PBT塑料

PBT塑料成型疑難問與答

PBT材料具有優良韌性和抗疲勞性,耐熱、耐候性好,電性能佳,吸水率低,綜合性能全面,應用廣泛。對其進行增強、阻燃改性、可以顯著提高其耐熱性、模量、尺寸穩定性及阻燃性,廣泛應用於汽車、電子電氣等行業。

1. 塑膠金字塔

塑膠按照使用途徑的不同能夠分為通用塑膠、工程塑料以及特種塑膠,工程塑料又包括通用工程塑料和特種工程塑料。通用塑膠即常見的聚乙烯、聚丙烯、ABS 等,技術相對成熟、使用十分廣泛。工程塑料具備相應的力學性能,主要在對塑膠要求更為苛刻的領域應用,用於替代金屬材料。特種塑膠是根據電子電工、航空航太、軍工等領域的要求而發展起來的一類綜合性能優異的結構型耐熱熱塑性工程塑料和耐熱聚合物。

2. PBT塑料

文章內所提的PBT樹脂是指純PBT,不加入任何的助劑與其它成份。

3. PBT塑料的性能

聚對苯二甲酸丁二酯(Polybutylene terephthalate,簡寫作PBT)是一種性能優良的結晶型工程塑料,剛性和硬度高,熱穩定性好。其密度為1.30~1.38g/cm^3。其他相關說明如下。

  • (1) PBT為乳白色半透明到不透明、結晶型熱塑性聚酯。
  • (2) PBT具有明顯的熔點,結晶熔點為220~267℃,是結晶型材料,結晶度可達40%。
  • (3) PBT具有高耐熱性、韌性、耐疲勞性,自潤滑、耐候性。
  • (4) PBT因摩擦係數低而耐磨性極優,尺寸穩定性好。
  • (5) PBT吸水率低,僅為0.1%,在潮濕環境中仍保持各種物性(包括電性能),電絕緣性,但體積電阻、介電損耗大。
  • (6) PBT耐化學品腐蝕性好(除濃硝酸外);易水解,塑件不宜在水中使用,成型收縮率大。(備註:有關於易水解的說明,這裡指的是一般的PBT塑料,有些材料商已開發出耐水解的PBT塑料)
  • (7) PBT塑件經120℃退火可提高其衝擊強度10%~15%。
  • (8) PBT缺點是缺口衝擊強度低,成型收縮率大。故大部分採用玻璃纖維增強或無機填充改性,其拉伸強度、彎曲強度可提高一倍以上,熱變形溫度也大幅提高。

4. PBT的應用

用在要求潤滑性及耐腐蝕性的一些部件中,如齒輪、軸承、醫藥用具、工具箱和攪拌棒、打球防護面罩、葉輪、螺旋槳、滑片、泵殼等。

5. PBT的工藝特點

PBT射出之前一定要在110~120℃的溫度下乾燥3h左右,成型加工溫度為250~270℃,模溫控制在60~80℃為宜。因該料從熔融狀態一經冷卻,則會立即凝固結晶,故其冷卻時間較短;若噴嘴(灌嘴)溫度控制不當(偏低),流道(澆口)易冷卻固化,會出現堵嘴現象。若料管溫度超過275℃或熔料在料管中停留時間超過30min,易引起材料降解變脆。PBT射出時需用較大澆口進料,不宜使用熱流道系統,模具排氣要良好,宜用”高速、中壓、中溫、的條件成型加工,防火料或加玻璃纖維的PBT澆口料不宜再回收利用,停機時需用PE或PP料及時清洗料管,避免碳化。其他工藝特點說明如下。

  • (1) PBT熔體的粘度受溫度的影響不如剪切應力那麼大,因此,在射出中,射出壓力對PBT熔體流動性影響是明顯。
  • (2) PBT在熔融狀態下流動性好,粘度低,僅次於尼龍,在成型易發生“流延”現象。
  • (3) PBT成型製品各向異性。
  • (4) PBT在高溫下遇水易降解。

6. PBT的成型工藝條件

PBT的成型工藝條件見(圖1)。

7. PBT塑料的降水解性

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,在分子結構內具有由二羧酸成分和二醇成分形成的連續酯鍵。這種酯鍵在高溫環境下,尤其容易受水分影響出現分子鏈斷裂(水解)(圖2),從而導致樹脂的劣化。因此,PBT的耐水解性被定位為確保產品長期可靠性的重要特性之一。
但有些材料商開發出改良的PBT塑料,不僅保持了傳統PBT樹脂所具有的良好機械特性與成型性,同時大幅改善了樹脂分子結構的水解性問題(圖3),在高濕環境下亦可使用。

☆ 其他參考資料及文章

● 射出成型不良原因分析
https://kenddg.tw/injection-troubleshooting/

● 成型不良原因及對策處理
https://kenddg.tw/troubleshooting-defects/

● DURANEX® PBT长期特性改善材料的介绍
https://www.polyplastics.com/ch/product/lines/pbt_long-term/index.html