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高性能聚合物

Ultradur® HR——湿热环境专用聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)

使用寿命长 适应严苛环境

带有 HR(抗水解)后缀的Ultradur® 系列产品的主要特性是聚对苯二甲酸丁二酯 (PBT) 聚合物在高温和水的环境下具有极强的抗性。

与聚酯中的水(即使只存在于空气湿度中)接触,也会导致聚合物链产生水解分裂,最终降低材料性能,在高温环境下尤为如此。

Ultradur® HR 以标准聚对苯二甲酸丁二酯为基础,与高效添加剂相结合,最大程度抑制水解降解,从而大幅延长零件使用寿命。

巴斯夫推出了一系列 HR改性 Ultradur® 品牌材料。此类材料具有高抗水解性,也对产品加工大有助益。该系列产品中包括以下含 15% 玻璃纤维增强材料 (G3) 或含 30% 玻璃纤维增强材料 (G6) 的 Ultradur® 产品:

  • Ultradur® B4330 G3 HR nc
  • Ultradur® B4330 G6 HR nc
  • Ultradur® B4330 G6 HR 黑色15045 (激光打标)
  • Ultradur® B4300 G6 HR nc
  • Ultradur® B4300 G6 HR 黑色 15116

Ultradur® B4300 G6 HR 和 B4330 G6 HR 两个产品组的抗水解性极具市场竞争力。B4330 G6 HR 系列产品的冲击性能已经成功改良。在因碱性介质造成应力开裂威胁的情况下,更能突显冲击性能改良的优势。碱性介质可能在金属腐蚀过程中形成。

日益增长的塑料应用需求

对于车用电子设备中的关键应用来说,较长的使用寿命和可靠性属于最基本的要求。一般来说,现代电子元件的平均工作温度可能会因不同因素(如紧凑设计)而升高。

同样地,车用零部件也很有可能会接触到传动系统散发出来的废热。通常来说,塑料零件应适应地球上所有气候条件,即使是在潮湿而炎热的环境下。

如果要在路上洒水和使用除冰盐,会提高对塑料的要求。因此,如果要将不具备改良抗水解性的聚对苯二甲酸丁二酯投入实际应用,其应力水平和持续时间是决定该应用可行性的关键性因素。

目前,汽车行业涉及的多种塑料应用规范包括在高温高湿环境或在多变气候条件下进行测试。这些测试项目需采用 HR改性聚对苯二甲酸丁二酯才能通过。

Ultradur® HR 可以应用在汽车电子原件中,如:

  • 控制设备的外壳和盖子
  • 传感器
  • 插入式接头

工艺稳定的耐水解 Ultradur® HR 

如果聚对苯二甲酸丁二酯遭受水解破坏,则会影响强度、弹性和冲击强度等重要材料性能。此图将以抗拉强度为例,为您展示Ultradur® HR 品牌产品的 HR 改性对持续使用状态所带来的积极效果。

在实验中,除在储存初期轻微受条件影响外,材料的拉伸强度始终保持稳定状态。然而,在测试进行到三分之一阶段,未经 HR 改性处理的参比材料出现明显损坏,性能也有减弱。

在 USCAR2 测试条件下,聚对苯二甲酸丁二酯损坏的速度加快,尤其在 3 级至 5 级的较高测试级别。在相关测试中,受测组件会被反复放入潮湿和高温环境中 40 次。每当放入潮湿环境时,组件就会被调湿,吸收大量水分达到饱和状态;之后进入干热环境,模拟完全受潮部件快速升温的状态。

组件在高温环境中会加速发生水解损坏,这是因为组件无法迅速将之前吸收的水分释放掉。

在最高级测试(5 级)中,峰值温度达到 175°C。仅稳定性极其优异的 注入Ultradur® B4330 G3 HR 之类的PBT材料性能无明显受损,并能坚持到测试结束(40 次循环测试)。稳定性较差的产品在过程中会出现明显损坏,未经稳定的产品,在实验结束前的很早阶段就被破坏。

一般来说,可用于提高耐水解性的添加剂也能够影响流动性能。具体而言,添加剂还有提高熔融粘度的能力。在正常加工温度条件下,效果将随滞留时间增长而增强。零件的不良表面斑点(即称为大理石效果)是这种影响的无害性后果。

在极端情况下,热流道可能出现阻塞,由此必然导致生产中断,并产生高昂的模具和注塑机清洗开销。

 

Ultradur® HR 的性能被优化,使得熔融粘度尽可能保持稳定,即使滞留时间较长,也不会受到影响,为保证加工质量、顺利完成工艺处理提供了理想条件。

ultradur_hr_test bars_en.jpg

除耐水解性出色以外,Ultradur® B4330 G6 HR 也表现出极高的耐碱性介质(应力开裂诱因)能力。应力开裂所致的损坏会沿新产生的微细裂纹逐渐扩散加深。出现该情况后,很快会造成宏观裂缝。

与整个零件中常见的纯水解老化现象不同,该类材料主要会因应力开裂而发生局部外观变化,受限于裂纹表面。实际上,仅有少数诱发裂纹介质能够导致零件(局部)故障,例如在金属腐蚀过程中形成关键碱性环境。

主要风险在于直接与金属接触的塑料零件。在实验室中,我们将试验棒夹在弯曲装置上,并为试验棒涂上苛性钠溶液,通过这种方式模拟应力开裂介质造成的应力。在此类条件下,未经过抗碱性改良的试验棒均彻底断裂,即使试验时间很短,也会发生同样的情况。

由于应力开裂现象可能会与水解破坏无关,采用 HR 改性聚对苯二甲酸丁二酯制成的试验棒也有可能无法顺利通过苛性测试。最大耐碱性的决定性因素是类似 Ultradur® B4330 G6 HR 产品中所含的附加特性。

根据研究经验显示,凡在实验室中通过苛性测试且测试结果良好的材料,往往在实际中应用中也能表现出优质性能。因此,这些材料可在关键环境条件下为零件提供所需的可靠性。

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