PBT是一种由对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)与1,4-丁二醇(BDO)，经缩聚反应而制得的结晶性线型饱和聚酯。具有良好的力学性能，其对称的分子结构能够实现紧密堆砌，具有较高的结晶性，在低温下可迅速结晶。PBT制件加工时易流动成型且成型周期短，能够降低生产成本，而且PBT具有耐湿、耐磨、耐油等优点，蠕变也较小。
由于PBT含有结晶部分和非结晶部分，加入其他物质容易对其进行改性。但PBT也存在易燃烧、与冷媒接触小分子析出量大、介电性能不足、薄壁制件易翘曲等缺陷，限制其应用范围。为弥补纯PBT树脂性能的不足，对PBT树脂已有一些改性研究。
1、PBT工程塑料的改性研究现状
近年来，相关企业开发各种应用新技术新产品，PBT工程塑料向高性能化、功能化、多元化方向发展。针对工业领域的需要，通过改性提升PBT的功能性，受市场的青睐。目前，国内外主要采用共聚改性、无机材料填充改性、纳米复合技术、共混改性等方法提高PBT的综合性能。对PBT材料的改性研究主要集中在高强度、高阻燃、低翘曲、低析出、低介电等方面。
力学性能方面
纯PBT树脂的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均较低，在工业领域无法大范围应用，需对其进行改性以提高力学性能。玻纤具有适用性强、填充工艺简单及成本低等优点。PBT中加入玻纤，使PBT树脂原有优势得到发挥，而且PBT制品的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度均得到显著提升。
除了玻纤，还可以引入其他纤维提高PBT的力学性能。曾德明等采用短切玄武岩增强PBT树脂，经偶联剂作用后玄武岩能够与PBT较好相容，有效提升PBT复合材料的力学性能。
阻燃性能方面
纯PBT垂直燃烧等级只能达到HB级，易燃烧且燃烧时连续滴落，火焰容易蔓延，其在汽车、电子电器和纺织等方面的应用受到限制。常添加卤系阻燃剂和无卤阻燃剂对PBT进行阻燃改性。卤系阻燃剂燃烧时释放含卤化氢有毒烟雾对人类健康和生态环境有危害，欧盟已禁用部分卤系阻燃剂。对PBT进行阻燃改性时主要采用磷系阻燃剂和无机阻燃剂。
使用无机阻燃剂改性时，添加含量过多会导致材料的力学性能下降；但磷系阻燃剂没有此缺陷，且具有低烟、低毒、高阻燃的优良特性。磷系阻燃剂通常与含氮化合物协同作用达到更高效的阻燃体系。磷系阻燃剂在燃烧过程中生成磷酸酐使可燃物脱水碳化，炭层能够降低热传导，延缓或阻止可燃气体的产生，且磷酸酐受热后形成熔融物覆盖在可燃物表面，阻碍可燃性气体释放。
除了传统阻燃剂，目前还有在PBT材料中加入纳米填料改善其阻燃性能和抗滴落性能，且不损坏其加工性能。常用的纳米材料主要为纳米金属氧化物聚合物和碳族纳米复合材料。
翘曲变形方面
PBT材料分子相对滑移容易，易取向、结晶，导致材料的收缩率大，引起PBT制件尤其是大型薄壁制件的翘曲变形。对于玻纤增强PBT，由于加入的玻纤具有各向异性，导致材料在注塑中不同方向上收缩率不同，增加制件的翘曲变形，不仅影响塑料制品的表面质量和安装性能，而且影响塑料的强度。
对于PBT制件的翘曲，除了改善制件的造型、模具的设计以及成型工艺参数，还可对PBT材料进行改性以减缓翘曲变形。近年来，主要通过无机物填充和共混合金改善PBT材料的翘曲变形。无机物填充包含单一无机物填充和与玻纤合并填充，用于填充的无机物主要有滑石粉、云母、硅灰石、玻璃微珠、高岭土、硫酸钙晶须等。
此外，聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)等非晶聚合物在注塑过程中没有发生结晶过程，与PBT共混后也可以有效改善PBT的收缩率。
析出性能方面
由于PBT材料在生产过程中原料无法完全反应，生成了小分子、寡聚物等，未改性PBT材料制成的产品在一定条件下产生析出，影响制件效用。当PBT材料应用于冰箱压缩机内部的消音器、马达线圈骨架以及空调绝缘骨架等，由于工况特殊，析出大量的小分子物质，在冷媒（氟利昂、二氟二氯甲烷）中溶解，易堵塞制冷管，使其制冷失效。
PBT析出物主要是树脂本身的小分子齐聚物以及内含的少量添加物。采用玻纤以及高黏度树脂，填充一定量的吸附剂可以降低PBT的析出量。目前，主要采用无机多孔材料吸附形式以及加入封端剂、扩链剂、1,4环己烷二甲醇(CHDM)等化学方式对PBT进行析出改性。
介电性能方面
PBT材料在集成电路和电磁屏蔽等领域的应用，其介电性能对信号传输速度、信号损失等起重要作用。近年来，对绝缘材料的介电性能提出更严格的要求，要求绝缘树脂材料的介电常数不超过2.8。而纯PBT材料的介电性能无法满足通信要求，开发一种低介电常数、低介电损耗的PBT材料具有重要意义。
目前主要通过填充和共混低介电常数的共聚物改性PBT的介电性能，常用的填充物为聚四氟乙烯粉末和空心玻璃微珠。碳纳米管对PBT材料的介电性能也有一定积极影响，但加入含量过高使材料的介电常数和介电损耗增加。
随着电动汽车的迅速发展，其高压传输对连接器材料的介电强度要求更高，PBT虽然耐电弧性好，易于实现高速成型但介电强度低，无法实现在电动汽车上进行高压传输。通过导体类或陶瓷类填料对PBT介电性能进行改性，提高材料的介电强度以保证电动汽车的安全。
2、PBT改性工程塑料的应用
2.1 汽车领域
随着以塑代钢的逐步发展，越来越多的有色金属和合金材料被塑料取代。PBT具有良好的耐化学腐蚀性、耐应力开裂、耐磨性、耐候性、抗老化性和高强度性能，在汽车外部零件中得到广泛应用，如雨刷器手柄支架、保险杠、门把手、后视镜外壳、车底板、车身侧板、散热器风扇、雷达穿透盖、转角格栅和照明灯部件等。
由于PBT的加工性能、绝缘性能较好，在汽车零部件中也得到大量应用，如仪表板、加速器及离合器踏板、车载烟灰缸、内镜撑条等。此外，由于PBT良好的耐油性，也被应用在汽车发动机系统配件中，如供油系统零部件、火花塞子板等。经过合金改性的PBT近年来被应用于汽车减震器的减震套管、轴承等。改性PBT由于具有良好的阻燃性、介电性、低翘曲性以及吸水性低的优点，在汽车的发动机设备也得到广泛应用。
2.2 电子电器领域
PBT由于具有低介电、低翘曲、高阻燃、高韧性、耐老化以及环保化的特点，在电子电器领域得到广泛应用。如电子计算机的外壳、点火器、电器开关、复印机、变压器的骨架、烘烤机的零部件、电熨斗罩等。此外，由于改性后的PBT具有优良的介电性能且易加工，可用于电器的底盖、外壳以及线轴等。
通信设备中也广泛应用到PBT，如连接盒、网线端口以及手机和笔记本的中框等。改性后PBT还用于制造节能灯的灯头部件，该部位温度较高，一般塑料的阻燃性很难满足要求。在插排行业，要求材料通过球压测试，并且具有较好的阻燃性能。
2.3 机械设备领域
PBT由于具有高阻燃性、耐热性，在机械设备领域得到广泛应用，如凸轮、齿轮、照相机零件、电子表的外壳、水银灯罩以及各类按钮等。常见的线圈骨架要求材料具有高绝缘击穿强度，避免使用期间被电击穿；当其被应用在电冰箱等部件时还需要具有低析出性，防止析出的小分子物质使机械部件失效。
PBT由于具有优良的低介电和低析出性能，被广泛应用于生产线圈骨架。由于PBT具有优良的阻燃性能、较好流动性、易成型的优点，可用于散热风扇的生产，如电脑CPU、电源和电机等类似的散热器用风扇。
2.4 通信领域
PBT由于具有良好的介电性、加工成型性和尺寸稳定性，还有较低的线膨胀系数，在通信领域得到广泛应用。在无线电通信中，向PBT复合材料中加入Fe3O4纳米粒子以增加其对电磁波的消耗实现磁屏蔽功能，减少电磁辐射对人体的危害，用作大功率通信设备上基础零部件的塑料基材。
PBT还用于生产起传递信号作用的连接器，改性后PBT不仅具有连接器要求的绝缘性、阻燃性和耐候性，而且价格优异、成型性好，适用于生产连接器，被广泛应用到电视机和网线的接口、新能源汽车各单元组件间的连接与传输等。
阻燃PBT光纤套管的主要成分有阻燃剂、增韧剂、偶联剂、光稳定剂等，其具有低收缩、抗紫外线、高模量、阻燃等优点。对光缆进行力学性能、阻燃性能和耐老化性能测试，PBT光缆均满足标准要求。该光缆是一种性能优异、适用环境强的耐候光缆。
2.5 纺织领域
由于PBT基本链节上的柔性部分较长使得PBT纤维表现出优越的柔性和弹性，在室温下的弹性与橡胶相当，且弹性不受周围环境影响，具有细密的立体卷曲，适用于弹性时装（如弹力牛仔服）和弹性复合织物（如服装用弹力纱）等高弹性且手感良好的纺织品的生产。
此外，PBT内部分子结构松散，染料分子容易进入使得PBT纤维染色性能好，且牢度好、色泽明艳，耐氯性好、价格低以及易加工，广泛应用于制造泳衣、运动服和家居织物的填充物以及簇绒地毯等。PBT与PET组成的混纺织物拉伸弹性和压缩弹性均较好，且弹性不受周围环境温度的变化，由于成本较低，可作为氨纶的替代品。
3、结论
针对PBT工程塑料在具体领域应用时表现的某些性能缺陷，已有几种不同改性方式。通过填充、共混、制备纳米复合材料等改性方式，使PBT具有优良的高强度、高阻燃、低翘曲、低析出以及低介电性能，能够满足其在汽车、电子电器、光纤、纺织等领域的要求。
未来应当开发符合低碳环保以及各行业对材料高质量要求的PBT材料。通过提升改性技术加快功能性PBT产品的开发，可综合使用多种改性方案，避免单一改性方式带来的弊端，开发高附加功能的PBT材料。重点拓展PBT材料在导热、生物领域以及电磁屏蔽方面的应用，使PBT材料能够在越来越多的领域得到应用。
参考资料：卜和安、刘世军《PBT工程塑料改性的研究现状及应用进展》，塑料科技，2023.2.25
