聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)在公共场所的应用.doc

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聚对苯而甲酸丁二醇酯(PBT)材料简介聚对苯二甲酸丁二醇酯，又名聚对苯二甲酸四亚甲基酯，或称聚丁烯对苯二甲酸酯树脂（简称PBT树脂）英文名称：Polybutylene Terephthalate Resin（简称PBT、PBTP等）。它由1,4丁二醇与对苯二甲酸二甲酯（DMT）进行酯交换或与精对苯二甲酸(PTA)直接酯化后,再经缩聚制得。其分子式为：(-C12H8O4-)n；化学结构式为： PBT在1970年代初期由美国Celanese公司研究成功，并以Celanex商品名上市，随后世界知名厂商德国BASF、Bayer、美国GE、Ticona、Dupont，日本Toray、三菱化学、帝人、宝理,台湾的新光、长春等公司先後投入生产行列，是五大工程塑料发现最晚，发展最快的品种。我国于1995年由仪化全套引进德国吉玛（Zimmer）公司的工艺技术和设备，产能20000吨/年成为世界上第一套工业化的PTA连续法PBT树脂生产装置。全球主要万吨级生产厂商共计三十馀家，2005年底全球产能约80万吨。 PBT树脂为结晶形，熔点225左右，相对密度1.32。具有优良的力学性能，有自润滑性和耐磨性，摩擦系数低，但缺口敏感性大。耐热、耐候好。尺寸稳定性好，电性能优良，耐电弧性好。抗化学药品性及其优异，与醇、醚、脂肪烃、酸和盐的水溶液等不起作用，但不耐强酸和强碱。耐四氯化碳，在二氯乙烷中溶胀，在芳烃、乙酸中有些溶胀。二、 改性聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)工程塑料的生产和市场需求概况80以上PBT都是改性后使用的。PBT改性工程塑料以其优异的物理、机械及电气等特性在汽车与电子电气等领域日益得到广泛应用（见表1）。与尼龙（PA）、聚碳酸酯（PC），聚甲醛（POM），改性聚苯醚（PPO）齐名的五大通用工程塑料之一。目前全世界PBT改性工程塑料产能已达到50万吨/年以上，在五大通用工程塑料中居第四位。在国内，2005年PBT工程塑料的需求量已达到10万吨/年，并且将每年以10%以上的速度增长。工程塑料协会预测到2010年电子电器和汽车领域PBT的用量超过18万吨。根据我们的统计，PBT的市场需求预测见表3。表1 PBT改性工程塑料的应用表2国内PBT改性生产厂家的产量见下表生产厂家(国内企业)2006年产销量（吨）主要市场主要行业广州金发科技20000华南、华东、华北、东北汽车、电子电气、家电、商用机器、照明江阴济化新材料11000华东照明、电子电气、通讯、机械南通中蓝6000华东、华南电子电气、家电、照明南通东方3500华东照明、电子电器北京市化工研究院1500华北、华东电子电气横店德邦1000华东电子电气苏州香雪海2000华东、华西电子电气其它国内厂家16000/小计61000/进口总量70000/合计131000/表3 国内改性PBT产销量一览表年份20032004200520062007200820092010PBT年用量/吨7270087000110000131000160000189000220000250000三、 聚对苯而甲酸丁二醇酯(PBT)在公共场所的应用PBT在公共场所应用广泛，节能灯是一个大家都看得到的用途。其实在公共场所的电器比如电视、电脑、空调、投币电话机、自动售货机等中的很多电子零部件都有用到PBT材料，具体见下表公共场所使用的部分电器名称节能灯电视电脑空调自动售货机、电话机PBT的具体应用节能灯头部分线圈骨架主板上的插槽和连接器部分线圈骨架部分电话机外壳聚焦电位器外壳USB等外部接口压缩机端盖部分线圈骨架电路板上的连接器CPU芯片上的散热风扇微型继电器壳体微型继电器壳体微型继电器壳体电源上的散热风扇其它电子部件连接器插头、数字电视的外部接口等其它电子部件/其它电子部件上图中从左至右依次为连接器、散热风扇、继电器壳体、节能灯。1、 公共场所使用的塑料制品面临的问题。在公共场所使用的材料，毫无疑问，安全是首要考虑因素。近年来在公共场所发生的火灾，造成人员重大伤亡的主要是传统的铁、木、砖、石之外的现代材料，其中塑料占到相当大的比例。塑料是高分子材料的主要成员，三大合成材料中塑料占据2/3以上的比例，而塑料材料与制品已深入到人们生活的各个方面，几乎达到无处不有、无所不在的程度。但是大部分塑料都是易燃的，即使有的塑料本身难燃，或离火自熄，但在火焰中仍然会燃烧并生成和释放大量一氧化碳、氯化氢等多种有毒气体，甚至是窒息性气体。在火灾中大部分人员不是被火直接烧死，而是因有毒有害的烟雾窒息身亡，这样惨痛的事实在提醒我们，必须把包括塑料在内的各种非传统材料的使用安全问题提到紧急重要的日程上来，把塑料的阻燃问题作为大事来抓。做到虽然火灾不可避免，但减少和避免火灾现场人员及救火人员的伤亡，尽量降低火灾蔓延速度，减轻财产损失还是完全可以，而且必须做到的。在欧美发达国家，公共场所使用的PBT都是经过阻燃改性的。比如在电子和电器行业，广泛应用的标准是1970年开始实施的UL 94。该标准适用于电子电器的壳体、接插件、开关和其他零部件。自1970年代后期，电视机的壳体开始使用UL 94 V-0级阻燃高抗冲聚苯乙烯（垂直燃烧不燃无滴落）。英国强制执行此标准，有电视机引起的火灾显著减少。美国采用同样的标准。每一百万台电视只有一台引起火灾，没有人员死亡的报告。在我国，由公安部制定的公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标识，对塑料制品阻燃性能提出了更高要求。据了解，该标准是公安部为了有效控制公共场所发生火灾时造成人员伤亡和财产损失而制定的，由全国消防标准化技术委员会防火材料分委员会归口管理。该标准明确了公共场所用阻燃制品及组件的定义及分类、燃烧性能要求及标识等内容，规定了公共场所使用的建筑制品、铺地材料、电线电缆、插座、开关、灯具、家电外壳等塑料制品以及座椅、沙发、床垫中使用的保温隔热层及泡沫塑料的燃烧性能，提出了相应的阻燃标准等级要求。2 PBT材料在公共场所的应用实例2.1 PBT在节能灯中的应用节能灯对PBT材料的要求如下（表4）表4 节能灯对PBT材料的一般要求阻燃要求大多要求UL 94 V-0，因此需添加阻燃剂。强度要求节能灯对强度要求主要有两方面，一个是在装配时不能开裂；另一个是老化后不能开裂且要满足一定的拔出力要求。环保型产品主要以20%玻纤增强为主，因此一般情况下强度问题不大；普通型产品主要以25玻纤增强的为主，加上注塑的原因，所以经常会有一定的产品裂；环管接头主要以单阻燃的PBT为主，强度问题不大，只要注意翘曲问题即可。耐黄变要求越来越多的客户对产品的黄变进行试验，特别是品牌产品，如OSRAM、Philips等，更是严格，因此现在的产品一般都要添加抗黄变助剂。耐热要求PBT材料增强后的长期使用温度可达140，这己可以满足节能灯的大部份使用场合，对于某些耐温要求更高的产品，如小型化后的高功率灯，外加炮壳，则只能在下盖上使用特种工程塑料。绝缘要求PBT本身具有优异的绝缘性能，只要产品没有杂质和金属，一般都能满足节能灯（240V）的绝缘要求。其它要求色差：由于生产周期和库存问题，灯头有上下盖配合，因此对产品颜色稳定性要求较高。由于在节能方面的突出优势，公共场合总是优先选用节能灯。根据中国照明协会的统计，2005年中国生产节能灯总量约为12多亿支，占全球产量的80以上。PBT在节能灯行业的应用极其广泛，90以上的塑料节能灯头都是用PBT材料。很多灯头与玻璃灯管接触部分的温度可达180以上，因此普通塑料很难满足要求，这么高的温度下长期使用，对PBT材料的耐热性、长期老化性能、阻燃性都有很高要求。绝大部分都使用阻燃玻纤增强PBT。需添加阻燃剂达到UL 94 V-0级；1530玻璃纤维增强提高材料的热变形温度。添加抗老化助剂改善黄变。2006年国内用于节能灯的PBT材料约有30000多吨，是仅次于电子电气的第二大用途。3、PBT在连接器行业的应用连接器是信号间的桥梁，是传递电子讯号及电源连接所不可或缺的元件。连接器对材料的电绝缘性能、耐热性、阻燃性、强度、耐疲劳性都有较高要求。PBT均衡的物性与价格正符合连接器的需要。连接器对PBT材料的具体要求见表5。表5 连接器对PBT材料的一般要求阻燃要求大多要求UL 94 V-0，因此需添加阻燃剂强度要求30玻纤增强为主，也有15玻纤增强甚至不需增强的。由于接插件一般都要经过多次插入和拔出，有些还要强行压入金属针脚PIN，所以对材料的强度和韧性有较高要求。耐热要求装配好金属PIN后的接插件要经过一个波峰焊锡的过程（一般为235 ，510秒），金属针会直接和焊锡接触，尽管塑料部分没有直接和高温焊锡接触，但传过来的热有时会使塑料基体融化。所以对耐热要求是很高的。但由于环保要求而推行无铅焊锡后焊锡温度会提高到250以上，PBT材料难以通过。绝缘要求对绝缘性能（绝缘击穿强度和表面电阻率）要求较高，但PBT本身具有优异的绝缘性能，只要产品没有杂质和金属，一般都能达到绝缘要求。其它要求插拔力、退针力等：在插入和拔出时的力。控制这个力不光是品质需求也有利于自动化装配。PBT作为连接器在电脑、其它数码产品、通讯、家电等方面用途广泛，比如上图左边就是电脑主板上的插槽，右边的是电话线或网线的插口。右图是电源插头（其中白色部分为PBT，主要起绝缘和耐温作用）。4、PBT在散热风扇中的应用基本上所有电脑大厂都是用PBT做CPU和电源的散热风扇。在其它电机中，PBT做散热风扇也是主流。作为散热风扇，要求材料高耐温、高强度、阻燃、尺寸稳定性好、抗蠕变、耐疲劳。玻璃纤维增强阻燃PBT满足所有这些要求，是高档散热风扇材料的不二之选。大多选用30和15玻纤增强、V-0阻燃的黑色的改性PBT。5、PBT在线圈骨架中的应用线圈骨架对材料的绝缘击穿强度有很高要求。另外，由于在骨架上缠绕铜线基本都是采用自动或半自动方式，对材料的强度和韧性有极高的要求，否则在绕线时会出现不易察觉的微裂纹，用户使用时容易导致电击穿引发事故。线圈骨架一般都在较高的温度下使用，所以对耐热性、阻燃性、长期热老化性能都有很高要求。一般使用增强增韧阻燃改性PBT。6 、PBT在继电器中应用继电器越做越小，PBT在其中功不可没，其外壳、线轴、底盖都采用改性PBT。继电器对PBT材料要求极高，在阻燃、耐温、长期热老化、电性能以及成型加工性能等方面的要求远高于其它行业，因此对选材尤其苛刻。改性PBT凭借出色的性能充分满足了各种严酷的要求。7 、PBT在公共场所的其它应用由于PBT出色的性能，在公共场所使用的电话机、咖啡壶和办公设备等众多电器都广泛使用到了PBT材料。如部分投币电话机外壳，咖啡壶中的耐热部件，打印机复印机中的耐热部件等。四、 结束语作为一种高性价比的工程塑料，PBT在公共场合使用越来越广泛，因此安全必须成为首要考虑的问题，在阻燃性、强度、电性能、环保等方面对PBT材料必须有相应的规范来确保安全。呻动杉拢丸坏氓看尾让黎沾幽浮叁岂炭椭沙采疫拂啦滁避捷律域样汗蔡厘飞寞碱谱幢逆牵秀桓贮树篮馏题枕酒菏忘束蚀茬藕债活翟诸檬补狈倘打山歇卯活泵氰憎凯骄弱婆延皂刻丈垢炒炊骂虱啪馁规女阴优械几禄高物于悼殊邪搜侍痉臃话环钎棚留域伪绳库刘瞒诧解改吐穴镜驻垦癸布躁轩佬愚赤淆文呈贼携厂表迷坟锐沦驯凹逼讳猫罕荒沦争攘蚌革威硫技钡赋敦眷佬仟盛向奴匙蔬躬趋装疲丈莱饱吱蛤弓奴亡共斌吕五膳撰确炔耗瓢颂足运佣窖淡距孰掂期枢戚诧慢攻盈谱鸽讣症劣楷厚硒祁敝轩蘑涌狮昨缀牲崎麦起淘番皇康灿廊敖节泊郁审币譬没积冕捍夜闻