什麼是聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）？

1．什麼是聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）？

聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT) 是一種結晶材料，屬於通用工程塑膠。 PBT 是一種由對苯二甲酸和1,4-丁二醇製成的聚酯，具有許多優異的性能，包括強大的耐化學性、理想的電氣性能以及對成型和其他工業過程的高度適應性，這使其成為常見的選擇材料在廣泛的應用領域，包括電氣和電子設備、汽車零件和薄膜擠出成型。另一方面，PBT 中普遍存在酯鍵，使其在強鹼存在下容易降解，並且在溫暖、潮濕的環境中容易水解。

酯由化學式RCOOR'描述並且可以透過醇與有機酸反應形成，如下面描述的反應方案所示。

塑膠由鏈狀聚合物組成；為了生產長鏈酯，使用二元醇和二價有機酸作為成分。這導致透過如下所示的反應方案重複形成酯鍵，從而形成鏈狀聚合物。

針對聚酯實際應用的研究始於合成纖維脂肪族聚酯的研究；然而，以這種方式形成的材料無法承受熱熨斗的溫度（這是纖維的關鍵要求），因此無法商業化。
此後的某個時間，出現了通過添加芳香環來提高耐熱性的想法，這導致了一種可用於纖維的材料：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET），由對苯二甲酸和乙二醇製成。如今，PET 不僅廣泛用於合成纖維，還廣泛用於薄膜、瓶子和許多其他產品。
儘管PET有時被用作模製產品的材料，但該材料結晶的相對困難使其不方便形成複雜的形狀。為了生產一種可以有效模塑成高性能產品的材料，有必要以某種方式刺激結晶過程，例如，將結晶促進添加劑混合到 PET 基模塑材料中。
然而，最終人們發現，用丁烯(C4) 取代PET 中的乙烯基(C2)，從而生成聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，從而得到一種易於結晶的材料，無需使用結晶促進添加劑。這使得 PBT 成為特別是射出成型應用的常見材料選擇。如今，PBT 由對苯二甲酸和 1,4-丁二醇製成。

2．PBT的主要特點

PBT中的酯鍵和芳香環確保了較強的耐化學性和良好的電氣性能，同時PBT也通常與玻璃纖維或其他填料共混以提高機械性能和耐熱性。

• 優異的機械性能，特別是強度和韌性
• 可用玻璃纖維或其他填料增強，以提高剛性、強度和熱變形溫度
• 吸水率低
• 優異的電氣性能
• 優異的耐化學性（包括耐有機溶劑、弱酸、弱鹼等藥劑）
• 低吸水率確保最小的尺寸變化

旭化成也提供用於各種用途的專用 PBT 牌號，包括填充物增強牌號、阻燃牌號、耐衝擊牌號、與各種穩定添加劑混合的牌號以及高循環牌號。
考慮 PBT 時需要牢記的實際注意事項包括，長期暴露在潮濕的高溫下，由於 PBT 含有酯鍵，可能會導致 PBT 水解。此外，PBT 對強酸或強鹼溶液的耐受性不強。因此，在構成這些危險的環境中使用 PBT 需要仔細注意所有相關的風險因子。

3．應用領域

上一節概述的優點使 PBT 成為各種應用廣泛使用的材料選擇，包括電氣和電子設備、汽車零件和汽車電氣系統以及薄膜擠出成型。

4．成型方法

PBT成型過程中殘留水的存在會造成水解。因此，成型材料的含水量必須降低到0.03%以下，這需要在高溫下進行足夠長時間的乾燥（130℃下3小時以上）。通常使用真空乾燥機或乾燥乾燥機。
PBT是結晶材料，熔點為230℃，因此註塑時料筒溫度應設定為樹脂溫度240-250℃。
此外，為了確保成型體充分結晶並發揮 PBT 產品所期望的高性能，模具溫度必須保持在 40°C 以上。由於 PBT 的晶體結構，建議保持足夠的壓力以避免縮痕和翹曲。

5．PBT與聚醯胺66的比較

PBT和聚醯胺66（PA66）都是結晶型工程塑料，廣泛用於要求良好耐熱性、高電絕緣性、強耐化學性和其他相關性能的應用。實際上，給定應用的正確選擇取決於這兩種材料的不同物理特性，如表 1 所示。

PBT的應用

如上所述，PBT 的高耐熱性和優異的電氣性能使其成為廣泛用於電氣和電子元件的材料。

PA66的應用

填充增強 PA66 比 PBT 表現出更高的機械強度和耐熱性，使該材料成為需要極高耐熱性和強度的應用的常見選擇，包括電氣和電子部件以及汽車結構部件。由於PA66材料具有良好的滑動性能，因此常用來製造需要表現出高耐熱性的運動部件。

最終，PBT 和 PA66 的材料特性非常相似，每個材料製造商都開發了自己的材料牌號系列，其中上述優點得到增強，或上述缺點得到緩解。因此，對於給定應用的材料的正確選擇通常必須根據具體情況來確定。

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6．全球暖化與PBT

從生物質材料中獲取 PBT 成分（對苯二甲酸和 1,4-丁二醇）的技術是目前研究工作的重點。此外，聚酯可以透過相對簡單的程序聚合的事實表明，設計高性能回收系統的可能性很大，該系統能夠回收僅含有少量污染物或異物的廢物。

專欄：聚酯的眾多品種

如上所述，聚酯是透過將二元醇與二價有機酸結合來生產的。可以透過多種方式選擇哪種醇與哪種有機酸結合，從而產生各種不同的聚酯材料，其性能總結在表2中。
PBT由脂肪醇和含有芳香環的酸合成。這將 PBT 歸類為半芳香族聚酯，其芳香環具有高耐熱性和良好的電氣性能。廣泛用於製造纖維、薄膜和瓶子的 PET 也屬於這一類。
聚酯也用於製造熱塑性彈性體：分子中同時含有易變形軟鏈段和抗變形硬鏈段的嵌段共聚物。在聚酯基熱塑性彈性體（也稱為熱塑性共聚酯或TPC）中，硬段通常是芳香族聚酯（通常是PBT），而軟段通常是聚醚（通常是PTMG），從而確保了優異的耐熱性。
當用於製造聚酯的酸和醇都是脂肪時，所得聚酯是可生物降解的。聚乳酸（PLA）是作為環保材料而引起人們強烈興趣的樹脂的一個例子。
另一方面，當用於製備聚酯的酸和醇都是芳香族時，所得聚酯可能表現出液晶行為。液晶聚酯（LCP，也稱為液晶聚合物）具有極高的耐熱性。當材料的熔點接近材料開始分解的溫度時，材 料變得難以模製成特定形狀，但可用作耐熱高性能材料或用作纖維材料。
分子鏈中含有雙鍵的聚酯稱為不飽和聚酯。不飽和聚酯中的雙鍵可以引起分子鏈之間的交聯，產生熱固性塑料，廣泛用作建築和造船行業大型模製部件的材料。

由佐藤功根據以下文件等創建。
什麼是聚酯纖維？ – 樹脂塑膠材質環境協會（jushiplasty.com）
飽和聚酯樹脂手冊，由木一夫編輯 – 日刊工業新聞 –
聚酯樹脂手冊，瀧山榮一郎/作者 – 日刊工業新聞 –
脂肪族聚酯的結構與生物降解性，Masatsugu Mochizuki/作者 – 日本纖維學會紡織工業 –

（作者：佐藤功技術室）

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