聚碳酸酯塑料的简介

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1、73 聚碳酸酯塑料聚碳酸酯塑料的简介的简介 聚碳酸酯是指大分子链由碳酸酯型重复结构单元组成的一类聚合物， 英文名称 Polycarbonate， 简称 PC， 它是第二大通用工程塑料品种。依具体组成不同，PC 可分成脂肪族、脂环族、芳香族脂肪芳香族三类， 但在工程上具有实际应用价值的为芳香族 PC，并以产量最大、用途最广的双酚 A 型 PC 为主，本节即介 绍此类 PC。 PC 最早于 1959 年首先由德国 Bayer 公司开始工业化生产，到 2000 年全球生产能力可达 235 万 t/a。 国外的主要生产商有:美国 GE 公司全球 7 个分厂，产量 83.3 万 t/a；德国 Bayer

2、 公司全球 5 个分厂，产量 57.5 万 t/a；美国 Dow 公司全球 4 个分厂，产量 38 万 t/a；日本的帝人化成 10 万 t/a、三菱 6.5 万 t/a。我国 的生产商有：常州合成化工总厂 0.5 万 t/a，还有上海中联化工厂和重庆长风化工厂等近期的主要投资有北 京燕山石化公司与GE公司合资4.5万t/a， 上海氯碱公司与Bayer公司合作关系的4.5万t/a (首期1.8万t/a)， 美国 GE 公司在广州投资 2.6 万 t/a PC/ABS 合金，预计所有项目完成后产量可达 12 万 t/a。 PC 的突出性能是优异的冲击性和透明性，优良的力学性能和电绝缘性，使用温度

3、范围广 (130 130C)，尺寸稳定性高，耐蠕变性高，是一种集刚、硬、韧与一体材料的典型代表塑料品种。 PC 的主要缺点为吸湿性能大、加工易产生气泡及银丝，制品易产生残余内应力、并对缺口敏感性大， 耐疲劳性低、磨擦性及耐磨性不好。 PC 用于电子/电器占 38%、建筑采光占 20%、光盘占 12%、汽车占 10%。不同地区的具体应用比例不 同，美国建筑采光占 23.6%、汽车占 17.2%、光盘占 16.4%、医疗器械占 9.8%、电子/电器 7.6%，西欧建 筑采光占 30.8%、 电子广电器占 23.6%、 光盘占 15.6%、 汽车占 8.1%、 照明占 8%， 日本电子/电器占 38

4、.8%、 汽车占 19.4%、片材和薄膜占 17.4%。PC 的透明度板又称为阳光板，在建筑采光和汽车玻璃中市场潜力巨 大，PC 用于光盘的增长速度极快，预计今后建筑、汽车和光盘为 PC 的三大市场。 聚聚碳酸酯碳酸酯塑料的结构性能塑料的结构性能 1、PC 的结构的结构 PC 的分子链中含有多种基团，它所表现的性能为各种基团的综合反映。 亚苯基，提供刚性、力学性能和耐化学稳定性能；羰基，增加刚性；酯基，易吸水、电绝缘性差、耐 化学稳定性差；氧基，赋予韧性。 由于 PC 大分子主链的刚性和体积效应，使其结晶能力差，基本属于无定性聚合物，具有优异的透明 性。 2、PC 的性能的性能 PC 的具体性

5、能见下表所示。 PC 及玻璃纤维增强 PC 的性能 性能 PC 30%玻璃纤维 PC 相对密度 吸水率/% 成型收缩率/% 拉伸强度/MPa 拉伸模量/MPa 断裂伸长率/% 弯曲强度/MPa 弯曲模量/MPa 压缩强度/MPa 剪切强度/MPa 缺口冲击强度/(kJ/m 2 ) 1.2 0.15 0.5 5666 21002400 60120 8085 21002440 7580 35 1724 1.45 0.1 0.2 132 10000 5 170 120130 874 洛氏硬度 疲劳极限 10 6 次/MPa 热变形温度/ 长期使用温度/ 线膨胀系数/(10 5 K 1 ) 热导率W/

6、(mK) 体积电阻率/(cm) 介电常数(10 6 Hz) 介电损耗角正切值(10 6 Hz) 介电强度/(kV/mm) 耐电弧/s M80 10.5 130135 110 7.2 0.2 2.110 16 2.9 0.0083 18 120 M90 146 130 2.7 0.13 1.510 16 3.45 0.0070 19 120 (1)一般性能 PC 为透明、呈微黄色或白色硬而韧的树脂，燃烧时发出花果臭味、离火自熄、火焰 呈黄色、熔融起泡。 (2)机械强度 PC 的力学性能十分优良，具有刚而韧的优点。其冲击性能是热塑性塑料中最好的一种， 比 PA、POM 高 3 倍之多，接近 PF

7、和 UP 玻璃钢的水平。PC 的拉伸强度和弯曲强度都好，并受温度的影 响小。PC 的耐蠕变性优于 PA 和 POM，尺寸稳定性好。 PC 的耐应力开裂性差， 缺口敏感性高； 耐磨性一般， 比 PA、 POM 及 F4 等差， 但比 PSF、 ABS、 PMMA 等高；疲劳强度低，与其他品种塑料比较如下表所示。 10 6 旋转次数时 PC 同其他塑料耐疲劳强度比较 材料 POM 布基 PF PA6 PA66 PC 氯化聚醚 疲劳强度/MPa 35 27 22 21 1014 77.5 (3)热学性能 PC 的耐高低温性好，可在130130温度范围内使用热变形温度可达 130140， 并受载荷的作

8、用小；热导率和线膨胀系数都较小，阻燃性好，属于自熄性能材料。 (4)电学性能 PC 因属弱极性聚合物，其绝缘性能一般。但可贵之处在于其电性能在很宽的温度及湿 度范围内变化较小，如介电常数和介电损耗角正切值在 23125范围内几乎不变。但需注意的是，随 PC 制品结晶度的提高，其体积电阻率增大。 (5)环境性能 PC 可耐有机酸、稀无机酸、盐、油、脂肪烃及醇类，但不耐氯烃、稀碱、澳水、浓酸、 胺类、酮及酯等，可溶于二氯甲烷、二氯乙烷及甲酚等溶剂中。 PC 不耐 60以上的热水，长期接触会导致应力开裂并失去韧性。PC 的耐紫外线性不好，需加入紫外 线吸收剂；但 PC 的耐空气、臭氧性较好。 (6)

9、光学性能 PC 力量优异的光学塑料品种之一，其透光率可达 93%之多，折射率为 1.587，适于透镜 材料。PC 作为高档光学材料的不足之处一为硬度低、耐磨性差二为双折射高，不易用于光学仪器等高精 度制品中。 聚碳酸酯塑料聚碳酸酯塑料的成型加工的成型加工 1、加、加工特性工特性 PC 的熔体粘度很高，可达 103104Pas；其熔体的流变性在低剪切速率下接近牛顿流体，应主要通 过温度调节流动性，成型时的冷却、凝固和定型时间短。 PC 的刚性大，在加工过程中易产生内应力，因此对成型工艺条件要严格控制。并要进行后处理，处 理条件为 110120，处理时间视厚度而定，厚度 20mm 以下 8h、厚度

10、 20mm 以上 24h。 PC 在成型中对水极为敏感，高温下微量水也会引起分解。因此，加工前一定要干燥处理。使含水量 在 0.02%以下。具体干燥条件为:温度 110120，时间 1012h，料层厚度 30mm 以下。 PC 属无定型聚合物，成型收缩率低。PC 制品不易带金属嵌件，如必须加入，应将嵌件预热到 200 或更高。75 2、加工方法、加工方法 PC 的加工比较容易，可用注塑、挤出及吹塑等方法加工。 (1)注塑 选用相对分子质量为 2.73.4 万中低粘度的 PC 树脂，料筒温度为前段 250300、中段 230270、后段 220250，喷嘴温度 240290，注塑压力 40100

11、MPa，模具温度为 80120。 (2)挤出 选用相对分子质量为 3.4 万以上高低粘度的 PC 树脂，挤出温度为 230300。 (3)吹塑 型坯的成型条件同挤出。吹塑的模具温度为 100120，吹塑压力为 0.40.8MPa。 聚聚碳酸酯碳酸酯塑料的改性品种塑料的改性品种 聚碳酸酯塑料的改性品种主要为增强 PC 和 PC 合金两类。 1、增强、增强 PC 增强材料为玻璃纤维、碳纤维和硼纤维等，增强后可明显提高疲劳强度、拉伸强度、弯曲强度及压缩 强度等，改善耐应力开裂性和耐热性，降低吸水性、线膨胀系数和成型收缩率。但冲击强度会有所下降。 具体可参见上表所示。 以疲劳强度为例，加入 20%玻璃

12、纤维可使疲劳强度从 l0MPa 增大到 40MPa，加入 40%玻璃纤维会提 高到 50MPa。增强 PC 的加工性能与 PC 相差不大。 2、PC 合金合金 PC 合金的种类很多，并已获得广泛应用。 PC/BS。目的降低内应力，改善加工流动性。此合金已用于机械、电器、帽盔及汽车车身等制品。 PC/HDPE。降低熔体粘度，改善加工性能，提高冲击强度，改善耐应力开裂性。 PC/POM。两者可以任意比例混合，在 POM 为 25%以下时，PC 的力学性能变化不大，但可显著提 高耐溶剂性和耐应力开裂性，耐热性也有明显提高。 PC/F4。可提高耐磨性 5 倍，如在其中加入玻璃纤维，PV 值可大幅度提高

13、。 PC/PBT(PET)。合金的耐热性好，耐化学腐蚀性、耐应力开裂性、耐磨损性好，耐低温冲击性好， 成型加工性氏 此合金可用于汽车保险杠及车身护板等。 PC/PMMA。合金具有耐溶剂性好、缺口冲击性高、耐热好、易加工、耐紫外线等优点，制品具有 珍珠般光泽。可用于装饰品的生产。 PC/PA。合金耐化学腐蚀性好、冲击强度高，可用于汽车、家电和光盘等。 聚聚碳酸酯碳酸酯塑料的应用范围塑料的应用范围 (1)光学材料 主要为照明、建筑采光板、窗玻璃、光学仪器、光盘及通信等。照明材料有大型灯罩、 防护玻璃、窗玻璃、建筑采光板等。通信材料有光盘及光导纤维等近年来开发的具有潜力的用途。PC 可 用作光学透镜材料和光学仪器材料。 (2)电子/电器 PC 属 E 级绝缘材料， 注塑件可用于接插件及线圈框架等， 薄膜可用于电容器、 录像带、 录音带及磁带等。 (3)机械零件 PC 可用于齿轮、齿条、蜗轮、凸轮、拉杆、曲轴及壳体等。 (4)包装材料 利用透明和耐热等性能，用于纯净水、矿泉水的周转捅， 旅行用热水杯、奶瓶及餐具等。 (5)医疗器材 用于医疗器械如杯、瓶、筒、牙科器材、药品容器及手术器械等，医用材料如人工肾、 人工肺及人工脏器等。