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超韌阻燃PBT工程塑料在電子連接器領域的應用

一、什么叫連接器

 

連接器也叫接插件(connector),也稱作接頭和插座,一般是指電器接插件。即連接兩個有源器件的器件,傳輸電流或信號。連接器的主要特點包括以下幾方面:

1)改善生產過程:簡化電子產品的裝配過程和批量生產過程;

2)易于維修:若某電子元部件失效,連接器可快速更換失效元部件;

3)便于升級:隨著技術進步,連接器可快速更新零部件;

4)提高設計靈活性:連接器可使工程師們在設計和集成新產品時,及用零部件組成系統時,有更大的靈活性。

因此,凡是有信號或電流傳輸或中轉的地方,基本都會用到連接器。連接器在電子通信設備、汽車、家電等領域具有非常廣泛地應用,常見如各種耳機喇叭插座、電子設備中的印刷電路板接插件、各種電纜連接器、還有多種規格的集成電路連接器。

 

二、連接器用工程塑料的特點

由于連接器基本用于電子電氣領域,這一領域對工程塑料的力學性能、電性能、耐溫性能和阻燃性能都有較高的要求,連接器用工程塑料材料必須具有以下特點:

1)穩定的接觸電阻

2)耐久性好,可長期使用

3)尺寸小重量輕

4)可良好地嚙合和分離

5)良好的電絕緣性能

6)安裝方便、易維修

 

三、超韌阻燃PBT在連接器領域的應用和特點

1)極佳的韌性:

韌性(toughness)用以表征材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性越好,材料發生脆性斷裂的可能性越小。一般用沖擊強度來衡量材料韌性高低,通用型連接器用改性PBT工程塑料缺口沖擊強度為10-15KJ/m2左右,此款超韌阻燃PBT缺口沖擊強度達到55KJ/m2。

超韌PBT沖擊強度與普通PBT工程塑料對比(圖1、圖2所示):

 

圖1 缺口沖擊強度對比

 

圖2 無缺口沖擊強度對比

 

下圖是超韌改性PBT工程塑料與普通改性PBT工程塑料沖擊斷面的電子掃描顯微鏡(SEM)照片。圖中可非常明顯地發現,普通改性PBT斷面光滑,呈現典型的脆性斷裂(brittle fracture)特點,脆性斷裂樣條未經明顯的變形而發生的斷裂,斷裂時材料幾乎沒有發生塑性形變。

 

 

圖3 普通改性PBT材料樣條斷面SEM照片

 

 

圖4 超韌改性PBT材料樣條斷面SEM照片

 

 

而超韌PBT工程塑料則呈現截然相反的斷裂面形態,斷面表面具有明顯的條狀絲帶形貌,這種“條狀絲帶”形貌表明材料在斷裂之前,產生了顯著的塑性形變并在在形變無法支撐外力沖擊的情況下發生韌性斷裂(ductile fracture),材料在相同外力情況下,沖擊過程中發生的塑性形變越大,吸收和耗散外部能量的能力也越強。

 

看了上面的數據與顯微鏡照片,有讀者可能會疑惑這些所謂數據與電子連接器實際的應用又有什么關系呢?

 

我們不妨來做個模擬實驗:90℃角反復折疊實驗

 

將普通PBT工程塑料和藍星超韌PBT制成1mm厚度制件(如圖),折疊部位厚度為0.5mm。將制件90℃角折疊后返回原處,反復多次,觀察現象。

 

普通改性PBT工程塑料,反復折疊20次后斷裂

 

超韌PBT折疊50次   超韌PBT折疊100次   超韌PBT折疊200次

超韌PBT 90℃角折疊50次、100次、200次:未斷裂,且沒有起皮現象

 

這種優異的耐彎折性可以保證電子連接器材料在插拔的過程中不易斷裂,超韌PBT材料有更高的品質及使用壽命。

 

2)高級別阻燃性能

近年來,電子電器行業的快速發展,伴隨著精密注塑技術的不斷創新,塑料零件薄壁化、精細化已成為發展趨勢,薄壁阻燃產品意味著更精巧的零件,可以使產品尺寸更小,材料使用量和效率更高,但是薄壁化的同時也帶來了新的問題,即阻燃等級的下降,為了彌補薄壁化帶來的阻燃等級的下降,阻燃組分的添加則易于導致力學性能的下降。

此款超韌阻燃PBT創新材料可以很好地平衡力學性能與高阻燃等級,在保證材料達到超韌級別的同時阻燃等級亦可達到UL 94 V-0 (0.8mm),可以滿足電子連接器的使用要求。

幾款常見電子產品需要達到的阻燃等級

 

3)良好的流動性:

塑料的流動性高,意味著可以設計更復雜、更薄壁的產品,可以更容易注塑、提高工作效率,而增韌劑的加入不可避免的會引起材料流動性下降,此款創新材料采用高流動改性技術,在保證超韌級別的同時可大幅提高材料流動性,可達到普通非增韌PBT材料的流動性級別。

 

超韌改性PBT與普通改性PBT熔指對比(250℃*5kg)

 

4)優異的電性能:

耐電弧性表征材料抵抗由高壓電弧作用引起變質的能力,通常用標準電弧焰在材料表面引起炭化至表面導電而電弧消失所需時間表示,單位是秒。下圖是PBT和其他幾種工程塑料耐電弧性對比,圖中表明,PBT工程塑料的耐電弧時間顯著高于PC類材料,與尼龍相同,具有良好的電性能。

 

PBT與常見工程塑料耐電弧性對比

 

綜上所述,此款超韌阻燃PBT創新材料可實現實現加工流動性、高等級阻燃、電性能、力學性能等綜合平衡,是可應用于電子連接器領域的理想材料。

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