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超韧阻燃PBT工程塑料在电子连接器领域的应用

一、什么叫连接器

 

连接器也叫接插件(connector),也称作接头和插座,一般是指电器接插件。即连接两个有源器件的器件,传输电流或信号。连接器的主要特点包括以下几方面:

1)改善生产过程:简化电子产品的装配过程和批量生产过程;

2)易于维修:若某电子元部件失效,连接器可快速更换失效元部件;

3)便于升级:随着技术进步,连接器可快速更新零部件;

4)提高设计灵活性:连接器可使工程师们在设计和集成新产品时,及用零部件组成系统时,有更大的灵活性。

因此,凡是有信号或电流传输或中转的地方,基本都会用到连接器。连接器在电子通信设备、汽车、家电等领域具有非常广泛地应用,常见如各种耳机喇叭插座、电子设备中的印刷电路板接插件、各种电缆连接器、还有多种规格的集成电路连接器。

 

二、连接器用工程塑料的特点

由于连接器基本用于电子电气领域,这一领域对工程塑料的力学性能、电性能、耐温性能和阻燃性能都有较高的要求,连接器用工程塑料材料必须具有以下特点:

1)稳定的接触电阻

2)耐久性好,可长期使用

3)尺寸小重量轻

4)可良好地啮合和分离

5)良好的电绝缘性能

6)安装方便、易维修

 

三、超韧阻燃PBT在连接器领域的应用和特点

1)极佳的韧性:

韧性(toughness)用以表征材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好,材料发生脆性断裂的可能性越小。一般用冲击强度来衡量材料韧性高低,通用型连接器用改性PBT工程塑料缺口冲击强度为10-15KJ/m2左右,此款超韧阻燃PBT缺口冲击强度达到55KJ/m2。

超韧PBT冲击强度与普通PBT工程塑料对比(图1、图2所示):

 

图1 缺口冲击强度对比

 

图2 无缺口冲击强度对比

 

下图是超韧改性PBT工程塑料与普通改性PBT工程塑料冲击断面的电子扫描显微镜(SEM)照片。图中可非常明显地发现,普通改性PBT断面光滑,呈现典型的脆性断裂(brittle fracture)特点,脆性断裂样条未经明显的变形而发生的断裂,断裂时材料几乎没有发生塑性形变。

 

 

图3 普通改性PBT材料样条断面SEM照片

 

 

图4 超韧改性PBT材料样条断面SEM照片

 

 

而超韧PBT工程塑料则呈现截然相反的断裂面形态,断面表面具有明显的条状丝带形貌,这种“条状丝带”形貌表明材料在断裂之前,产生了显著的塑性形变并在在形变无法支撑外力冲击的情况下发生韧性断裂(ductile fracture),材料在相同外力情况下,冲击过程中发生的塑性形变越大,吸收和耗散外部能量的能力也越强。

 

看了上面的数据与显微镜照片,有读者可能会疑惑这些所谓数据与电子连接器实际的应用又有什么关系呢?

 

我们不妨来做个模拟实验:90℃角反复折叠实验

 

将普通PBT工程塑料和蓝星超韧PBT制成1mm厚度制件(如图),折叠部位厚度为0.5mm。将制件90℃角折叠后返回原处,反复多次,观察现象。

 

普通改性PBT工程塑料,反复折叠20次后断裂

 

超韧PBT折叠50次   超韧PBT折叠100次   超韧PBT折叠200次

超韧PBT 90℃角折叠50次、100次、200次:未断裂,且没有起皮现象

 

这种优异的耐弯折性可以保证电子连接器材料在插拔的过程中不易断裂,超韧PBT材料有更高的品质及使用寿命。

 

2)高级别阻燃性能

近年来,电子电器行业的快速发展,伴随着精密注塑技术的不断创新,塑料零件薄壁化、精细化已成为发展趋势,薄壁阻燃产品意味着更精巧的零件,可以使产品尺寸更小,材料使用量和效率更高,但是薄壁化的同时也带来了新的问题,即阻燃等级的下降,为了弥补薄壁化带来的阻燃等级的下降,阻燃组分的添加则易于导致力学性能的下降。

此款超韧阻燃PBT创新材料可以很好地平衡力学性能与高阻燃等级,在保证材料达到超韧级别的同时阻燃等级亦可达到UL 94 V-0 (0.8mm),可以满足电子连接器的使用要求。

几款常见电子产品需要达到的阻燃等级

 

3)良好的流动性:

塑料的流动性高,意味着可以设计更复杂、更薄壁的产品,可以更容易注塑、提高工作效率,而增韧剂的加入不可避免的会引起材料流动性下降,此款创新材料采用高流动改性技术,在保证超韧级别的同时可大幅提高材料流动性,可达到普通非增韧PBT材料的流动性级别。

 

超韧改性PBT与普通改性PBT熔指对比(250℃*5kg)

 

4)优异的电性能:

耐电弧性表征材料抵抗由高压电弧作用引起变质的能力,通常用标准电弧焰在材料表面引起炭化至表面导电而电弧消失所需时间表示,单位是秒。下图是PBT和其他几种工程塑料耐电弧性对比,图中表明,PBT工程塑料的耐电弧时间显著高于PC类材料,与尼龙相同,具有良好的电性能。

 

PBT与常见工程塑料耐电弧性对比

 

综上所述,此款超韧阻燃PBT创新材料可实现实现加工流动性、高等级阻燃、电性能、力学性能等综合平衡,是可应用于电子连接器领域的理想材料。