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 如何改善PBT的耐湿热老化性能?

 发布时间:2021/10/28 16:08:48   信息来源:工程塑料应用
聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)分子内含有酯键,在高于其玻璃化转变温度以上的潮湿环境中会发生酯键断链,造成力学性能下降。为了解决这个问题,北京科方创业科技企业孵化器有限公司曹亮等采用不同类型抗水解剂和增韧剂对PBT材料进行改性,制得了具有较好耐湿热老化性能的PBT改性材料。相关研究成果刊登于《工程塑料应用》第8期,论文题名《抗水解剂及增韧剂对PBT耐湿热老化效果的影响》。

主要研究要点

(1)湿热老化试验的条件为温度85℃,相对湿度85%,分别在不同时间段取样测试,最长测试时间为1000 h。

(2)对比了特性黏度相近、初始端羧基含量不同的PBT树脂经湿热老化后的性能变化。

(3)研究了基于碳化二亚胺的聚合型和单体型抗水解剂对改性PBT材料湿热老化前后力学性能的影响。

(4)研究了增韧剂乙烯–丙烯酸丁酯共聚物(EBA) 、乙烯–丙烯酸甲酯–甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚物(EMA-co-GMA)、乙烯–丙烯酸丁酯–GMA共聚物(EBA-co-GMA)对改性PBT材料湿热老化前后力学性能的影响。

主要结果总结

(1)树脂牌号

采用了六种牌号的PBT树脂,特性黏度和端羧基含量如下表所示。


湿热老化试验结果表明,端羧基含量最低的GX112J,经湿热老化后的拉伸和冲击强度保持率相对较好,而端羧基含量最高的GX112力学性能保持率相对较低。并且在冲击强度方面,900 h冲击强度保持率的大小基本与端羧基含量的高低互相对应,说明PBT树脂自身的耐湿热老化性能与其初始端羧基含量密切相关。

(2)抗水解剂

添加聚合型抗水解剂的PBT试样在耐湿热老化性能方面优于添加单体型抗水解剂的试样。这是因为:①单体型抗水解剂分子量低,在挤出过程中易被真空系统抽出,造成损耗,影响作用效果;②由于聚合型抗水解剂分子结构中有多个碳二亚胺基团,通过与PBT活性端羧基反应,可在分子间起到架桥作用,从而有效抑制PBT树脂黏度下降,更利于PBT材料在湿热老化过程中强度及韧性的保持。

随着抗水解剂用量的增加,各时间点对应PBT试样的拉伸及冲击强度保持率也基本呈逐渐提升的趋势,耐湿热老化性能得到提升。

(3)增韧剂

添加EBAco-GMA或EMA-co-GMA增韧剂的试样的强度和韧性保持率均明显好于添加EBA的试样。这是由于,GMA中的环氧基团通过与PBT分子链端羧基反应,不仅提高了增韧剂与树脂的相容性,而且降低了端羧基含量,可以消减羧基对PBT的催化分解作用。含有GMA结构的增韧剂对提升PBT材料耐湿热老化性能更为有利。