PC/PBT合金是一种由聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)共混而成的塑料合金。这种材料结合了PC的刚性、韧性以及PBT的化学稳定性和热稳定性,具有高韧性、良好的耐化学品性能、不易发生应力开裂、优良的涂覆性能和低吸湿率等特性。这种合金广泛应用于汽车保险杠、照明技术、电子元件等领域。
基本性能
耐热性:PC/PBT合金具有良好的耐热性,可以在高温下保持强度和稳定性,通常能够耐受高达150°C以上的温度。
抗冲击性:PC/PBT合金在室温下具有出色的冲击强度,使其适合用于制造需要抗冲击性能的零件和组件。
化学耐受性:PC/PBT合金对一些化学物质具有较好的耐受性,能够抵抗一些溶剂和化学品的侵蚀。
电绝缘性能:作为良好的电绝缘材料,PC/PBT合金用于电子和电气应用,防止电流泄漏,保障设备安全运行。
尺寸稳定性:PC/PBT合金在不同温度下不易发生尺寸变化,适用于需要精确尺寸的应用,如医疗设备领域。
表面质量良好:PC/PBT合金可以生产出光滑、具有良好表面质量的制品,适合外观要求高的应用,如消费电子产品领域。
耐候性:PC/PBT合金能够在户外环境下长时间保持性能和外观,适用于汽车外饰件和户外照明设备等。
加工性能:PBT材料的加入使得PC/PBT合金材料具有更好的加工性能,包括良好的流动性、较低的熔体粘度和较宽的加工温度范围等。
1. 加工温度对PC/PBT合金性能的影响 将双螺杆挤出机转速固定为450r/min,喂料固定为100kg/h。 力学性能 加工温度的变化对PC/PBT工程塑料的拉伸与弯曲性能影响不大。当温度为250℃时,材料的悬臂梁缺口冲击强度达到最高值,温度升高,悬臂梁缺口冲击强度下降。这是因为PC/PBT属于典型的非结晶与结晶聚合物共混体系,其界面黏合不良,冲击强度低,PC与PBT发生酯交换反应后会生成中间产物,中间产物会促进PC与PBT界面的结合,提高材料的性能。但随着温度的升高(275℃及以上),反应变得随机不可控,材料内部不同程度的降解让材料的缺口冲击性能反而下降。 溶体质量流动速率 加工温度对MFR的影响 材料的熔体质量流动速率随着加工温度升高而升高,这主要是酯交换反应导致的。在干燥条件下,PC的热稳定性比PBT好,而PBT的热降解速率常数也仅约0.0001/min数量级。温度升高后,酯交换反应程度进一步提高,所生成的嵌段共聚物的平均嵌段长度逐渐变小,进而导致体系的黏度下降,流动性提高。 耐热性能 加工温度对热变形温度的影响 温度升高之后,材料的热变形温度下降。这主要是因为酯交换反应程度的加剧引起材料的分子量进一步降低,尤其是其中提供耐热性能的PC逐渐发生降解,受热时分子链更容易发生链段运动,材料的热变形温度也随之降低。
2.转速对PC/PBT合金性能的影响 双螺杆挤出机喂料固定为100kg/h,加工温度设定为250℃。 力学性能 转速对力学性能的影响 转速变化对材料的拉伸与弯曲性能影响不大。但随着转速的增加,材料的悬臂梁缺口冲击强度逐渐略有提升。转速提升会导致挤出螺杆的剪切分散作用增强,PC树脂、PBT树脂以及增韧剂等各组分在螺筒中分散更加均匀,材料的性能更好。 溶体质量流动速率 随着转速增加,材料的熔体流动速率也大幅提升。一方面,转速增加会导致挤出螺杆的剪切分散作用增强,PC树脂、PBT树脂以及增韧剂等各组分在螺筒中分散更加均匀,使得材料的流动阻力变小。 另一方面,转速增加后会产生更多的剪切热,热量促进酯交换反应的进行,嵌段共聚物的平均嵌段长度逐渐变小,进而材料流动性提高。 热变形温度 当转速增加之后,材料的热变形温度呈现逐步下降的趋势。一方面材料发生轻微降解,链段变小的原因是剪切增强; 另一方面,酯交换反应程度的加剧使材料的分子量降低,材料受热时生链段运动更容易发生,从而导致了材料的热变形温度也随之降低。
3.扫描电镜图 不同工艺条件下的材料制备的冲击样条脆断后断裂面SEM 温度对比方面,当挤出温度较低时,PC 和 PBT 两相分明,存在明显界限,表明二者相容性较差。随着温度升至300℃,PC和PBT的界限变得模糊,不过仍可分清,表明随着温度上升后 PC 和 PBT 的相容性得到极大提升。 转速对比方面,随着转速从低转速提高到高转速后,PC与PBT相界限也变得不清晰,但不如从a到c的显著,PC与PBT的反应程度更大程度受温度而不是剪切强弱影响。
4. 加工温度对PC/PBT合金性能的影响 加工温度越高,材料的酯交换反应程度越高,材料的流动性越好,耐热性能越差。 温度过低或者过高会造成材料的韧性差,加工温度应保持在250℃左右。 在300~600r/min这个范围内,转速的增加会使得材料的分散更好,力学性能更佳。 转速增加后材料发生更大程度的酯交换反应,流动性增加,耐热性能下降。 从SEM分析,PC与PBT之间反应程度受剪切影响相对较小,温度起到更决定性的作用。
运用领域 汽车领域 运用场景:汽车保险杠、汽车拉手、行李支架、雨刮器、门把手、仪表盘、车门内饰、新能源充电桩、充电枪等部件。 作用:PC/PBT合金具有优良的韧性、耐化学性、耐热性和尺寸稳定性,能够满足汽车部件对于高强度、抗冲击、耐磨损和化学腐蚀性的要求,同时保持部件的精确尺寸和良好外观。 充电桩 新能源充电枪
电子电器领域 运用场景:电子元件、电器外壳、家电把手、连接器、电器开关、电器外壳等部件。 作用:PC/PBT合金的电气绝缘性良好,且对一些化学物质具有较好的耐受性,能够抵抗一些溶剂和化学品的侵蚀,因此非常适合用于制造电子电器产品的外壳和内部组件。 拖扫地机器人
医疗设备领域 运用场景:PC/PBT合金也被用于制造医疗设备的零部件,如一些需要高度耐化学性、耐热性和尺寸稳定性的医疗器具和部件。 作用:PC/PBT合金的综合性能使其能够满足医疗设备对于材料的高要求,确保设备的可靠性和安全性。 心率监视器 呼吸机
迈瑞医疗推出TE Air无线手持式超声仪,这是业界首款可以连接移动设备的手持式超声设备。这款超声仪是能够提高超声可及性的新型成像解决方案,能够无线技术可以让医疗人员在口袋中携带,在临床医学更加实用和方便。 相关材料:薄壁成型的PC/PBT 需具备的性能:耐化、耐候、高流动
其他领域 通讯设备:PC/PBT合金可用于制造通讯设备的外壳和内部组件,满足其对于高强度、耐磨损和化学腐蚀性的要求。 卫星导航设备 航空航天:在航空航天领域,PC/PBT合金也被用于制造一些需要承受高温和高压环境的部件。
发展趋势 PC/PBT合金材料正朝着高性能化、高端应用扩展、环保可持续和市场需求增长的方向发展。这种材料结合了PC的刚性和韧性与PBT的化学稳定性和热稳定性,具有高韧性、耐化学品性和低吸湿率等特性,广泛应用于汽车、电子等领域。随着环保意识的提升,无卤阻燃PC/PBT材料等环保型产品需求增长,特别是在新能源汽车电池系统等对环保和安全性要求高的领域。同时,汽车产业的发展也推动了PC/PBT在内外饰件、发动机周边等部件的广泛应用。
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