷裂（水解），從而導(dǎo)致樹脂的劣化。因此，PBT的耐水解性被定位為確保產(chǎn)品長期可靠性的重要特性之一。

 

2.2 耐熱沖擊性（耐冷熱沖擊性）

在使用PBT的產(chǎn)品中，出于簡化工序、削減零部件數(shù)量和縮小產(chǎn)品尺寸等目的，不少產(chǎn)品采用將樹脂與金屬零部件復(fù)合的嵌件成型技術(shù)。嵌件成型雖然是非常有用的工藝，但在產(chǎn)品使用環(huán)境溫度變動(dòng)幅度較大時(shí)，始終需要考慮因金屬和樹脂的線膨脹系數(shù)存在差異，而導(dǎo)致樹脂部分出現(xiàn)疲勞破壞的可能性。物質(zhì)具有在高溫時(shí)會膨脹，在低溫時(shí)會收縮的特性，而其幅度（線膨脹系數(shù)）因物質(zhì)而異。樹脂的線膨脹系數(shù)比金屬大（對于溫度變化，膨脹和收縮的幅度大），在樹脂包裹金屬的形狀下，金屬會抑制因環(huán)境溫度降低而引起的樹脂收縮，因此樹脂內(nèi)部會產(chǎn)生應(yīng)變。在這種狀況下如果溫度反復(fù)升降，產(chǎn)生的應(yīng)變會使損傷不斷積累，最終導(dǎo)致疲勞破壞。

 

3. DURANEX® PBT長期特性改善材料

本公司針對這些需要長期特性的產(chǎn)品，推出了DURANEX 201HR、DURANEX LT系列產(chǎn)品。

 

3.1 DURANEX® 201HR -- 耐水解性PBT（非強(qiáng)化）

DURANEX 201HR這種材料，不僅保持了傳統(tǒng)PBT樹脂所具有的良好機(jī)械特性與成型性，還大幅改善了樹脂分子結(jié)構(gòu)的水解性問題。DURANEX 201HR材料在高濕環(huán)境下亦可使用，可以延長客戶產(chǎn)品的使用壽命，尤其適合用于使用環(huán)境嚴(yán)酷的汽車連接器。

 

表1 : DURANEX^® PBT 201HR的物性

*標(biāo)稱拉伸斷裂應(yīng)變

上述數(shù)值為材料的代表性測量值，并非該材料規(guī)格的最低值。

 

3.2 DURANEX® LT系列 -- 耐熱沖擊性、耐水解性PBT（GF強(qiáng)化）

DURANEX LT系列在提高樹脂所具有的韌性的同時(shí)，也緩和了因環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的應(yīng)變，從而大幅改善了耐熱沖擊性。其性能甚至凌駕于樹脂中因具有頂級耐熱沖擊性而聞名的聚苯硫醚（PPS）樹脂。

 

DURANEX LT系列還具有非常出色的耐水解性。由于其出色的性能，可以提高客戶產(chǎn)品的性能和使用壽命，還能夠廣泛應(yīng)用于以往PBT樹脂無法適用的各種零部件。本材料非常適合用于使用環(huán)境嚴(yán)酷的電源模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換器、馬達(dá)絕緣體、EPS等零部件。

 

表2 : DURANEX® PBT LT系列的物性

上述數(shù)值為材料的代表性測量值，并非該材料規(guī)格的最低值。

 

4. 結(jié)語

本文主要闡述了在PBT長期可靠性方面被視為問題的水解和熱沖擊的機(jī)理，并介紹了本公司的DURANEX 201HR、LT系列品級作為有效的對策。這些特殊品級保留了PBT的優(yōu)良特性，并大幅改善了耐水解性和耐熱沖擊性等長期特性。希望本次的提案能夠?yàn)榭蛻粼O(shè)計(jì)產(chǎn)品和零部件提供幫助。