



聚对苯二甲酸丁二酯 (Polybutylene terephthalate ,简称PBT) 是一种半透明或不透明、结晶型热塑性聚酯树脂,又名聚对苯二甲酸四次甲基酯,由德国科学家P.Schlack于1942年合成。化学式为(C12H12O4)n,相对分子质量为30000~40000,其外观为乳白色或淡黄色,表面有光泽,密度1.31~1.55g/cm3。 [2-3] [6]
PBT树脂的生产工艺主要分为酯交换法(DMT法)和直接酯化法(PTA法),其中DMT法包括间歇式 DMT 法和连续式DMT法。它具有耐高温、耐湿、耐油、电绝缘性能好、耐化学腐蚀、成型快、易成型及低吸湿性能的特点。 [1]
在应用上,PBT已在电子电器、汽车、机械设备以及光缆光纤包覆等许多领域获得广泛应用。 [1]PBT本身是无毒的,生物相容性良好,并且对皮肤无明显刺激作用。贮存时,PBT颗粒应放在干燥、通风的环境中,避免阳光直射和高温。
图谱
聚对苯二甲酸丁二酯
高分子化合物
聚对苯二甲酸丁二酯
塑料
聚醚醚酮
聚丙烯
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中文名
聚对苯二甲酸丁二酯
外文名
Polybutylene terephthalate
别 名
聚对苯二甲酸四次甲基酯 [2]
简 称
PBT
特殊性质
高耐热性、韧性、耐疲劳性
外 观
乳白色半透明到不透明、半结晶型固体
化学式
(C12H12O4)n
CAS登录号
26062-94-2
熔 点
233 ℃
热分解温度
300°C以上
应 用
汽车、连接器、电器等
密 度
1.31 至 1.55 kg/m³
吸水率
0.2–0.5%
玻璃化温度
20~60℃
介电强度
15.8(mv/m) [5]
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PBT塑料的zhuoyue性能与应用
1发展历史
2PBT物理性能
3生产方法
▪酯交换法
▪直接酯化法
4应用领域
5安全性
6包装运输贮存
20世纪70年代,中国PBT技术开发起步,建成几百吨级生产装置。仪征化纤引进国外技术,建成2万吨/年装置,后产能增至8万吨。2010年,国内PBT产能从2008年的17.2万吨增至26.2万吨。2006~2010年年均增长率约11%~12%。2015年,拟建和在建项目产能约40万吨,加上原有产能,基本实现自给。
国外主要生产公司主要集中在西欧、日本、美国,代表性企业有GE塑料、DuPont、SABIC、Ticona等。
指标 [5] | PBT 均聚物及纤维性能参数 [5] |
|---|---|
常用黏度 [η] (dl/g) | 1.05 |
熔点 (°C) | 223–232 |
玻璃化温度 (°C) | 20–60 |
热变形温度 (°C) | 54 |
吸水率 (%) | 0.2–0.5 |
介电强度 (mv/m) | 15.8 |
晶区密度 (g/cm³) | 1.296 |
非晶区密度 (g/cm³) | 1.280 |
断裂强度 (cN/dtex) | 3.5–4.5 |
初始模量 (cN/dtex) | 18–25 |
沸水收缩率 (%) | 6–8 |
晶胞参数 | |
a (nm) | 0.486 (α型), 0.473 (β型) |
b (nm) | 0.596 (α型), 0.583 (β型) |
c (nm) | 1.150 (α型), 1.290 (β型) |
α (°) | 99.7 (α型), 101.9 (β型) |
β (°) | 116.0 (α型), 119.4 (β型) |
γ (°) | 110.8 (α型), 165.1 (β型) |
PBT 聚酯生产主要采用两种方法,即酯交换法(DMT 法) [4]和直接酯化法(PTA 法) [5]。其中 DMT 法又包括间歇式 DMT 法和连续式 DMT 法。
间歇式 DMT 法工艺设备简单,操控容易,特别适合小规模生产,但各批次 PBT 质量差异较大,产品稳定性不够好;连续式 DMT 法采用的设备为螺杆式或管式反应器,效率较高,各批次 PBT 质量也较稳定,适合大规模的工业化生产 PBT。 [5]而 PTA 法特点为流程短,设备投资低,能耗少,但存在 1, 4-丁二醇(BDO)脱水生成四氢呋喃(THF)的副反应,增大了 BDO 的消耗量。BDO 脱水副反应为酸催化反应,其反应体系的酸性大小直接决定了副反应进行的快慢,PTA 法要求对反应体系的控制非常严格。
工艺流程:原料BDO与催化剂TBT按比例加入催化剂混合槽,形成混合液。随后,BDO与TBT的混合液与熔融状态的对苯二甲酸二甲酯(DMT)一同送入酯交换反应槽,进行酯交换反应,生成对苯二甲酸双羟丁酯(BHBT)。反应过程中,酯交换温度从160℃逐步升至230℃,分馏出甲醇(MA)和四氢呋喃(THF)的混合物。由于此反应为可逆反应,MA的分馏有助于正反应的进行。所得BHBT随后送入聚合反应器,进行缩聚反应,反应温度从230℃升至250℃,真空度从200 mmHg降至1 mmHg,缩聚反应结束后,即得到PBT。化学方程式如下:
工艺流程:反应浆料的配制阶段,PTA和BDO按比例混合后泵入酯化反应器。酯化阶段,反应温度为240℃,压力约40000 Pa,反应2小时,生成的低沸点小分子部分回流,部分回收至粗THF罐,高沸点的BDO回流至反应器。酯化后的反应液进入预缩聚反应器,反应温度245℃,反应45分钟,气相物冷凝回收至BDO液封槽。预缩聚后的反应液经过滤后进入终缩聚反应器,反应压力控制在10-20hPa,通过调节BDO蒸气吸入量控制压力,控制圆盘转子转速为2-5r/min,以确保热熔液达到指标要求。化学方程式如下:
在美国、欧洲和日本等发达国家和地区,PBT的主要应用领域集中在汽车工业、电子电器和办公机械等行业。具体来说,PBT在电子电器领域的消费量在美国、欧洲和日本分别占44%、65%、45%;而在汽车工业的消费量则分别为47%、25%、22.5%。这说明不同地区对PBT的应用重点不同,美国更偏向汽车工业,欧洲则在电子电器领域使用更多。 [1]
中国PBT应用领域的具体比例:电子电器约占60%,汽车/机械工业约占24%,光纤包覆约占8%,纤维约占3%,其他约占5%,电子电器是主要的应用领域。
应用领域 | 具体部件 | 应用特性 |
|---|---|---|
汽车 [7] | 汽车外部零件;发动机放热孔罩,转角格栅等 | 稳定性,高强度,抗老化,耐化学药品性,耐磨 |
汽车内部零件;刮水器支架,内镜撑条和控制系统阀 | 低翘曲性,抗老化,高强度 | |
汽车电器零件;点火线圈绞管和各种电器连接器等 | 介电性,稳定性,阻燃性 | |
机械设备 | 烘烤机零件,水银灯罩,电子计算机罩,电熨斗罩及大量的按钮,凸轮,电子表外壳,齿轮,照相机的零件等 | 耐热性,阻燃性 |
节能灯 [8] | 塑料节能灯头 | 耐热性,长期耐老化性,阻燃性达UL94V-0级 |
散热风扇 | 电脑CPU和电源的散热风扇,电机散热风扇 | 耐高温,高强度,阻燃,尺寸稳定性好,抗蠕变,耐疲劳 |
连接器 [10] | 电脑,其它数码产品,通讯和家电连接器,例如电脑主板上的插槽,电话线或网线的插头等 | 电绝缘性能,耐热性,阻燃性,高强度,耐疲劳性 |
线圈骨架 | 线圈骨架 | 介电强度,强度,韧性,阻燃性,电性能以及成型加工性能 |
继电器 [9] | 继电器中的外壳,线轴,底座等 | 阻燃,耐温,长期热老化性,电性能以及成型加工性能 |
光缆光纤 | 光缆光纤束管 | 良好的力学性能,耐热性,尺寸稳定性,低的线膨胀系数,成型加工生产率高 |
关于PBT的毒性和皮肤刺激性,根据科学研究和相关文献表明,PBT本身是无毒的,生物相容性良好,并且对皮肤无明显刺激作用。 [11]
PBT颗粒需要防潮、防污染,包装材料选择密封性好的,比如塑料袋或复合袋,并且包装上要明确标注产品信息。运输时,PBT颗粒要避免剧烈震动和碰撞,好使用封闭式货车,确保防潮。
贮存时,PBT颗粒应放在干燥、通风的环境中,避免阳光直射和高温,仓库温度和湿度要控制好,要有良好的通风条件,防止颗粒受潮或化学反应。
仓库还需要配备消防设施,防止火灾,还要有防静电措施,比如使用防静电货架和地面材料。这样,PBT颗粒在包装、运输和贮存过程中就能得到有效的保护,确保质量和性能不受影响。
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