共挤用PBT增强材料在PVC异型材中的开发与应用

聚对苯二甲酸丁二醇酯，简称PBT

分子式：[(CH2)4OOCC6H4COO]n

英文名称：Polybutyleneterephthalate

它是对苯甲酸与1,4-丁二醇的缩聚物，被称为热塑性聚酯。

PBT主链是由每个重复单元为刚性苯环和柔性脂肪醇连接起来的饱和线性分子组成，分子的高度几何规整性和刚性部分使聚合物具有高的机械强度，突出的耐化学试剂性，耐热性和优良的电性能；分子中没有侧链，结构对称，满足紧密堆砌的要求，具有高度的结晶形和高熔点，分子的结构决定了PBT具有良好的综合性能和性价比，是五大通用工程塑料中工业化最晚而发展最快的一个品种。

PBT具有以下特性

⒈ 优良的机械性能，耐疲劳性和尺寸稳定好。蠕变也小，这些性能在高温条件下也极少有变化。

⒉ 生产PBT所消耗的能量是工程塑料中最低的的，这对于世界范围内能源紧缺的情况下，具有十分重要的意义。

⒊ 耐热老化性优异，增强后的UL温度指数达到120~140℃，此外，户外长期老化性也很好。

⒋ 耐溶剂好，无应力开裂。

⒌ PBT易于阻燃，可达UL94V-0级，由于与阻燃剂亲和性能好，所以容易开发反应型或添加型的阻燃品级。阻燃产品在电子电器工业中获得广泛应用。

⒍ 易成型加工和二次加工，易用普通设备注塑或挤塑。结晶速度快，流动性好 。

PBT是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性。PBT吸湿特性很弱 ，PBT的结晶很迅速，这将导致因冷却不均匀而造成弯曲变形。 一般材料收缩率在1.5%~2.8%之间。 

改性工程塑料是指在聚合物（树脂）中加入无机物或有机物，通过物理或化学作用，从而赋予其某种性能（机械加工性能）或使其某种性能获得改善。如增韧、增强、增塑、阻燃等，而通过改性技术使得塑料变得具有鲜特征。

针对门窗用PVC异型材部分厂家的要求，选择耐温及机械优秀的工程塑料PBT进行共混改性，研发成功了适用于门窗型材的共挤PBT增强材料。PBT增强材料与PVC采用共挤工艺，通过特殊设计制造的模具生产的PBT/PVC门窗用异型材，大幅提高了门窗用PVC异型材的抗风压性能，同时PBT合金增强材料与传统衬钢相比传热系数小，热传递大幅减少，具有比衬钢轻质（密度只相当于衬钢的六分之一）、耐用（无衬钢锈蚀之忧）的优点，相比目前市场上的塑钢门窗及铝合金门窗节能效率提高15-20%，为建筑节能提供了有利保障。

针对PVC挤出工艺特点，，对PBT增强材料配方进行了如下优化设计：

1. 降低PBT塑化尽可能接近PVC的加工温度（180-190℃），以适应其工艺要求。试验表明，不同某添加剂含量对PBT塑化温度有一定的影响，如表1所示。 

表1： PBT中不同“相容剂”含量对熔点的影响

2. 降低PBT收缩率，提高耐热温度（HDT205℃，1.82MPa）;如表2所示通过选择合适的填充物可以降低PBT的收缩率。

表2： 不同填充方案对PBT收缩率的影响

PBT是半结晶材料，其收缩比率主要由分子链链段运动等决定，通过（如玻纤、矿物）适量填充后，不但收缩率有所降低，其热变形温度（HDT）也有所提升。如下图所示，大致反映了填充物含量与各项指标之间的关系。

3. 提高PBT增强材料熔融状态下的黏度以匹配PVC的黏度要求；如表3所示，  

表3：提高PBT熔融粘度试验结果

4. 提高PBT增强材料与PVC的界面相容性，下图为PBT中不同添加剂含量对PBT与PVC界面相容性的影响。

经过反复实验确认取得了满意效果，近期已经推向市场。共挤PBT合金增强材料/PVC门窗型材，具有优异的保温隔热性能，用其加工的门窗可用于打造节能建筑，降低采暖、制冷能耗，完全符合国家有关节能环保政策的要求。相信随着共挤PBT增强材料的推广应用，必将大大推动门窗用PVC异型材行业发展和技术进步。