曾强阻燃低翘曲PBT材料的开发wollastonite

在我国PBT改性工程塑料主要用在电子电器部件、汽车部件和机械等领域，其所占比例为：节能灯25%、电子电器35%、连接器15%、冷却风扇15%、汽车10%。

    目前，PBT改性的发展方向主要有二：

    (1)xx电气部件用新型多功能材料。为适应国际上高度阻燃安全性、电绝缘安全性和高强度综合性能要求，要利用新型阻燃体系，采用特殊改性剂，研制xx次的新品种，使其具有优异的阻燃、耐高电压、耐电弧、耐漏电起痕、耐湿热老化等特性。

    (2)在电器壳体中应用的低收缩率低翘曲阻燃增强PBT大受欢迎。其要求产品具有成型收缩率低，防翘曲等特性。目前市场上该类xx产品基本上被美国GE公司，Ticona公司，日本三菱公司等大公司所垄断。

    从模具方面来改善翘曲已有文章论述，笔者通过配方优化实验来达到防止增强阻燃PBT产品的翘曲，本文专此论述。

1实验部分

1.1原料

    PBT:牌号211M，台湾长春集团； PC:牌号1201-05C，韩国LG; 增韧剂：牌号E516，宁波能之光科技公司；

    十溴二苯乙烷：牌号RDT-3，寿光卫东化工有限公司；三氧化二锑：北京星贝达化学品有限公司；

    滑石粉（1250目，2500目）：辽宁海城北海集团；

    云母（800目，1250目）：安徽格瑞矿业集团；

    蒙脱士（1250目）：河北远博矿业公司；

    针状硅灰石（800目）：芬兰Partek工业矿物公司；

    玻璃微珠（800目）：法国Sovitec公司；

    其他助剂：市售。

1.2主要设备

    双螺杆挤出机：牌号SHJ-36，南京杰亚挤出装备有限公司；

    注塑机：牌号MA900/260，海天塑机集团有限公司；

    熔体流动速率测试仪：牌号ZBC7251-B，美特斯工业系统（中国）有限公司；

    冲击实验机：牌号ZBC7251-B，美特斯工业系统（中国）有限公司；

    {wn}试验机：牌号CMT4104，美特斯工业系统（中国）有限会司。

13材料制备及测试

    将PBT，PC，无机填料等在120烘4小时，按配方比例（除玻纤外）混合，在240-270下，将混好的原料与玻纤用双螺杆挤出机挤出造粒，再将造好的颗粒在120烘干4小时，用注塑机注塑成标准样条测试性能，并用图1所示的样条来观察翘曲。

    由于注塑的温度，压力，以及模具的温度，浇口的形状大小对产品的翘曲有很大的影响，因此，为保证实验有可对比性，首先确定注塑工艺条件工艺。

    将不加填充料的加纤阻燃PBT粒料分别在230℃、240℃、250℃的注塑温度，65MPa的注射压力下注塑样条（如图1）。放置24小时后，在230℃、240℃下注塑的样条表面上有明显的凹槽形翘曲，在250℃下注塑的样条的翘曲明显减少，但仍然存在着看得见的翘曲。

    在250℃下， 分别用65MPa、75MPa、85Mpa的注射压力注塑样条。放置24小时后观察，结果表明，随着注塑压力的提高，样条的翘曲变得越来越严重。

    高的注射温度使得体系组分在注射后仍能在较高温度下进行取向和应力的松弛和调整，从而可减缓翘曲。而较高的注射压力会使体系产生较大的取向应力，从而发生更大的翘曲。

    因此，将实验配方所得粒料，都在表l实验选用配方及其各项物理性能测试结果注塑温度250℃，注射压为65MPa的条件下进行注塑。

    本文中测试，拉伸性能按GB1040-06标准测试，拉伸速率50mm/min，弯曲性能按GB9341-08标准测试，压缩速率2mm/min，悬臂梁冲击强度GB1843-08标准测试，熔体流动速率按GB3682-∞标准测试，实验条件：

270C，2.16kg。

    2结果与讨论

2.1无机填料对产品性能及翘曲的影响实验所用配方及所测得各项物理性能见表l。

2.1.1滑石粉对体系翘曲和其他性能的影响

    在体系中加入滑石粉，结果所得的样条的翘曲大幅降低，但仍能观察到轻微的翘曲。其中，加2500目的滑石粉在添加量为3%时，冲击性能{zg}，而1250目的滑石粉在添加量为5%时，冲击性能{zg}。

    由此结果可以看出，因为滑石粉为平面片层结构，形状对称性高于玻纤，减少了因为玻纤的形状对称性差造成的各向异性，由不均匀收缩引起的翘曲较线形的玻纤大为降低，因此有一定的抗翘曲效果。在体系中加入一定量的滑石粉对加纤PBT有一定的增韧作用，粒径

越小，增韧作用越明显。但是粒径越小，粒子越易团聚，造成在树脂中分布不均，

也可能导致产品性能下降。

    1250目滑石粉填充体系的抗翘曲效果要明显好于2500目的效果，这可能是由于随着片状填料的粒径增大，形状对称性增加，从而使翘曲性能较2500目的滑石粉好，熔体流动速率也较2500目的滑石粉高。

2.1.2云母对体系翘曲和其他性能的影响

    云母也为片状结构，  800目的云母填充体系的抗翘曲性能和流动性能要比1250目的云母填充体系好，这也证明了对于片状结构的填料，使用适当低的目数有利于改进翘曲和流动性能。但低的目数会导致产品性能的大幅降低，因此在迭择填料目数时要综合考虑。

    其次选用云母填充体系的拉伸性能  要优于滑石粉填充的体系，但云母填充的产品颜色发暗。

  2.1.3针状硅灰石对体系翘曲和其他性能

  的影响 硅灰石属于钙的偏硅酸盐矿物，为三斜晶系，是一种无机纤维状，针状填料，本文实验所用硅灰石其长径比约为  10：1，从实验结果可以看出，硅灰石填充体系也具有一定的抗翘益性能，并能显著提高产品的流动性，因此，对于纤维状填料，减小长径比也是可以改善产品翘曲的方法之一。

    在生产过程中，我们可以通过调整挤出机的螺杆组合，获得产品中所需要的玻纤的长径比，来达到抗翘蓝的目的，但过低的长径比，将极大地降低产品的力学性能，起不到玻纤的增强作用。

2.1.4玻璃微珠对体系翘曲和其他性能的影响

    玻璃微珠其主要成分为二氧化硅和三氧化二铝的混合物，工业品一般有由硼硅酸盐高温熔融所得，是一种高度几何对称球状填料，从实验结果可以看出，玻璃微珠填充体系的产品抗翘曲性和流动性，是所有无机填料中{zh0}的，其产品表面光亮，但冲击性能有所降低。

    从以上实验可以看出，无机填料的形状对产品的抗翘曲性能和流动性能有举足轻重的影响，填料的对称性越好，所表现出的各项同性越明显，用其填充的产品抗翘曲性釉流动性能均有大幅度的改善。

2.2 PC合金对产品性能及翘油的影响    从实验结果可以看出，用PC来改善阻燃增强PBT产品的抗翘曲性能和力学性能都十分优越，产品表面光滑，但流动性有变差的趋势。

    因为PBT为结晶性聚合物，玻纤  对PBT分子可起成核剂的作用，诱导PBT分子链在其周围结晶。在玻纤取向的情况下，这种结晶加剧了产品的不对称收缩，从而导致制品的翘曲发生。而加入一些非晶聚合物PC可以降低其体系的结晶度，影响PBT的结晶速率和分子链的规整程度，进而使包覆在玻纤表面的结晶有所减少，从而减轻了产品的  不均匀收缩，使制品翘曲性能得到改进  同时，力学性能尤其是冲击性能得到很大提升。但由于该体系中加入了少量的相容剂，使得产品的流动性有下降的趋势。

    其次，PC的价格相对较高，这就导致该体系的成本较无机矿物填充体系的高很多。

3结论

    通过以上实验可以看出，只要能减缓产品内在的不对称收缩，就可以有效的控制产品的翘曲，  因此可以通过两种方法来实现：

    (1)找一些结构对称性好的填料，如：玻璃微珠，用其填充的产品抗翘曲性和流动性能均有大幅度的改善。

    (2)找一些能和PBT共混的非晶聚合物，如：聚碳酸酯，用其和PBT共混，其产品的抗翅曲性和力学性能也会有大幅度的改善。