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防翘曲的机制和阻燃耐水解材料的解说


PBT阻燃低翘曲材料的介绍
防翘曲的机制和最新阻燃耐水解材料的解说



1. PBT翘曲变形原因

热可塑性树脂大致可以分为结晶性树脂和非晶性树脂。结晶性树脂虽然具备出色的机械特性、耐热性和耐化学性等性质,但是成型时的翘曲变形通常较大。非晶性树脂虽然透明性高,不易翘曲变形,但在耐化学性等方面通常有劣势。

结晶性树脂容易发生翘曲变形的原因与结晶导致的尺寸变化(收缩率)较大有关。一般认为即使收缩率较大,只要收缩程度相同就不会发生翘曲变形,但实际上在成型品内容易产生不均匀的收缩率,这就是翘曲变形的原因。

结晶性树脂在固化时如果慢慢冷却则会不断结晶,收缩率变大,如果急速冷却则会停止结晶,收缩率变小。如果成形品的厚度较厚则会慢慢冷却,导致收缩率变大,而如果较薄则会突然冷却,导致收缩率变小(图1、图3-①)。如果模具温度较高也会慢慢冷却,导致收缩率变大(图3-②)。另外,由于浇口尺寸和流动距离等原因导致压力损失有差异,成型时施加压力的方式有时也会有变化,导致收缩率不均(图3-③)。而且,玻璃纤维强化材料受纤维取向的影响较大,纤维的取向方向收缩率较小,与纤维成直角的方向收缩率较大(图2、图3-④-1)。纤维的取向随着模腔内树脂的流动而变化(图3-④-2)。这些收缩率的差异导致了翘曲变形。PBT是结晶性树脂,所以属于翘曲变形较大的树脂。

注射成型品翘曲变形的主要原因可以归结为以下4点。

① 产品厚度不均导致收缩率不同(结晶化)

② 模具温度不均导致收缩率不同(结晶化)

③ 模腔内压力不同导致收缩率不同(压力)

④ 受纤维取向的影响,收缩率的各向异性导致收缩率不同(增强效果)



图1 : 非增强PBT的收缩率与厚度的关系 图2 : 玻璃纤维含量与成型


图3 : 翘曲变形的原因


2. DURANEX® PBT降低翘曲的手法

低翘曲材料的手法主要有以下3点。

① 通过低各向异性填料降低收缩率的各向异性

通过非纤维状的填料,纵横比小的球状或板状的填料,可以降低收缩率的各向异性。

但是翘曲变形减小的另一方面,机械强度也会降低。

② 通过与非晶性材料合金化降低收缩率的绝对值

通过与PC、AS等非晶性树脂合金化,可以降低收缩率的绝对值。这种手法对机械强度

降低的影响较小,但另一方面,根据合金化树脂的不同,对热学特性等会产生影响。

③ 提高流动性,减少不均匀的压力分布

通过减少模腔内的压力分布(收缩率分布),期待可以取得一定的效果,但是与上述

①、②相比,降低翘曲的效果不大。



3. DURANEX® PBT的主要低翘曲品级

DURANEX® PBT结合了这些手法,形成了具有各种特长的低翘曲品级的产品阵容(参见图4)。关于各品级的物理特性和翘曲变形的评估,请参照表1和图5。



图4 : DURANEX® PBT的主要低翘曲品级


图5 : DURANEX® PBT低翘曲品级的平板平面度

  放大图

表1 : DURANEX® PBT低翘曲品级的特性(参考: 缓燃阻燃的GF30%增强品级和GFR330)

 项目

ISO测试方法

单位

3300

6300B

733LD

7307

7407

GFR330

6370B

751SA

750AM

 拉伸强度

527-1,2

MPa

140

55

139

106

117

129

47

99

135

 断裂应变

527-1,2

%

2.2

5.0

2.0

2.8

2.5

1.9

1.8

1.8

1.6

 弯曲强度

178

MPa

220

91

180

168

180

202

84

149

179

 弯曲模量

178

MPa

9,030

3,900

9,000

6,500

9,500

10,670

4,360

8,680

9,900

 简支梁冲击强度

 (有缺口、23℃)

179/1eA

kJ/m2

10.5

2.0

7.6

8.0

8.8

7.1

1.9

4.6

6.5

 阻燃性

UL94

-

HB

HB

HB

HB

HB

V-0

V-0

V-0

V-0



4. 新的阻燃、低翘曲品级 DURANEX® PBT 750AM

PBT具备出色的机械特性、电学特性等,物理特性平衡,特别是通过玻璃纤维等强化之后,强度、刚性和耐热性获得了飞跃性的提升。此外还可以通过添加阻燃剂实现阻燃化,被广泛运用于电器、电子领域等各种工业产品中。最近,在汽车领域,通讯设备、EV和HEV的高压零件也开始要求使用阻燃材料,需要同时具备汽车领域所需的高耐久性和出色的成型性。

DURANEX 750AM是GF30%增强品级,是在阻燃性和低翘曲性的基础上,进一步增加了耐湿热性(耐水解性)的新品级。图6和7分别展示了DURANEX 750AM的低翘曲性和耐湿热性。不仅具备汽车领域所需的足够耐久性,同时也是非常适合通讯设备、EV和HEV零件等的材料。

 

图6 : DURANEX® PBT 750AM的翘曲变形(评估箱形成型品的内翘曲变形)



图7 : DURANEX® PBT 750AM的耐湿热性(评估PCT(压力锅试验)的拉伸强度保持力)



5. 结语

PBT是机械特性、电学特性等特性非常平衡的树脂,但由于是结晶性材料,存在成型时翘曲变形的问题。本文总结了翘曲变形的原因和对策,希望能够为产品开发和零部件设计提供参考。

此外,DURANEX 750AM是在以往PBT出色电学特性的基础上,加入低翘曲、高刚性、阻燃性和耐水解性的新品级。不仅限于电器和电子零件,在汽车领域等广泛领域的零部件中都可以使用。



【相关信息】

 • DURANEX® PBT 532AR --- 实现耐碱性应力开裂特性




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2019/09/26