电，已经变得和水、空气一样，成为人类生活不可或缺的一种资源。无论是居家生活，还是上班工作，人们几乎时时刻刻都离不开电。用电安全也因此变得至关重要。采用热塑性，特别是通用，制造各种电子电器的外壳或零部件、照明产品是目前比较普遍的现象，常用的塑料种类有PC、PA、、、PBT等。

作为最常见的工程热塑材料之一，改性PBT（聚对苯二甲酸丁二酯)因其出色的阻燃、高耐热性、易加工成型、耐有机溶剂好等性能，广泛应用于电子电器、家电、汽车等领域，是名副其实的用电安全“卫士”。

PBT主要应用领域

作为一种工程塑料，PBT的增长速度高于市场平均增长水平，其中约三分之一被用于汽车制造、电气工程与电子产业（如外壳、插座等），以及通用应用等领域。与其它工程热塑性塑料相比，PBT的年增长率高于平均水平，据卓创资讯数据分析目前全球PBT总产能约200万吨/年左右，国内PBT总产能约92万吨/年，国内PBT聚合厂家平均开工负荷约为81%以上，开工率较为稳定，2018年PBT行业再现产能扩张计划，预计产能增速高达20.22%。可预见未来国内PBT市场将逐渐转为弱势局面，处于高开工率、低需求阶段。这使其成为在经济上很吸引人的一类材料，也促使改性塑料生产商从技术上研究这种材料的深层次发展，从而帮助客户提高成本效益。

PBT的结构与性能

PBT的分子结构如图所示。PBT的分子链为线型结构，没有支链，结构规整，且结构单元相比T，有4个亚甲基-(CH2)-，分子链柔曲性更好，分子链排列更加规整，因此材料结晶能力高于PET，尤其在低温下结晶速度快，易于成型加工。分子链中空间位阻大的苯环和极性基团酯基，两者形成一个共轭体系，使分子链刚性增加。高温下，酯基使其易于水解而发生断裂，从而影响聚合物的性能[1]。

PBT的溶解度参数为10.8(J/cm3)1/2，与许多塑料相接近，所以其共混的范围比较广泛。另外，PBT的分子链末端含有羟基或羧基，其容易与环氧、酸酐、羧基或羟基等发生化学反应，在共混时可以与含有这些官能团的增韧剂更好地混合，与增韧剂的界面粘合性增强，从而达到更好的增韧效果。

PBT树脂具有优良的力学性能、良好的耐候性、低吸湿性、良好的电绝缘性等，但PBT仍存在一些不足，如其缺口冲击强度低、阻燃性不高、热变形温度较低、高温下尺寸稳定性差等。结合PBT优良的性能，针对其不足，对PBT的改性成为扩大PBT使用范围的重要手段。

PBT主要改性类型

PBT应用种类繁多，在实际应用领域，大部分的PBT都需要经过改性，才能满足相应的要求。PBT的主要的改性类型有：阻燃PBT、玻纤增强PBT和PBT共混合金。

1.阻燃PBT

PBT树脂容易燃烧，难以成炭，阻燃性均属于UL94HB级，需要加入阻燃剂以达到所需的阻燃级别。常用的阻燃剂有溴化物、锑化物、含磷阻燃剂等。阻燃PBT可能存在燃烧时产生烟雾、滴落、冲击性能低，甚至高温条件下表面析出等问题，影响到产品的电性能特性和外观。低聚物和高分子聚合物型阻燃剂、抗滴落剂的加入有利于上述问题的改善。出于环保方面的考量，各行业积极推进使用无卤阻燃PBT，其中磷系阻燃剂的研究与应用较为广泛。

2.玻纤增强PBT

纯PBT熔点高，但负荷热变形温度（1.82MPa）仅为54℃，且机械性能不如其他工程塑料。但玻璃纤维的加入赋予了PBT材料更高的强度和抗冲击性能。比如30%玻纤增强PBT的负荷热变形温度（1.82MPa）可提高至205℃，但玻纤的加入也存在一些不利影响，如降低材料流动性、造成材料某些部位产生各向异性、产品横纵收缩率差异大等等[2]。为了提高玻纤与树脂的相容性，一般会对玻纤表面进行包覆改性。尽管玻纤的加入有利于抑制材料的易燃性，但是并不能完全起到阻燃的效果，仍然需要经过阻燃改性。在GF-PBT中，卤系阻燃剂对材料力学性能影响较小，但会使材料密度增加。根据GF-PBT的流动性、长期老化性等不同需求，需要添加不同的阻燃剂。常用的高分子溴代类阻燃剂有溴化环氧树脂、溴代聚苯乙烯、溴代芳基丙烯酸树脂、四溴双酚A聚碳酸酯等。

3.PBT合金共混改性

PBT改性引进其他不同性能聚合物，可使共混组分在性能上实现互补，提高材料的综合性能。

以PBT/PET合金为例，PET的加入有利于加纤PBT产品光泽度的提高，但对于两者间的酯交换反应观点不一。有的观点认为，只有在严格的条件下，PBT与PET才能形成共聚物。有的观点则认为，PBT与PET共混时极易发生酯交换反应，生产嵌段或者无规共聚物，造成聚合物性能下降。

此外，针对PBT缺口敏感的缺点，常使用弹性体、聚乙烯和聚碳酸酯（PC）增韧PBT。（1）弹性体增韧PBT，有利于材料抗冲击性的提高。但弹性体含量增加会降低材料的模量，同时弹性体作为分散相，其相态颗粒尺寸与在连续相中的分散对聚合物的韧性影响较大。（2）少量的聚乙烯（约3%）可以提高PBT的韧性，含量增加会造成材料分层甚至性能下降[3]。（3）PC可以改善聚合物的冲击性能，同时可以提供低的收缩性、较好的尺寸稳定性和低负载下高的比热容。但PBT和PC两者在常规混合和模塑时，都会出现酯交换反应，产生共聚物，造成材料的热性能下降，材料变黄。

改性PBT的产品应用

改性PBT材料主要应用于电子电器领域，如继电器外壳及绕线轴、灯壳灯座、插座、光纤接头等，汽车制造领域如接线盒、点火系统零件、外门把手等。

以下围绕用电安全介绍几款PBT产品在不同行业的应用：

1.LED灯或节能灯外壳

在照明行业中，灯壳大部分使用的是增强阻燃PBT材料，其外观要求色泽通透或者遮光、表面光洁、无浮纤，性能要求阻燃3.2mm或1.6mm阻燃V0、耐高温、耐黄变效果好、机械性能良好，易于加工。

以金为例，针对客户的需求，金研发的灯壳产品分为色泽通透的增强阻燃PBT产品（TG15EX、TG25EX、TG30EX等）和遮光PBT产品（TGM20EX），其中遮光PBT（TGM20EX）可根据客户要求，遮光程度达到0.8mm产品不透光。以上两类产品均可用于全塑照明产品外壳和塑包铝照明产品外壳，产品如图所示。其中用于塑包铝照明产品的材料，可满足客户终端产品在-30℃~120℃环境下高低温循环测试200次~500次。

2.接插件

电子接插件产品主要以30%玻纤增强阻燃材料为主，也有15%玻纤增强或不增强阻燃的材料。金就电子接插件产品推出的TG30EX和TG15EX两款材料，其性能满足阻燃级别3.2mm或1.6mmV0，强度和韧性高，可经受多次插入和拔出，外观光泽好，无明显浮纤。

3.国家电网用端子

国家电网专用的端子主要为30%玻纤增强阻燃材料，金开发的两款相应产品——TG30EX-4U和TG30EX-6U，其性能符合国家电网对端子产品的材料要求，即灼热丝可燃性指数GWFI 960℃，强度与韧性高，外观以PANTONE 4U和6U颜色为主。

4.电脑散热风扇

电脑散热风扇因CPU的表面温度可达130~140℃，因此要求材料能够长期耐受高温工作条件，同时因直接接触金属线圈，材料也需具备较高的阻燃性能。此外，散热风扇需要通过严格的动平衡测试，所以材料需要良好的流动性、尺寸稳定性。而金推出用于散热风扇的30%玻纤增强阻燃PBT材料TG30EX，该产品阻燃级别为1.6mmV0，具有优良的流动性和尺寸稳定性，满足材料高温条件使用要求。

5.继电器

继电器内的线圈轴一般要求材料具有良好的绝缘性、高耐热性、高阻燃性、高流动性、高刚度，可适用材料有酚醛树脂、PBT、PA6、PET。PBT材料流动性好，结晶速度快，耐热性高，因此用于尺寸小、形状复杂的产品有较大的优势。金针对继电器线圈轴产品推出30%玻纤增强阻燃PBT材料（TG30WX），阻燃可达到0.35mmV0，已有UL黄卡（经UL试验并认证的安全性评价数据表卡片）

6.光纤接头

光纤接头类型多，接头材料主要为工程塑料，有利于插拔方便，安装密度高，但其尺寸小、制件薄、长期与电接触，因此产品对材料的流动性、韧性、阻燃性和尺寸稳定性有较高的要求。金对此开发出阻燃1.6mmV0、韧性高、流动性好的TG15EX产品，制得的产品尺寸稳定，可经受多次插拔。

7.汽车用材料

在汽车制造领域，改性PBT主要应用于汽车保险杆、汽车大灯灯饰圈、汽车传动器齿轮盒、马达外壳等器件。以应用于汽车大灯灯饰圈的PBT材料为例，其要求材料耐温性好、流动性高且易于成型。根据以上特点，金推出两款适用于汽车大灯灯饰圈产品TM20E和TM00E。TM20E为矿物填充PBT/PET，产品适用于有底涂的汽车大灯灯饰圈和反射镜等，具有高耐热、优良的机械性能和表观效果。TM00E为免底涂PBT，具有良好的加工性能、高光泽、低析出的表观效果，所注塑的产品达到高光洁的表面效果，无需喷底漆可直接真空镀铝。

总结

改性PBT树脂已在电子电器行业、汽车制造等领域得到广泛使用，相比其他工程塑料，PBT树脂具有较高的经济吸引力，国内PBT市场处于高开工率状态。我国禁止白炽灯的使用，并提倡使用环保节能的灯具，目前节能灯得到普遍使用，而LED照明在国内乃至全球市场也逐步推广成熟，国内外照明巨头纷纷加强布局智能照明，这已成为改性PBT在电子电器领域市场新的增长点。随着通讯行业快速发展，这使得散热器、光纤接头、电子设备连接器等电子元器件市场形势愈发得利，而应用于这些产品的改性PBT需求也逐步增加。同时，我国汽车制造业的迅猛发展，也将使汽车用工程塑料PBT用量迎来快速增长。

汽车大灯

由于应用在电子电器外壳或零部件、照明产品的改性PBT通常会直接或间接地与电接触，因此这类材料需要具备阻燃、耐高温、耐漏电起痕及耐有机溶剂等特性，以有利于人们生活工作中的用电安全。