聚对苯二甲酸丁二醇酯的注射成型技术

聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名称Polybutylene terephthalate，简称PBT，属于聚酯系列，是由1.4-丁二醇（1.4-Butylene glycol）与对苯二甲酸（PTA）或者对苯二甲酸酯（DMT）缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂，它与PET一起被统称为热塑性聚酯或饱和聚酯。PBT是一种新型的工程塑料，具有综合性能优良、成本低、成型加工容易等优点，主要用于机械、电子电气、仪器仪表、化工和汽车等行业；缺点是阻燃性差、韧性低，因此必须对PBT进行改性，如加入阻燃剂和玻璃纤维等，其中用玻璃纤维进行增强的品级占PBT的70%以上。

1.工艺特性

（1）结晶性 PBT是结晶型塑料，具有明显的熔点，熔点为220～230℃，结晶度可达40%。

（2）熔体特性 熔体粘度对剪切速率敏感，因此在注射成型时，提高注射压力可增加熔体流动性。

（3）流动性 PBT在熔融状态下的流动性好，粘度低，仅次于尼龙，因此易于成型薄壁、形状复杂的制品，但要注意在成型时易出现流延现象。

（4）收缩率 PBT有较大的收缩率和收缩率范围，且在不同方向的收缩率差别较其他塑料更明显。

（5）吸湿性 由于PBT中含有酯类基团，高温下水分的存在将使其水解，所以在成型加工之前，必须进行干燥处理。

（6）脱模特性 纯PBT的伸长率可达200%，因此带有较小凹陷的制品可以强制脱模，但用玻璃纤维或填料填充后，其伸长率大为下降，在制品中如有凹陷就不能实施强制脱模。

（7）其他 PBT成型加工温度范围较窄，冷却时结晶很快，加之流动性好，特别适于快速注射。

受结晶、工艺、模具等因素的影响，PBT在成型过程中易呈现各向异性，使制品出现翘曲、扭曲等问题，因此需注意选择合理的工艺条件以及模具设计。

2.对成型设备的要求

PBT的注射成型可采用柱塞式或螺杆式注射机，其中又以单螺杆注射机最为常用。对于小型PBT制品，柱塞式注射机也可满足要求。采用单螺杆注射机时，一般采用三段式渐变型螺杆，长径比L/D为（15～20）∶1，压缩比为（2～2.5）∶1。三段分布情况为：均化段20%～30%、压缩段20%～30%、加料段50%～60%，螺杆行程为0.8～1.0D（D为螺杆直径）。为了避免塑化时PBT熔融物料溢出喷嘴，应采用自锁式喷嘴，其中以液压自锁式喷嘴为宜，并配有加热控温装置。如采用直通式喷嘴，则要求喷嘴孔径不要太大，而且控温要精确灵敏。制品的用料量（包括浇口、流道）应控制在设备额定最大注射量的30%～80%（阻燃级树脂为50%～80%），不可用大设备生产小制品，以免物料在机筒内停滞过久而导致制品性能下降，甚至引起阻燃剂分解和制品变色。在成型阻燃级PBT时，应选用经防腐处理过的螺杆和机筒。

3.制品特点

PBT和玻璃纤维增强PBT都有很好的流动性，因此制品壁厚不宜太厚，通常为1～3mm，因为壁厚太厚的制品不仅延长成型周期，而且还会增加制品的收缩率。为了防止制品因收缩不均而出现翘曲变形，壁厚应尽可能均匀。

PBT对缺口很敏感，故制品中尽量避免出现缺口和锐角，对所有转角处（包括厚薄连接处）都应采用圆弧过渡连接，圆弧的半径R须大于1.0mm。

4.模具结构

（1）浇口与流道 点浇口和潜伏浇口的剪切作用大，能降低PBT熔体的表观粘度，有利于成型，是经常采用的浇口形式，浇口直径以偏大些为好。浇口最好正对型芯，这样可以避免喷射，并使熔体在型腔内流动时回补最小。否则制品容易产生表面缺陷，并使性能劣化。

在可能的情况下流道以短粗为佳，以圆流道效果最好。一般改性和未改性的PBT均可用普通流道，但玻璃纤维增强PBT应用热流道成型才能有好的效果。

喷嘴孔一般要扩展成大于1°的锥形，以防止脱模时拉断喷嘴凝料。

（2）脱模斜度 未改性PBT的成型收缩率较大，在1.7%～2.3%之间，在设计模具时必须充分考虑脱模斜度，最小脱模斜度应不低于40′，一般是在40′～1°30′之间。

（3）排气 PBT的熔体粘度低，流动性好，在成型中易出现因排气不良而造成充模不佳、熔接痕明显、物料灼伤等问题，因而在模具中需开设排气孔或槽。排气孔、槽的深度不可超过0.025mm，不然会造成溢边。

（4）模具的冷却 模具的冷却很重要，要很好地设计模具的冷却腔道以减小制品的弯曲。热量的散失一定要快而均匀，建议模具冷却腔道的直径最小为10mm。

（5）其他 PBT模具还需设置控温装置，模具最高温度不能超过100℃。成型阻燃级的PBT时，模具表面要镀铬、镀镍或进行氮化之类的防腐处理。

5.原材料处理

PBT在吸湿状态下受热时，酯键会发生水解，从而使树脂降解，尽管其吸水率一般只有0.2%～0.3%，但高温下的允许含水率约为0.03%，所以树脂在成型前必须进行干燥。若用鼓风烘箱干燥，当料层厚为30mm时，推荐干燥条件为130℃，不少于3h，120℃时，不少于5h；如果用吸湿干燥器干燥，建议条件为150℃，2.5h。为了防止加料斗中已干燥合格的物料再吸收水分，成型时宜用保温料斗，在80～100℃保温即可，如无保温料斗，推荐在料斗上方用红外灯烘烤，以防止吸湿，如无任何防潮措施，干燥后在空气中停流不要超过1.5h。

6.注射成型工艺条件

（1）机筒温度 PBT的熔融温度为220～275℃，分解温度为280℃，最适宜的机筒温度为230～270℃，此温度范围内有良好的成型加工性能。温度低于230℃，物料不能充分熔融，缺乏流动性；高于270℃，容易使物料发生热老化现象，从而使制品的韧性下降，但色泽不会发生明显变化。阻燃级PBT的机筒温度应比普通PBT低10～20℃，玻璃纤维增强PBT控制在230～260℃（视玻璃纤维含量不同，稍有变化，玻璃纤维含量高时，加工温度要适当提高，但不宜超过260℃）。喷嘴温度应低于机筒前段温度5～10℃。(www.xing528.com)

（2）模具温度 PBT易于结晶，即使在常温下结晶也很快，故模具温度不需要太高，未增强PBT控制在60℃左右，增强PBT控制在80℃左右，最高模具温度不超过100℃。模具各部位的温度差不超过10℃，如果成型尺寸精密的制品，模具温度的波动幅度不应大于4℃，否则不仅影响注射充模，而且还会影响制品的尺寸稳定性。

（3）注射压力 PBT熔体粘度低，流动性好，适宜采用中等程度的注射压力，一般为50～100MPa，玻璃纤维增强PBT为80～100MPa。注射压力随厚度的增大而增大，但不能超过100MPa，否则易使制品出现溢边，增加制品的脱模难度或损伤模具。

（4）保压压力 保压压力为注射压力的1/2～2/3。

（5）塑化压力 塑化压力一般为注射压力的10%～15%。

（6）螺杆转速 螺杆转速不宜超过80r/min，一般在25～60r/min之间。

（7）注射速度 PBT的结晶速度相当快，要求注射速率要高，以免熔体表面冻结，使远离浇口处出现熔接线或开裂。

（8）成型周期 一般情况下为15～60s，依制品壁厚和形状大小而定。

PBT注射成型工艺条件见表4-46，增强PBT典型制品的注射成型工艺条件见表4-47。

表4-46 PBT注射成型工艺条件

表4-47 增强PBT典型制品的注射工艺条件

7.注意事项

（1）开机与停机 在生产之前，除了将机筒温度加热至规定温度以外，还应将机筒内的剩料排空，换入新料才能进入正常生产。

在成型过程中，当需作短时间（一般指30min以内）停机时，应将机筒温度降至200℃左右方可停机。停机时间超过30min时，应先将机筒内的熔融料排出，并用HDPE或PP顶出残存料。总之，在加工温度下，不能让PBT（特别是阻燃品级的PBT）在机筒中长时间停留，也不能有过热现象发生，否则PBT会降解，影响产品质量，甚至还会分解出腐蚀性气体，损坏机器和模具，若分解严重时，应拆机清洗。

（2）再生料的使用 对于干净整洁、无变色和降解物质存在的且再生次数在5次以内的PBT再生料，可用于要求不高（即不承受高机械载荷）的制品中。当对制品质量有一定要求时，再生料可与新料混合后使用，再生料与新料之比应视不同情况控制在25%～75%之间，再生料在使用之前应按要求进行干燥处理，混合料也应如此。

（3）脱模剂的使用 PBT的脱模性较好，对金属的粘附力不大，一般情况下无需脱模剂即可顺利脱模。对于形状复杂、脱模有困难的制品，可选用有机硅类的脱模剂，但用量应很小，否则会影响制品的表面质量。

（4）制品后处理 一般情况下，PBT制品无需后处理，只有对制品的尺寸稳定性有较高要求时，才作适当的后处理。后处理方法是在120℃下处理1～2h，然后缓慢冷却至室温。

8.PBT注射成型中常见的不良现象、产生原因及解决的方法（见表4-48）

表4-48 PBT注射成型中的不良现象、产生原因及其解决方法

（续）

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