PET的阻隔性能較好,對O2、H2、CO2都有較高的阻隔性;吸水性較低,在25℃水中浸漬一周吸水率僅為0.6%,並能保持良好的尺寸穩定性。
6.4.2.2PBT的結構與性能
聚對苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalate,簡稱PBT)是對苯二甲酸與丁二醇直接酯化或對苯二甲酸二甲酯與丁二醇進行酯交換反應而製得的熱塑性樹脂,其分子結構式為:
。
PBT為乳白色結晶固體,無味、無臭、無毒,因結晶度不同,密度可在1.31~1.55g/cm3間變化,吸水率為0.07%,製品表麵有光澤。
PBT的分子結構與PET相似,因而具有與PET相接近的性能,如較高的力學性能,突出的耐化學試劑性、耐熱性和優良的電性能等。由於比PET增加了兩個亞甲基單元,PBT的分子鏈變得更加柔順,從而使其結晶能力增強,結晶速度提高。由於其結晶速度快,因此隻有薄膜製品為無定形態。
柔性的提高使純PBT樹脂具有優異的衝擊韌性,但PBT樹脂的缺口衝擊強度較低,對缺口敏感性大。低溫下PBT的拉伸強度和彎曲強度以及無缺口衝擊強度都有所提高,但溫度升高後,卻略有下降,而有缺口的衝擊強度卻相反,隨著溫度的升高會有所升高。
PBT的結晶性賦予製品高強度、高剛性和抗蠕變性。目前作為工程塑料使用的PBT中80%以上是用短玻璃纖維增強的,經玻璃纖維增強後的PBT,力學性能成倍地增長,而且比同樣條件下的改性聚苯醚(MPPO)、POM、PC的各種強度都好,其中彎曲彈性模量更是隨玻璃纖維含量的增加而大幅度提高。
用30%玻璃纖維增強的PBT的力學性能已全麵超過同樣用30%玻璃纖維增強的改性聚苯醚,其長期使用溫度已超過用30%玻璃纖維增強的PA6、PC和POM。
PBT的玻璃化轉變溫度約為50℃,熔融溫度為225~230℃,熱變形溫度為55~70℃(1.82MPa)。純PBT樹脂與其他工程塑料相比熱變形溫度並不高,但經過玻璃纖維增強改性後,熱變形溫度可達到210 ℃,且增強後PBT的線膨脹係數在熱塑性工程塑料中是最小的。
PBT的力學性能與PA和POM相似,摩擦因數小,自潤滑性能好。PBT的熱穩定性和化學穩定性好,耐老化性優良,電絕緣性能優於一般工程塑料。
6.4.3熱塑性聚酯的加工
6.4.3.1加工特性
①PET與PBT的吸水性都較小,PET吸水率是0.13%,PBT的吸水率隻有0.08%~0.09%,但由於酯基的存在使其在熔融狀態的溫度下都容易產生水解,成型加工前必須進行幹燥。幹燥條件為:溫度120~140℃;時間為2~4h。幹燥溫度較低時應延長幹燥時間,務必使含濕量降低到0.02%以下。
②PET與PBT熔體都具有較明顯的假塑性流體特征,黏度對剪切速率有較明顯的依賴關係,當剪切速率>103s-1時,隨剪切速率的增大,黏度會明顯降低。溫度的改變對熔體黏度影響較小。
③PET具有較高的玻璃化溫度和熔點,熔融PET在280℃時的黏度為250Pa·s,熔體通過快速冷卻可得到密度為1.33g/cm3的玻璃態,具有良好的成膜性。玻璃纖維增強PET在達到熔點後黏度即會迅速降低。 PBT是半結晶性聚合物,具有較明顯的熔程,熔體黏度較低,具有良好的成型流動性,因此可製得厚度較薄的製品。
④成型聚酯瓶所用的PET樹脂,相對分子質量一般在2.6萬~3.0萬,特性黏度在0.73~0.90的範圍內。按成型方法的不同,所選用的PET樹脂的熔融黏度也有所不同,一步法直接吹塑成型,應選用高黏度PET樹脂。
⑤PET的結晶速度慢,為了促進結晶,可采用高模溫,一般為100~120℃;另外還可加入適量的結晶促進劑促進其結晶速度。常用的結晶促進劑有石墨、炭黑、高嶺土、安息香酸鈉等。
⑥熱塑性聚酯成型收縮率較大,而且製品不同方向收縮率的差別較大,這一特點比其他大多數塑料表現更明顯。經玻璃纖維增強改性後可明顯降低,但生產尺寸精度要求高的製品時,還應進行後處理。此外,玻璃纖維增強聚酯的成型收縮率還與模具溫度及製品厚度有關。
6.4.3.2加工方法
PET常采用擠出、吹塑、注射等方法來加工成型。絕大部分PBT樹脂是通過注射工藝加工成製品。近年來PBT生產商開發了增加熔體黏度的技術,使有些PBT樹脂也適用於擠出和吹塑加工。
(1)注射成型
注射成型主要用於增強PET的成型。通常采用螺杆式注射機,螺杆一般均需進行硬化處理,以免在長期使用後發生磨損。注射機噴嘴孔的長度應盡可能短,其直徑應控製在3mm左右。玻璃纖維增強PET的熔點高達260℃,為防止噴嘴堵塞,應安裝功率較大的加熱器。