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宝理DURANEX PBT长期特性改善材料的讲解

 
DURANEX® PBT长期特性改善材料的介绍
 
1. 前言
聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂具有出色的机械特性、耐热性和成型性等,通过玻璃纤维增强,可以飞跃性地提高强度和刚性。另外,通过添加阻燃剂还可以轻易实现阻燃化,因此被广泛应用于从汽车领域到电气、电子领域的各种工业产品。但是PBT树脂在耐水解性方面存在担忧,而且由于嵌件成型品使用环境条件严酷,对于耐热冲击性有所要求,因此在有些情况下PBT难以被采用。本次我们将介绍一种DURANEX® PBT的特殊品级,可大幅改善这些问题,期待在更广泛范围内得到使用。
 
2. PBT的长期特性改善要点
 
2.1 耐水解性
PBT树脂与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂等同为聚酯树脂之一,在分子结构内具有由二羧酸成分和二醇成分形成的连续酯键。这种酯键在高温环境下,尤其容易受水分影响出现分子链断裂(水解),从而导致树脂的劣化。因此,PBT的耐水解性被定位为确保产品长期可靠性的重要特性之一。
PBT的水解反应
PBT的水解反应
 
2.2 耐热冲击性(耐冷热冲击性)
在使用PBT的产品中,出于简化工序、削减零部件数量和缩小产品尺寸等目的,不少产品采用将树脂与金属零部件复合的嵌件成型技术。嵌件成型虽然是非常有用的工艺,但在产品使用环境温度变动幅度较大时,始终需要考虑因金属和树脂的线膨胀系数存在差异,而导致树脂部分出现疲劳破坏的可能性。物质具有在高温时会膨胀,在低温时会收缩的特性,而其幅度(线膨胀系数)因物质而异。树脂的线膨胀系数比金属大(对于温度变化,膨胀和收缩的幅度大),在树脂包裹金属的形状下,金属会抑制因环境温度降低而引起的树脂收缩,因此树脂内部会产生应变。在这种状况下如果温度反复升降,产生的应变会使损伤不断积累,最终导致疲劳破坏。
热冲击破坏的原理
图2 : 热冲击破坏的原理
 
3. DURANEX® PBT长期特性改善材料
本公司针对这些需要长期特性的产品,推出了DURANEX 201HR、DURANEX LT系列产品。
DURANEX PBT长期特性改善材料
图3 : DURANEX® PBT长期特性改善材料
 
3.1 DURANEX® 201HR -- 耐水解性PBT(非强化)
DURANEX 201HR这种材料,不仅保持了传统PBT树脂所具有的良好机械特性与成型性,还大幅改善了树脂分子结构的水解性问题。DURANEX 201HR材料在高湿环境下亦可使用,可以延长客户产品的使用寿命,尤其适合用于使用环境严酷的汽车连接器。
DURANEX PBT 201HR的特点和耐水解性
图4 : DURANEX® PBT 201HR的特点和耐水解性
 
表1 : DURANEX® PBT 201HR的物性
表1 : DURANEX® PBT 201HR的物性
*标称拉伸断裂应变
上述数值为材料的代表性测量值,并非该材料规格的最低值。
 
3.2 DURANEX® LT系列 -- 耐热冲击性、耐水解性PBT(GF强化)
DURANEX LT系列在提高树脂所具有的韧性的同时,也缓和了因环境温度变化而产生的应变,从而大幅改善了耐热冲击性。其性能甚至凌驾于树脂中因具有顶级耐热冲击性而闻名的聚苯硫醚(PPS)树脂。
图5 : DURANEX PBT LT系列的耐热冲击性
图5 : DURANEX® PBT LT系列的耐热冲击性
 
DURANEX LT系列还具有非常出色的耐水解性。由于其出色的性能,可以提高客户产品的性能和使用寿命,还能够广泛应用于以往PBT树脂无法适用的各种零部件。本材料非常适合用于使用环境严酷的电源模块、DC/DC转换器、马达绝缘体、EPS等零部件。
图6 : DURANEX PBT LT系列的耐水解性
图6 : DURANEX® PBT LT系列的耐水解性
 
表2 : DURANEX® PBT LT系列的物性
 表2 : DURANEX PBT LT系列的物性
上述数值为材料的代表性测量值,并非该材料规格的最低值。
 
4. 结语
本文主要阐述了在PBT长期可靠性方面被视为问题的水解和热冲击的机理,并介绍了本公司的DURANEX 201HR、LT系列品级作为有效的对策。这些特殊品级保留了PBT的优良特性,并大幅改善了耐水解性和耐热冲击性等长期特性。希望本次的提案能够为客户设计产品和零部件提供帮助。