簡介

PBT塑料是指聚對苯二甲酸丁二醇酯為主體所構成的一類塑料

聚對苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalate)，又名聚對苯二甲酸四次甲基酯。簡稱PBT。它是對苯二甲酸與1,4-丁二醇的縮聚物。PBT和PET一起被稱為熱塑性聚酯。

工藝特點

PBT注塑之前一定要在110~120℃的溫度下干燥3小時左右，成型加工溫度為250~270℃，模溫控制在50~75℃為宜。因該料從熔融狀態(tài)一經(jīng)冷卻，則會立即凝固結晶，故其冷卻時間較短;若噴嘴溫度控制不當(偏低)，流道(水口)易冷卻固化，會出現(xiàn)堵嘴現(xiàn)象。若料筒溫度超過275℃或熔料在料筒中停留時間超過30分鐘，易引起材料分解變脆。PBT注塑時需用較大水口進膠，不宜使用熱流道系統(tǒng)，模具排氣要良好，宜用"高速、中壓、中溫"的條件成型加工，防火料或加玻纖的PBT水口料不宜再回收利用，停機時需用PE或PP料及時清洗料管，以免碳化。

行業(yè)資訊：

離子液體在聚合物阻燃中的研究進展

離子液體(IL)是以離子形式存在的液體，定義為100℃以下或者室溫下以液體形式存在的鹽，被認為是一種綠色的溶劑和催化劑。歷史上第一個離子液體被認為是1914年由PaulWalden制得的硝酸乙基銨{[C2H5NH3][NO3]，EAN}。

離子液體由有機陽離子和有機或無機陰離子組成，可以通過調節(jié)不同的陰離子和陽離子組成制備不同的離子液體。因獨特的理化特性，離子液體被廣泛應用于合成催化、脫硫吸附、生物質轉化、生物醫(yī)藥和電池電容器等眾多領域，具有強大的應用潛能力。

根據(jù)陽離子的不同，離子液體可分為咪唑鹽、鹽、季銨鹽、季鹽、烷鹽和鹽類。根據(jù)陰離子的不同，離子液體可以分為三氯化鋁型、非三氯化鋁型及其他特殊類型。

根據(jù)功能化官能團的不同，離子液體可分為羥基類、羧基類、醚基類、酯基類、氨基類、磺酸基類、烯基類、芐基類、腈基類和胍類。根據(jù)陽離子是否具有可用質子，離子液體又可分為質子性(適用于燃料電池)和非質子性(使用于鋰電池和超級電容器)。

根據(jù)理化特性的不同，離子液體還可以分為以下幾個大類：任務特定的離子液體(功能化離子液體)、手性離子液體、可切換的極性溶劑離子液體、生物離子液體、聚離子液體、含能離子液體、金屬離子液體和負載型離子液體。

離子液體的特性有以下幾點：

(1)通常離子液體的密度比有機溶劑和水高，黏度也高于常規(guī)溶劑。

(2)由于陰陽離子強烈的分子間庫侖力，離子液體的蒸氣壓非常低，具有低揮發(fā)性(被用作常規(guī)揮發(fā)性有機溶劑的替代品)和不易燃的特點，而且其分解溫度很高，具有良好的熱穩(wěn)定性。

(3)離子液體具有電化學穩(wěn)定性，有較寬的電位窗口。

(4)離子液體可以通過調節(jié)陰離子和陽離子的組成來改變其結構，因此具有“可設計性”。

離子液體應用于阻燃的可行性分析：

絕大多數(shù)離子液體的熱分解溫度集中在170~430℃，較高的熱分解溫度，使其添加到聚合物中提高了復合材料的熱穩(wěn)定性。

陰離子為鹵素離子、四氟硼酸根離子和六氟磷酸根離子等的離子液體中含有鹵素、氮、磷、硼等阻燃元素，為其發(fā)揮阻燃作用提供了可能。

離子液體對Friedel－crafts烷基化等反應有催化作用，如果聚合物在分解的過程中發(fā)生此反應，離子液體可以改善殘?zhí)亢�，并可能降低煙氣產(chǎn)生。

此外，離子液體的結構可設計性也為其阻燃改性提供了基礎：一是通過結構設計可以將更多的阻燃元素引入其中，二是引入易成炭結構單元，促進炭層產(chǎn)生從而阻止熱量和氣體交換。

以下通過對近幾年關于離子液體應用于阻燃領域的報道進行梳理，主要圍繞離子液體單獨添加阻燃聚合物、離子液體協(xié)效阻燃聚合物、離子液體阻燃其他種類材料等方面展開。

一、離子液體單獨添加阻燃聚合物

1 .商品化離子液體

離子液體目前已經(jīng)從實驗室研究轉為商品化生產(chǎn)，國內(nèi)外很多公司都可以提供商品化離子液體，而且越來越多的化工企業(yè)開始涉足離子液體領域。

Chen等將商品化離子液體1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽(EMIMPF6)添加到熱塑性聚氨酯彈性體(TPU)中，研究了其對燃燒和熱降解相關性能的影響。

發(fā)現(xiàn)EMIMPF6可以催化體系在低溫下分解形成碳層，在減少可燃氣體的釋放同時大大增加CO2不燃氣體的產(chǎn)生，表現(xiàn)出良好的阻燃和抑煙性能。

Sonnier等制備了基于不同含量含磷離子液體(IL169)交聯(lián)的環(huán)氧樹脂(EP)，發(fā)現(xiàn)聚合物的可燃性顯著降低，這是因為離子液體中含有的磷促進炭化形成炭層，改善了炭的石墨化和熱氧化穩(wěn)定性。

Zhu等將1－乙烯基－3－乙基咪唑四氟硼酸酯離子液體單體與聚二乙烯基苯作為交聯(lián)劑，通過溶劑熱法和冷凍干燥制備離子液體基多孔聚合物(PDVB－BF4ILs)，具有良好的隔熱性能和高效的阻燃性。

Szadkowski等使用兩種商品化咪唑酰亞胺離子液體(AMIMTFSI和BMIMTFSI)作為分散劑，加入到填料為珍珠巖和蛭石的乙丙橡膠中，得到的離子液體不僅對交聯(lián)過程有催化作用，而且可以顯著改善復合材料的阻燃性，降低其可燃性。

2.合成新型離子液體

離子液體具有“可設計性”，因而可以根據(jù)需要合成新的離子液體。合成一種新型離子液體也是近年來的一個重要研究方向，在賦予聚合物阻燃性能的同時可以改善其他性能，制備多功能性的聚合物復合材料。

Shi等合成了一種由9，10－二氫－9－氧雜－10－磷雜菲－10－氧化物(DOPO)改性的咪唑陽離子和甲基磺酸根陰離子組成的新型含磷無鹵離子液體 {[Dmim]Tos}作為EP的阻燃劑，發(fā)現(xiàn)其可以抑制EP的燃燒，能夠發(fā)揮凝聚相和氣相的阻燃作用，也會促進EP的固化，具有良好的機械性能、熱性能和透明性。

二乙氧基磷�；�

Xiao等合成一種名為1－乙烯基－3－(二乙氧基磷酰基)－丙基咪唑溴化物的離子液體用作EP的阻燃添加劑，離子液體不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能，而且顯著提高了復合材料的機械性能，具有出色的增強作用。

Xu等合成了咪唑二苯基次膦酸酯(IDPP)離子液體，作為兩種EP(雙酚A二縮水甘油醚型和四縮水甘油酰胺型)的潛在固化劑，表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性和阻燃性。

EP復合材料的極限氧指數(shù)(LOI)明顯提高，UL－94燃燒可達到V－0等級，因其在固化性能、熱穩(wěn)定性、阻燃性和介電性能等各方面的優(yōu)異表現(xiàn)，有望應用于電子電氣和復合材料制造領域。

二、離子液體協(xié)效阻燃聚合物

1.離子液體復配傳統(tǒng)阻燃劑

阻燃劑的復配技術是聚合物阻燃的常用手段，復配組合不僅能發(fā)揮各組分的優(yōu)勢，而且能優(yōu)化配方得到更好的社會經(jīng)濟效益。復配也可以在阻燃機理上顯示出更好的效果。有研究表明，離子液體與一些傳統(tǒng)阻燃劑復配有一定的協(xié)同阻燃效果。

Chen等使用離子液體1－乙基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽{[Emim]PF6}作為催化協(xié)效劑，與次磷酸鋁(AHP)組合制備TPU復合材料，體系的阻燃性能得到明顯提高，LOI提升至37．75％，UL－94測試達到V－0等級。

[Emim]PF6在催化AHP分解提高體系熱性能時，也降低了熱量釋放和煙氣產(chǎn)生，協(xié)同。

Yang等合成一種新型含磷離子液體{[PCMIM]Cl}與聚磷酸銨(APP)組成膨脹型阻燃劑制備聚丙烯(PP)復合材料，研究發(fā)現(xiàn)，[PCMIM]Cl和APP有明顯的協(xié)同作用，增加了PP的熱穩(wěn)定性并促進成炭，提高了復合材料的阻燃性和抗融滴性。

此外，[PCMIM]Cl還可作為潤滑劑和增容劑改善復合材料的加工性能和機械性能。

He等設計了基于單臂多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)的離子液體[bel－POSS][PF6]，并與碳材料(碳納米管和氧化還原石墨烯)復合應用于聚苯乙烯(PS)微孔發(fā)泡復合材料，發(fā)現(xiàn)材料的熱釋放和煙氣釋放均有降低，二者可實現(xiàn)協(xié)同阻燃作用。

Maka等將離子液體與碳納米管或石墨烯復配制得EP納米復合材料，其中離子液體起著納米填料分散介質、催化固化劑和阻燃添加劑的作用，離子液體的存在可以提高復合材料的LOI。

2.離子液體改性無機粒子

目前，各種各樣的無機粒子都被用于聚合物的阻燃，但單純的無機粒子不能直接作為阻燃劑，對無機粒子的改性可以顯著提高其阻燃效果。功能化離子液體也為其改性無機粒子提供了可能。離子液體改性無機粒子提高了填料與基體之間的相容性，同時也發(fā)揮了協(xié)效阻燃作用。

Ding等用1－n－十四烷基－3－羧甲基咪唑氯化物{[C14cim]Cl}離子液體改性氫氧化鎂，并通過熔融共混制備LLDPE復合材料，[C14cim]Cl的存在促進殘?zhí)慨a(chǎn)生并抑制融滴，賦予材料良好的阻燃性能，還可以作為潤滑劑和增容劑，提高材料的加工和機械性能。

三聚氰胺

Li等采用1－丁基－甲基咪唑六氟磷酸鹽{[BMIM]PF6}離子液體改性三聚氰胺阻燃聚氨酯硬質泡沫，與未改性相比，復合材料的相容性得到改善，熱分解溫度升高，熱釋放減少，阻燃性能明顯提高。

Cai等將1－烯丙基－3－甲基咪唑氯化物離子液體官能化的黑磷納米片(IL－BP)添加到TPU中，增強了復合材料的阻燃性能和機械性能，IL的引入增強了界面的相互作用。

Hu等將三(1羥乙基3－甲基咪唑氯化物)磷酸酯(IP)離子液體與多壁碳納米管(MWNT)結合，形成功能化的MWNT并制得聚乳酸(PLA)復合材料。IP的催化炭化作用、MWNT的物理交聯(lián)作用以及兩者的協(xié)效作用，有效改善了復合材料的阻燃性能。

Wang等采用離子液體1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽干法改性新型核－殼雜化材料ACS＠BNCC，并制得聚氯乙烯(PVC)復合材料，離子液體和ACS＠BNCC二者的協(xié)同作用，提高了復合材料的LOI，并降低了熱釋放和煙氣釋放，顯示出優(yōu)異的阻燃和抑煙性能，同時離子液體增強了ACS＠BNCC和基體的相容性，進而顯著改善其機械性能。

3.有機－無機雜化材料

有機－無機雜化材料是近年來此材料領域最有潛力的研究方向之一。多金屬氧酸鹽(例如磷鎢酸、磷鉬酸等)在阻燃領域也有大量的研究。

基于多金屬氧酸鹽的離子液體作為一種有機－無機雜化材料結合了多金屬氧酸鹽和離子液體的優(yōu)點，應用于聚合物阻燃發(fā)揮著協(xié)效作用。

Huang等設計了一種由二苯基次膦基修飾的咪唑陽離子和磷鉬酸陰離子組成新型含磷氮離子液體，并改性金屬有機骨架材料(MOF)制得EP復合材料，因二者的協(xié)同作用，增強了復合材料的阻燃性能。

金屬有機骨架材料(MOF)

Xiao等通過將合成的含溴化物膦酸酯基離子液體與磷鉬酸進行陰離子交換，反應制得一種新型的基于離子液體的金屬－有機雜化物(PMAIL)，并將其引入EP體系。

PMAIL結合了離子液體和磷鉬酸的優(yōu)點，催化體系成炭并形成堅固的膨脹炭層結構，顯示出出色的阻燃性能和抑煙性能。

Zhang等通過直接沉淀法制備了具有不同長度烷基鏈的活性炭／磷鉬酸1－丁基－3－甲基咪唑(AC／PIL4)和活性炭／磷鉬酸1－十六烷基－3－甲基咪唑(AC／PIL16)，并用于改善PVC復合材料的阻燃性能和機械性能。

發(fā)現(xiàn)AC／PIL4和AC／PIL16促進PVC交聯(lián)并形成穩(wěn)定炭層，不僅有效地抑制了復合材料的燃燒和煙霧，還能增強其機械性能。

Chen等制備了一系列不同陽離子和不同陰離子的基于多金屬氧酸鹽離子液體(PIL)，并用于改性PP／膨脹型阻燃劑(IFR)復合材料，發(fā)現(xiàn)烷基較短的體系阻燃性能優(yōu)于烷基較長的體系，不同烷基長度也對體系的機械性能影響較大。

磷鉬酸離子液體雜化材料促進APP與PER反應，促進殘?zhí)慨a(chǎn)生，并形成致密且膨脹的炭層；PIL與IFR存在良好的協(xié)同作用，可以催化促進體系交聯(lián)成炭，提高材料的熱穩(wěn)定性，從而提高阻燃效果。

三、阻燃研究中離子液體和聚合物基體的種類

將文獻中涉及的離子液體種類和聚合物基體進行梳理，可以看出離子液體陽離子的種類以咪唑類為主，季類為輔，其他陽離子型離子液體少有阻燃研究。

離子液體的陰離子中，六氟磷酸根離子、氯離子、溴離子、四氟硼酸根離子研究較多，這和其中含有氯、溴、磷、硼等阻燃元素有一定的關系。

而聚合物基體方面，對EP和TPU的研究比較集中，離子液體在促進EP固化，提高TPU的熱穩(wěn)定性，以及改善體系分散相容性等方面有良好的效果。

四、離子液體阻燃其他種類材料

除常規(guī)塑料、橡膠等聚合物材料外，離子液體也被用于棉織物、木材和鋰電池電解質等領域，賦予其阻燃性能。

1.棉織物

Boukhriss等采用離子液體通過溶膠－凝膠法處理棉織物，在不改變其機械性能的同時，提高了棉織物的熱穩(wěn)定性和阻燃性能。

與其他陰離子相比，基于甲基咪唑陽離子與六氟磷酸根陰離子結合的離子液體具有的耐熱性和阻燃性。

2.木材

Miyafuji等選用1－乙基－3－甲基咪唑溴化物、1－乙基－3－甲基咪唑四氟硼酸酯和1－乙基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽三種不同的離子液體處理木材，經(jīng)過離子液體處理的木材顯示出更高的耐火性，這歸因于離子液體引起木材脫水產(chǎn)生殘?zhí)俊?nbsp;

3.鋰電池電解質

Bae等將基于1－丁基－1－甲基烷陽離子的不同離子液體添加到標準有機電解質中，發(fā)現(xiàn)1－丁基－1－甲基烷六是理想的離子液體，作為鋰離子電池的阻燃添加劑，具有良好的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性。

Guo等通過溶液流延法制備了由Li1．5Al0．5Ge1．5(PO4)3(LAGP)支撐的柔性復合離子液體凝膠聚合物電解質，研究發(fā)現(xiàn)其具有良好的熱穩(wěn)定性和不可燃性，因此可以賦予鋰電池更高的安全性。

Kim等采用基離子液體和碳酸鹽溶劑組成二元電解質，由于二者的協(xié)同效果，顯示出顯著的阻燃效果，同時具有相當?shù)碾娀瘜W性能。

Kuo等由酚醛EP合成低聚離子液體，并與PVDF－co－HFP和電解質溶液混合形成低聚離子液體型凝膠聚合物電解質，其LOI可達29％，具有熱穩(wěn)定性和不可燃性，同時具有高導電性、低界面電阻和長期耐久性，有望用于高安全性和高性能鋰離子電池。

Nakagawa等將可燃有機溶劑和不可燃室溫離子液體[N－甲基－N－丙基雙(三氟甲磺�；�)酰亞胺]的混合物作為一種鋰離子電池的新概念電解液，發(fā)現(xiàn)該混合電解質既不可燃，又具有良好的放電性能。

離子液體作為一種新型綠色溶劑，因其優(yōu)異性能被廣泛用于聚合物阻燃處理，可以起到分散劑、相容劑、交聯(lián)劑、固化劑、阻燃劑、抑煙劑和協(xié)效劑的作用，無論是單獨添加、復配協(xié)效或者改性其他粒子都顯示出優(yōu)異的阻燃性能。

離子液體近年來備受國內(nèi)外研究學者的關注，是一類前景十分廣泛的阻燃添加劑，但其在未來的發(fā)展也面臨著很多挑戰(zhàn)。

新型離子液體阻燃劑和基于離子液體的功能化改性將是其未來重要的研究方向，賦予阻燃聚合物復合材料更多優(yōu)異的性能將是未來的研究趨勢。同時，對于離子液體阻燃機理的研究也有待于進一步深化和探索。

工藝條件

干燥處理:這種材料在高溫下很容易水解，因此加工前的干燥處理是很重要的。建議在空氣中的干燥條件為120℃，6~8小時，或者150℃，2~4小時。濕度必須小于0.03%。如果用吸濕干燥器干燥，建議條件為150℃，2.5小時。[2]

熔化溫度:225~275℃，建議溫度:250℃ 。

模具溫度:對于未增強型的材料為40~60℃。要很好地設計模具的冷卻腔道以減小塑件的彎曲。熱量的散失一定要快而均勻。建議模具冷卻腔道的直徑為12mm。

注射壓力:中等(最大到1500bar)。

注射速度:應使用盡可能快的注射速度(因為PBT的凝固很快)。

流道和澆口:建議使用圓形流道以增加壓力的傳遞(經(jīng)驗公式:流道直徑=塑件厚度+1.5mm)�？梢允褂酶鞣N型式的澆口。也可以使用熱流道，但要注意防止材料的滲漏和降解。澆口直徑應該在0.8~1.0*t之間，這里 t是塑件厚度。如果是潛入式澆口，建議最小直徑為0.75mm。

PBT是在其主鏈上具有酯鍵的直鏈型熱塑性飽和聚酯，其化學名為Polybutylene Terephthalte，簡稱PBT，是與PET樹脂同類別的高聚物。

由于它具有高的熔點和結晶度，吸水率和熱膨脹系數(shù)也都很低，因此具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性。此外，還具有優(yōu)良的電絕緣性，由吸濕性引起的電性能的變化很小，絕緣電壓很高。

在PBT的聚集態(tài)結構中有結晶區(qū)和非晶區(qū)，因此，可以通過添加其它物質容易地對進行改性，賦予其各種功能�，F(xiàn)有難燃型品級、高速成型型品級、高抗沖擊型品級等賦予了各種功能的各種各樣的品級。

連接器、小型開關、電容器殼等電子部件，OA機械的鍵盤及VTR、電話機等的功能機械部件，車用電子部件，車門外部把手等汽車部件。還有，醫(yī)療機械，建筑材料，精密機械等廣泛地應用在我們的日常中的很多用品用具上。

特點;

非增強型品級強韌且富有柔性，抗脆性能力強。

有UL規(guī)格認定的難燃品級(94HB)和自熄性品級(94-V-0，V-2)，其電性能在熱塑性塑料中具值。

吸水性極低，在很寬的溫度和濕度范圍內(nèi)長期使用，也能保持優(yōu)良的電性能。

成型品的表面非常平滑，具有低的摩擦系數(shù)。由于產(chǎn)生的摩耗量小，適用于對摩擦磨耗性能有要求的用途。

使用過程中的尺寸變化非常小，是在成型穩(wěn)定性和尺寸精度方面非常優(yōu)良的高信賴性材料。

具有優(yōu)良的長期耐化學藥品性，常溫下，除強堿以外的藥品外，在其中長時間浸泡也幾乎沒有性能下降的現(xiàn)象發(fā)生。

不但是非增強型品級，增強型品級的流動性也非常好，成型加工性優(yōu)良。

通過采用與其它高分子進行相融合的技術，開發(fā)出了滿足各種性能要求的高分子合金。

性質	為高結晶性熱可塑性塑膠，熔點220~230℃，結晶速率比PET快。
優(yōu)點	1、機械性質安定抗張強度與抗張模數(shù)和尼龍相似 2、摩擦系數(shù)小有自潤性 3、吸水率低 4、電氣性質優(yōu)良 5、尺寸安定性良好 6、耐藥品性、耐油性
缺點	1、Tg(30℃)低，在荷重下H.D.T.為60℃ 2、抗沖擊強度不良，一般以玻纖補強為FR-PBT來使用
用途	電子電器:無熔線斷電器、電磁開關、馳返變壓器、家電把手、連接器、外殼汽車: 車門把手、保險桿、分電盤蓋、擋泥板、導線護殼、輪圈蓋工業(yè)零件:OA風扇、鍵盤、釣具卷線器、零件、燈罩

PBT 聚對苯二甲酸丁二醇酯化學和物理特性 PBT是最堅韌的工程熱塑材料之一，它是半結晶材料，有非常好的化學穩(wěn)定性、機械強度、電絕緣特性和熱穩(wěn)定性。這些材料在很廣的環(huán)境條件下都有很好的穩(wěn)定性。

PBT吸濕特性很弱。非增強型PBT的張力強度為50MPa，玻璃添加劑型的PBT張力強度為170MPa。玻璃添加劑過多將導致材料變脆。PBT的;結晶很迅速，這將導致因冷卻不均勻而造成彎曲變形。對于有玻璃添加劑類型的材料，流程方向的收縮率可以減小，但與流程垂直方向的收縮率基本上和普通材料沒有區(qū)別。一般材料收縮率在1.5%~2.8%之間。含30%玻璃添加劑的材料收縮0.3%~1.6%之間。熔點(225%C)和高溫變形溫度都比PET材料要低。維卡軟化溫度大約為170C。玻璃化轉換溫度(glass trasitio temperature)在22C到43C之間。由于PBT的結晶速度很高，因此它的粘性很低，塑件加工的周期時間一般也較低