1、前言
目前,本公司正在研發樹脂材料的新型增強技術.將這種新型增強技術應用于PBT樹脂「DURANEX®」(聚對苯二甲酸丁二醇酯),可望獲得兼具高強度、高抗沖擊、低翹曲這三大優點的新型PBT材料.本文對這種新型增強技術的成果進行介紹.由于PBT材料具有優良的力學性能、耐熱性、電性能,被廣泛地應用于以轎車、電器電子行業為代表的各個領域.特別是由于通過在PBT樹脂中添加玻璃纖維可以大幅度地提高其力學性能,因此其作為玻璃纖維增強材料得到了大量的使用.圖１代表這類材料的玻璃纖維添加量與比強度(＝拉伸強度／比重)的關系.對于采用傳統增強技術的PBT材料,玻璃纖維的重量含量在30％以下的范圍內,隨著玻璃纖維添加量的增加其比強度線性地提高,但是超過這個比例范圍時,強度的提升就變得十分緩慢了.與之形成鮮明對比的是,如果采用我們正在研發的新型增強技術,可以最大限度的發揮玻璃纖維的增強效果;如圖１所示,與傳統的PBT材料相比,成功地獲得了顯著提高的比強度.下面介紹應用新型增強技術獲得的高強度、高抗沖擊性、低翹曲材料「DURANEX」RSX-10622(玻璃纖維重量含量50％)的性能.
| 表1.新型材料RSX-10622 的一般物性 | |||||
| 性能 | 單位 | 新開發PBT | 普通PBT | PPS | 特殊PA |
| RSX-10622 GF 50% |
3400 GF 40% |
1140A6 GF 40% |
50%RH) GF50% |
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| 密度 | g/cm3 | 1.73 | 1.64 | 1.66 | 1.65 |
| 拉伸強度 | Mpa | 200 | 155 | 210 | 205 |
| 拉伸破壞應變 | % | 2.1 | 2.0 | 1.9 | 1.5 |
| 彎曲強度 | Mpa | 290 | 245 | 290 | 280 |
| 彎曲模量 | Mpa | 14000 | 12500 | 14000 | 17000 |
| 簡支梁抗沖擊強度 | kJ/m2 | 17 | 12 | 11 | 5 |
| 熱變形溫度(1.8Mpa) | ℃ | 220 | 214 | 270 | 230 |
| 阻燃性 | (UL94) | HB | HB | V−0 | HB |
3、翹曲變形特性
新型材料RSX-10622不僅具有優良的力學性能,而且它還具有平板狀成型件的翹曲變形很小的特點.表2.是有關平板成型制品的平面度的數據.從表中可知與普通PBT材料相比RSX-10622的非平面度極小,也就意味著翹曲變形很小.樹脂材料的翹曲變形一般來講源于流動方向與垂直流動方向上的收縮率的各向異性.通過采用特殊的增強技術,RSX-10622在垂直流動方向上的收縮率顯著小于普通PBT材料的相應值,使得收縮率的各向異性也顯著變小,其結果就是翹曲變形得到了抑制.RSX-10622最適合應用于容易發生翹曲變形的薄壁的板狀零件.
| 表2.新型材料RSX-10622 的平板平面度和收縮率 | ||||
| 測試項 | 單 位 | 新開發PBT | 普通PBT | 普通 PBT |
| RSX-10622 GF 50% |
3300 GF 30% |
3400 GF 40% |
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| 平面度 | mm | 0.5 | 10.6 | 10.5 |
| (a)收縮率 流動方向 |
% | 0.20 | 0.27 | 0.26 |
| (b)收縮率 垂直流動方向 |
% | 0.42 | 0.77 | 0.82 |
| 收縮率各向異性 差:(b)-(a) |
% | 0.22 | 0.50 | 0.56 |
| 測試條件 成型制品:80×80×1.5mmt平板(注射壓力70MPa) 測試點數:平板上10點/CNC 圖象測試儀 |
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4、成型加工性能
對于RSX-10622這種玻璃纖維的重量含量高達50％材料,都會擔心注射成型時的流動性下降問題的發生.圖3.代表厚度1mm時的棒流動長度.可以看出,即使玻璃纖維的重量含量達40％的RSX-10622仍然具有與普通PBT材料同等的流動性,沒有觀察到流動性的顯著惡化.此外,關于其它的成型加工性能,如成型前的預烘干、成型周期、料筒內的滯留穩定性、對模具的脫模性、成型制品的溢料特性、模具維護周期、金屬摩耗特性等,都已經證實與傳統PBT相同.
| 表3.新型材料RSX-10622 的比強度比較 | |
| 材料名 | 比強度 |
| RSX-10622 PBT | 116 |
| GF40% 增強 PBT | 95 |
| GF30% 增強 改性PPE | 79 |
| GF40% 增強PC | 90 |
| GF43% 增強 PA66 | 100 |
| GF40% 增強 PPS | 120 |
| GF30% 增強 LCP | 130 |
| CS 增強 熱塑性樹脂 | 150 |
| 鋁合金 | 95-150 |
| 鋼 | 80-150 |
| 鎂合金 | 150-190 |
6、今后的展望
如上所述,采用新型增強技術開發出來的新型材料RSX-10622具有諸多傳統的PBT材料所沒有的優良的性能,因此可期待其在以前的PBT材料所沒有涉及過的領域的應用.現在,本公司正展開相關的規模化生產技術研發.此外,為了擴大其應用的可能性,本公司在增強技術的基礎上,還在著手開展與外觀特性、阻燃性、耐冷熱循環性等與其它性能復合化的技術.為能夠滿足來自客戶的各種各樣的需求,我們將進一步探索這項新型增強技術的更多更大的可能性.