什么是聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）？

1．什么是聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）？

聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 是一种结晶材料，属于通用工程塑料。 PBT 是一种由对苯二甲酸和 1,4-丁二醇制成的聚酯，具有许多优异的性能，包括强大的耐化学性、理想的电气性能以及对成型和其他工业过程的高度适应性，这使其成为常见的选择材料在广泛的应用领域，包括电气和电子设备、汽车零部件和薄膜挤出成型。另一方面，PBT 中普遍存在酯键，使其在强碱存在下容易降解，并且在温暖、潮湿的环境中容易水解。

酯由化学式RCOOR'描述并且可以通过醇与有机酸反应形成，如下面描述的反应方案所示。

塑料由链状聚合物组成；为了生产长链酯，使用二元醇和二价有机酸作为成分。这导致通过如下所示的反应方案重复形成酯键，从而形成链状聚合物。

针对聚酯实际应用的研究始于合成纤维用脂肪族聚酯的研究；然而，以这种方式形成的材料无法承受热熨斗的温度（这是纤维的关键要求），因此无法商业化。
此后的某个时间，出现了通过添加芳香环来提高耐热性的想法，这导致了一种可用于纤维的材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），由对苯二甲酸和乙二醇制成。如今，PET 不仅广泛用于合成纤维，还广泛用于薄膜、瓶子和许多其他产品。
尽管PET有时被用作模制产品的材料，但该材料结晶的相对困难使其不方便形成复杂的形状。为了生产出一种可以有效模塑成高性能产品的材料，有必要以某种方式刺激结晶过程，例如，通过将结晶促进添加剂混合到 PET 基模塑材料中。
然而，最终人们发现，用丁烯 (C4) 取代 PET 中的乙烯基 (C2)，从而生成聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)，从而得到一种易于结晶的材料，无需使用结晶促进添加剂。这使得 PBT 成为特别是注塑成型应用的常见材料选择。如今，PBT 由对苯二甲酸和 1,4-丁二醇制成。

2．PBT的主要特点

PBT中的酯键和芳香环确保了较强的耐化学性和良好的电性能，同时PBT还通常与玻璃纤维或其他填料共混以提高机械性能和耐热性。

• 优异的机械性能，特别是强度和韧性
• 可用玻璃纤维或其他填料增强，以提高刚性、强度和热变形温度
• 吸水率低
• 优异的电气性能
• 优异的耐化学性（包括耐有机溶剂、弱酸、弱碱等药剂）
• 低吸水率确保最小的尺寸变化

旭化成还提供用于各种用途的专用 PBT 牌号，包括填料增强牌号、阻燃牌号、耐冲击牌号、与各种稳定添加剂混合的牌号以及高循环牌号。
考虑 PBT 时需要牢记的实际注意事项包括，长期暴露在潮湿的高温下，由于 PBT 含有酯键，可能会导致 PBT 水解。此外，PBT 对强酸或强碱溶液的耐受性不强。因此，在构成这些危险的环境中使用 PBT 需要仔细注意所有相关的风险因素。

3．应用领域

上一节概述的优点使 PBT 成为各种应用广泛使用的材料选择，包括电气和电子设备、汽车零部件和汽车电气系统以及薄膜挤出成型。

4．成型方法

PBT成型过程中残留水的存在会引起水解。因此，成型材料的含水量必须降低到0.03%以下，这就需要在高温下进行足够长时间的干燥（130℃下3小时以上）。通常使用真空干燥机或干燥干燥机。
PBT是结晶材料，熔点为230℃，因此注塑时料筒温度应设定为树脂温度240-250℃。
此外，为了确保成型体充分结晶并发挥 PBT 产品所期望的高性能，模具温度必须保持在 40°C 以上。由于 PBT 的晶体结构，建议保持足够的压力以避免缩痕和翘曲。

5．PBT与聚酰胺66的比较

PBT和聚酰胺66（PA66）都是结晶型工程塑料，广泛用于需要良好耐热性、高电绝缘性、强耐化学性和其他相关性能的应用。实际上，给定应用的正确选择取决于这两种材料的不同物理特性，如表 1 所示。

PBT的应用

如上所述，PBT 的高耐热性和优异的电性能使其成为广泛用于电气和电子元件的材料。

PA66的应用

填充增强 PA66 比 PBT 表现出更高的机械强度和耐热性，使该材料成为需要极高耐热性和强度的应用的常见选择，包括电气和电子部件以及汽车结构部件。由于PA66材料具有良好的滑动性能，因此常被用来制造需要表现出高耐热性的运动部件。

最终，PBT 和 PA66 的材料特性非常相似，每个材料制造商都开发了自己的材料牌号系列，其中上述优点得到增强，或者上述缺点得到缓解。因此，对于给定应用的材料的正确选择通常必须根据具体情况来确定。

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6．全球变暖与PBT

从生物质材料中获取 PBT 成分（对苯二甲酸和 1,4-丁二醇）的技术是当前研究工作的重点。此外，聚酯可以通过相对简单的程序聚合的事实表明，设计高性能回收系统的可能性很大，该系统能够回收仅含有少量污染物或异物的废物。

专栏：聚酯的众多品种

如上所述，聚酯是通过将二元醇与二价有机酸结合来生产的。可以通过多种方式选择哪种醇与哪种有机酸结合，从而产生各种不同的聚酯材料，其性能总结在表2中。
PBT由脂肪醇和含有芳香环的酸合成。这将 PBT 归类为半芳香族聚酯，其芳香环具有高耐热性和良好的电性能。广泛用于制造纤维、薄膜和瓶子的 PET 也属于这一类。
聚酯还用于制造热塑性弹性体：分子中同时含有易变形软链段和抗变形硬链段的嵌段共聚物。在聚酯基热塑性弹性体（也称为热塑性共聚酯或TPC）中，硬段通常是芳香族聚酯（通常是PBT），而软段通常是聚醚（通常是PTMG），从而确保了优异的耐热性。
当用于制造聚酯的酸和醇都是脂肪时，所得聚酯是可生物降解的。聚乳酸（PLA）是作为一种环保材料而引起人们强烈兴趣的树脂的一个例子。
另一方面，当用于制备聚酯的酸和醇都是芳香族时，所得聚酯可能表现出液晶行为。液晶聚酯（LCP，也称为液晶聚合物）具有极高的耐热性。当材料的熔点接近材料开始分解的温度时，材料变得难以模制成特定形状，但可以用作耐热高性能材料或用作纤维材料。
分子链中含有双键的聚酯称为不饱和聚酯。不饱和聚酯中的双键可以引起分子链之间的交联，产生热固性塑料，广泛用作建筑和造船行业大型模制部件的材料。

由佐藤功根据以下文档等创建。
什么是涤纶？ – 树脂塑料材料环境协会（jushiplasty.com）
饱和聚酯树脂手册，由木一夫主编 – 日刊工业新闻 –
聚酯树脂手册，泷山荣一郎/作者 – 日刊工业新闻 –
脂肪族聚酯的结构和生物降解性，Masatsugu Mochizuki/作者 – 日本纤维学会纺织工业 –

（作者：佐藤功技术室）

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