馬 玫，雷祖碧

(廣州合成材料研究院有限公司，廣東廣州510665)

研究聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料水解性能的變化除了通過測(cè)定端羧基含量的化學(xué)方法，以及檢測(cè)材料物理性能(如拉伸、沖擊、彎曲等)［1－2］變化的力學(xué)方法，還可以通過熱分析的方法，如熱失重來實(shí)現(xiàn)。熱失重分析方法具有取樣少、精度高的優(yōu)勢(shì)，特別適用于監(jiān)測(cè)材料在實(shí)際應(yīng)用過程中的變化。本文采用熱失重的方法，通過計(jì)量PBT材料失重2%時(shí)對(duì)應(yīng)的失重溫度，評(píng)估PBT材料的濕熱老化程度;并同步與PBT材料的力學(xué)性能作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)有較好的相關(guān)性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料及設(shè)備

PBT，1100、1200，長(zhǎng)春;玻纖，泰山;十溴聯(lián)苯醚、三氧化二銻、抗氧劑市售。

雙螺桿擠出機(jī)，HT－30，南京橡塑機(jī)械廠;注塑機(jī)，BT－80V－I，廣州博創(chuàng)有限公司;恒定濕熱試驗(yàn)箱，SHR0.05，上海上器集團(tuán)試驗(yàn)設(shè)備有限公司;立式壓力蒸汽滅菌器，LS－B35L－Ⅱ型，江陰濱江醫(yī)療設(shè)備有限公司;真空干燥箱，DZF－6090，上海一恒科技有限公司;液晶電子拉力試驗(yàn)機(jī)，XLD－10，承德市金建檢測(cè)儀器有限公司;懸臂梁沖擊試驗(yàn)機(jī)，XJU 5.5，承德德盛試驗(yàn)機(jī)廠;熱失重分析儀，TG209 F3，NETZSCH。

1.2 試樣制備

PBT1100、1200樹脂分別用注塑機(jī)，按要求制作標(biāo)準(zhǔn)樣條，獲得1100、1200樣品;選用PBT1200樹脂與適量的抗氧劑混合，并添加20%的玻纖經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)造粒，并用注塑機(jī)按要求制作標(biāo)準(zhǔn)樣條，獲得加纖樣品;選用PBT1200樹脂與適量的抗氧劑、20%的阻燃劑混合，并添加20%的玻纖經(jīng)雙螺桿擠出造粒，并用注塑機(jī)制作標(biāo)準(zhǔn)樣條，獲得阻燃加纖樣品，該樣品的阻燃性能達(dá)到V－0(0.8mm)。

1.3 樣品處理

根據(jù)不同的老化條件，對(duì)樣品實(shí)施老化，并對(duì)定期取出的樣品進(jìn)行真空干燥(50℃ ×24h)，經(jīng)狀態(tài)調(diào)節(jié)后測(cè)試。

1.4 性能測(cè)試

彎曲性能按GB/T 9341;拉伸性能按GB/T 1040測(cè)試;懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度按GB/T 1843測(cè)試;熱失重測(cè)試在氮?dú)鈿夥障?，升溫速?0K/min。

2 結(jié)果與討論

2.1 選用失重2%對(duì)應(yīng)溫度表征PBT材料濕熱老化

熱重分析法是使樣品處于一定的溫度程序(升/降/恒溫)控制下，觀察樣品的質(zhì)量隨溫度或時(shí)間的變化過程。圖1是1100樣品經(jīng)98℃ ×100%RH老化前后的TG截圖，從圖1中可知，五個(gè)樣品的失重曲線很貼近，它們的熱分解溫度基本一致，在375℃ ～377℃之間，因此不能根據(jù)熱分解溫度來判斷PBT材料是否已經(jīng)老化。

根據(jù)PBT材料的失重，計(jì)算不同失重量對(duì)應(yīng)的溫度，列于表1?？梢园l(fā)現(xiàn)，材料的老化首先表現(xiàn)在早期失重的差別上。從表1的數(shù)據(jù)可知，1100樣品在98℃ ×100%RH的老化環(huán)境中，1～3天的樣品失重2%對(duì)應(yīng)的溫度非常接近，可以認(rèn)為材料仍能保持良好的性能，但在7～14天的失重溫度急劇下降，最大溫差達(dá)到15.6℃。說明1100樣品的材料有變化，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性能急劇下降。比較1100樣品同期的樣品物性，見表2，老化14天后，材料的彎曲、沖擊、拉伸的性能下降，低于原始值50%?？梢娍疾斐跏际е貙?duì)應(yīng)的溫度，特別是失重2%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是研究PBT老化的一個(gè)可參考的因素。

圖1 PBT 1100不同老化時(shí)間的TG截圖Fig.1 TG of PBT 1100 sample in different aging time

表1 1100 PBT失重對(duì)應(yīng)的溫度Tab.1 The corresponding temperature of weightlessness 1100 PBT

表2 1100 PBT的力學(xué)性能Tab.2 Mechanical properties of 1100 PBT

2.2 熱失重法表征不同PBT材料的濕熱老化

把上述1200、加纖、阻燃加纖三種PBT樣品，在98℃、相對(duì)濕度100%的濕熱箱中進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)，按周期取出并進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表3。

表3 PBT失重2%對(duì)應(yīng)的溫度及力學(xué)性能Tab.3 The 2%weightlessness corresponding temperature and mechanical properties of PBT

續(xù)表3

通過表3對(duì)各種PBT材料濕熱老化性能的對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)各種PBT材料2%失重對(duì)應(yīng)溫度與材料物理性能相關(guān)，特別是與PBT材料的拉伸、彎曲性能變化有較好的相關(guān)性。隨著材料2%失重對(duì)應(yīng)溫度的下降，材料的拉伸、彎曲性能也相隨下降。

2.3 熱失重法表征PBT不同條件的濕熱老化

對(duì)PBT 1100樹脂采用不同的老化溫度或濕度，按一定的周期檢測(cè)老化前后的性能，見表4。

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

即使是不同的濕熱老化條件，PBT樹脂的2%失重對(duì)應(yīng)溫度會(huì)隨時(shí)間發(fā)生相應(yīng)的變化。從上述各表中數(shù)據(jù)分析，當(dāng)該溫度的變化大于10℃時(shí)，可判斷認(rèn)為材料的個(gè)別物理性能失效(性能下降低于50%)。

3 結(jié)論

(1)通過熱失重法，計(jì)量PBT材料失重2%時(shí)對(duì)應(yīng)的失重溫度，可有效評(píng)估PBT材料的濕熱老化性能變化。

(2)PBT材料失重2%時(shí)對(duì)應(yīng)的失重溫度變化與PBT的拉伸、彎曲性能變化有較好的相關(guān)性。

(3)當(dāng)PBT材料失重2%對(duì)應(yīng)的失重溫度變化大于10℃時(shí)，PBT材料的力學(xué)物性也會(huì)發(fā)生重大變化，下降超過一半。

［1］沈潔.PBT端羧基含量測(cè)定方法的優(yōu)化［J］.合成纖維工業(yè)，2004，1(27):59 －60.

［2］胡戰(zhàn)洪，蔡澤發(fā)，蘇玉珍，等.光纜用PBT松套管材料的熱水解性能的實(shí)驗(yàn)研究(二)［C］.2004年光纜電纜學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2004:55－58.

［3］劉叢敏.測(cè)定聚酯切片端羧基含量影響因素探討［J］. 河南化工，2008，11(25):49－51.