PBT的湿热老化性能研究(二)*

马 玫，雷祖碧

(广州合成材料研究院有限公司，广东广州510665)

研究聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料水解性能的变化除了通过测定端羧基含量的化学方法，以及检测材料物理性能(如拉伸、冲击、弯曲等)［1－2］变化的力学方法，还可以通过热分析的方法，如热失重来实现。热失重分析方法具有取样少、精度高的优势，特别适用于监测材料在实际应用过程中的变化。本文采用热失重的方法，通过计量PBT材料失重2%时对应的失重温度，评估PBT材料的湿热老化程度;并同步与PBT材料的力学性能作对比，发现有较好的相关性。

1 实验部分

1.1 原料及设备

PBT，1100、1200，长春;玻纤，泰山;十溴联苯醚、三氧化二锑、抗氧剂市售。

双螺杆挤出机，HT－30，南京橡塑机械厂;注塑机，BT－80V－I，广州博创有限公司;恒定湿热试验箱，SHR0.05，上海上器集团试验设备有限公司;立式压力蒸汽灭菌器，LS－B35L－Ⅱ型，江阴滨江医疗设备有限公司;真空干燥箱，DZF－6090，上海一恒科技有限公司;液晶电子拉力试验机，XLD－10，承德市金建检测仪器有限公司;悬臂梁冲击试验机，XJU 5.5，承德德盛试验机厂;热失重分析仪，TG209 F3，NETZSCH。

1.2 试样制备

PBT1100、1200树脂分别用注塑机，按要求制作标准样条，获得1100、1200样品;选用PBT1200树脂与适量的抗氧剂混合，并添加20%的玻纤经双螺杆挤出机造粒，并用注塑机按要求制作标准样条，获得加纤样品;选用PBT1200树脂与适量的抗氧剂、20%的阻燃剂混合，并添加20%的玻纤经双螺杆挤出造粒，并用注塑机制作标准样条，获得阻燃加纤样品，该样品的阻燃性能达到V－0(0.8mm)。

1.3 样品处理

根据不同的老化条件，对样品实施老化，并对定期取出的样品进行真空干燥(50℃ ×24h)，经状态调节后测试。

1.4 性能测试

弯曲性能按GB/T 9341;拉伸性能按GB/T 1040测试;悬臂梁缺口冲击强度按GB/T 1843测试;热失重测试在氮气气氛下，升温速度10K/min。

2 结果与讨论

2.1 选用失重2%对应温度表征PBT材料湿热老化

热重分析法是使样品处于一定的温度程序(升/降/恒温)控制下，观察样品的质量随温度或时间的变化过程。图1是1100样品经98℃ ×100%RH老化前后的TG截图，从图1中可知，五个样品的失重曲线很贴近，它们的热分解温度基本一致，在375℃ ～377℃之间，因此不能根据热分解温度来判断PBT材料是否已经老化。

根据PBT材料的失重，计算不同失重量对应的温度，列于表1。可以发现，材料的老化首先表现在早期失重的差别上。从表1的数据可知，1100样品在98℃ ×100%RH的老化环境中，1～3天的样品失重2%对应的温度非常接近，可以认为材料仍能保持良好的性能，但在7～14天的失重温度急剧下降，最大温差达到15.6℃。说明1100样品的材料有变化，导致热稳定性能急剧下降。比较1100样品同期的样品物性，见表2，老化14天后，材料的弯曲、冲击、拉伸的性能下降，低于原始值50%。可见考察初始失重对应的温度，特别是失重2%时对应的温度是研究PBT老化的一个可参考的因素。

图1 PBT 1100不同老化时间的TG截图Fig.1 TG of PBT 1100 sample in different aging time

表1 1100 PBT失重对应的温度Tab.1 The corresponding temperature of weightlessness 1100 PBT

表2 1100 PBT的力学性能Tab.2 Mechanical properties of 1100 PBT

2.2 热失重法表征不同PBT材料的湿热老化

把上述1200、加纤、阻燃加纤三种PBT样品，在98℃、相对湿度100%的湿热箱中进行老化实验，按周期取出并进行测试，结果见表3。

表3 PBT失重2%对应的温度及力学性能Tab.3 The 2%weightlessness corresponding temperature and mechanical properties of PBT

续表3

通过表3对各种PBT材料湿热老化性能的对比，可以发现各种PBT材料2%失重对应温度与材料物理性能相关，特别是与PBT材料的拉伸、弯曲性能变化有较好的相关性。随着材料2%失重对应温度的下降，材料的拉伸、弯曲性能也相随下降。

2.3 热失重法表征PBT不同条件的湿热老化

对PBT 1100树脂采用不同的老化温度或湿度，按一定的周期检测老化前后的性能，见表4。

表4 1100PBT的不同老化性能Tab.4 The properties of different aging conditions 1100 PBT

即使是不同的湿热老化条件，PBT树脂的2%失重对应温度会随时间发生相应的变化。从上述各表中数据分析，当该温度的变化大于10℃时，可判断认为材料的个别物理性能失效(性能下降低于50%)。

3 结论

(1)通过热失重法，计量PBT材料失重2%时对应的失重温度，可有效评估PBT材料的湿热老化性能变化。

(2)PBT材料失重2%时对应的失重温度变化与PBT的拉伸、弯曲性能变化有较好的相关性。

(3)当PBT材料失重2%对应的失重温度变化大于10℃时，PBT材料的力学物性也会发生重大变化，下降超过一半。

［1］沈洁.PBT端羧基含量测定方法的优化［J］.合成纤维工业，2004，1(27):59 －60.

［2］胡战洪，蔡泽发，苏玉珍，等.光缆用PBT松套管材料的热水解性能的实验研究(二)［C］.2004年光缆电缆学术年会论文集，2004:55－58.

［3］刘丛敏.测定聚酯切片端羧基含量影响因素探讨［J］. 河南化工，2008，11(25):49－51.