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1、第二章 工程塑料,主讲教师：杨晓莉,博 士,副教授,POLYMER MATERIALS,Polymer materials,第二节 聚碳酸酯,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,2.3 聚碳酸酯的性能 （重点）,2.2 聚碳酸酯的结构 （重点）,2.1 聚碳酸酯的定义和聚合,Polymer materials,2.1 聚碳酸酯的定义与聚合,分子主链中含有碳酸酯基的聚合物统称为聚碳酸酯。英文为Polycarbonate，缩写PC。是用量第二大的工程塑料。,聚碳酸酯可看作二羟基化合物与碳酸的缩聚产物，R代表二羟基化合物的主体部分。迄今最普遍的是双酚A型聚碳酸酯。,（1）定义,Polymer materi
2、als,（2） PC的聚合,4,4-二羟-2，2-二苯基丙烷Bisphenol A (毒性问题),可得分子量为1.5-2.0105的PC,2.1 聚碳酸酯的定义与聚合,Polymer materials,不使用溶剂、也不使用有毒的光气、聚合反应过程比较环保。是目前PC合成的一个发展方向。,酯交换法（熔融缩聚法）,2.1 聚碳酸酯的定义与聚合,可得分子量为2.5-5104 的PC,2.2 聚碳酸酯的结构,Polymer materials,（1）链结构,总体来讲，双酚A型的聚碳酸酯是刚性较强的分子链。Tg150oC。黏流温度 300oC,Polymer materials,聚碳酸酯是分子主链中含
3、有O-R-O-CO链节的热塑性树脂。,带酯基不同可分按分子结构中所,6.2 聚碳酸酯的结构,2.2 聚碳酸酯的结构,,（2）聚集态结构,分子链比较 刚硬,分子间有较强的作用力,PC很难结晶、是无定形高分子材料,基本特征,2.2 聚碳酸酯的结构,Polymer materials,Polymer materials,Flory提出的无定形高聚物的无规线团结构模型。,PC容易形成分子链束原纤维结构,宽0.05微米,（3）超分子结构,2.2 聚碳酸酯的结构,PC的是有进入和未进入原纤维结构高分子组成的无定形高分子材料。 由原纤混乱交错形成的疏松三维网络结构是整个材料的增强骨架。其间存在较多的微空隙。
4、,Polymer materials,2.2 聚碳酸酯的结构,Polymer materials,2.3 聚碳酸酯的性能,耐候性,使用温度范围宽,机械强度好,尺寸稳定性,无毒性,自熄性,2.3 聚碳酸酯的性能,Polymer materials,聚碳酸酯为透明的硬而韧的颗粒。可见光透光率接近90%。密度为1.2g.cm-3。,（1）基本特征,2.3 聚碳酸酯的性能,Polymer materials,（2） 力学性能,PS,PA,PC,硬质PVC,软质PVC,聚碳酸酯是硬而韧的高聚物：其抗拉、抗弯、抗压强度和硬度较高。 PC是热塑性塑料中抗冲击强度非常高的塑料。 (仅低于UHWHDPE),Po
5、lymer materials,为什么PC会具有高抗冲击性能？ 拉伸强度与冲击强度在受力方式上有什么区别？,PC的原纤维增强骨架间存在着大量的微孔隙,2.3 聚碳酸酯的性能,（3） 热性能,Polymer materials,长期工作温度可高达120 ,2.3 聚碳酸酯的性能,热变形温度130-140 ,热分解温度在300 以上,脆化温度低达-100 ,Polymer materials,PC是弱极性的高分子材料，电性能不如聚烯烃类，但仍有较好的电绝缘性。 PC吸水率小、Tg高，在很宽的温度范围和潮湿的条件下可保持良好的电性能。 PC的介电常数在教宽范围内保持不变，适合做电容器。 PC的电性能
6、优良。,2.3 聚碳酸酯的性能,（4）电性能,Polymer materials,不耐碱，稀氢氧化钠、稀氨水可使之水解,2.3 聚碳酸酯的性能,（5）耐化学药品性,常温下耐水、脂肪烃类、油类、醇类,酮类、芳香烃类、酯类可使之溶胀,极性有机溶剂可以溶解PC,PC在与一些溶剂接触时会产生应力开裂,在高温下，PC容易水解，耐沸水性不好,（6） 耐候性,Polymer materials,PC分子主链上无仲、叔碳原子，抗氧化性强 无双键、具有良好的耐臭氧性 在较干燥条件下，具有优异的耐候性；但在潮湿环境下，容易气候老化 PC对紫外光有很强的吸收作用,聚碳酸酯抵抗气候因素使其性能下降的能力极强，聚碳酸酯
7、的耐热老化性能也相当好。,2.3 聚碳酸酯的性能,(7) 耐老化性和耐燃性,Polymer materials,聚碳酸酯是可燃的，若在基体树脂中加入了某些阻燃性物质如卤化物、三氧化二锑、氢氧化镁、磷酸酯和红磷等，便可提高其阻燃性。,2.3 聚碳酸酯的性能,（8）加工性能,Polymer materials,PC分子链刚性大，熔体黏度高 PC的熔体更接近牛顿流体，提高温度比增大压力更能降低熔体黏度 PC虽然吸湿性很小，但因为容易高温水解，即使微量的水分也要在加工前尽量去除（含水率要0.02） 光气法PC的分子量较高且分布宽；而酯交换法PC的分子量较低且分布窄，加工特性不同 PC的分子链刚硬，成型
8、冷却后易残余很大的内应力,2.3 聚碳酸酯的性能,Polymer materials,降低内应力的方法：提高熔体温度、提高模具温度、制品成型后热处理 PC是无定形聚合物，其制品的尺寸稳定性较好。 PC与金属的黏附性很强，生产结束后应趁热清理料筒。,2.3 聚碳酸酯的性能,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,（1） PC的缺点及改性,制品残余内应力大,高温易水解,不耐溶剂,不耐磨损,改性,Polymer materials,Polymer materials,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,提高拉伸强度、压缩强度 改善耐热性、耐应力开裂性 减少吸湿性和膨胀系数,提高加工流动、冲击性能 改善耐应力开裂、耐
9、沸水性、 电绝缘性,Polymer materials,国内PC的发展概况,产量只有1300t,产量还不足1000t,产量还不足1000t,大部分自用,1959年就由沈阳化工研究院对PC进行研究开发,40多年来仍未形成规模生产,企业先后多达20余家,现仅剩3家,总生产能力约5600t,1999年,2001年,2002年,至今,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,Polymer materials,（2） 应用,大型灯罩、防护玻璃、照相器材、眼科用玻璃,透明,飞机坐舱玻璃，天窗。,抗冲击,眼镜/太阳镜,公路/成铁隔音玻璃幕墙,防暴盾牌,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,Polymer materials,
10、透明性 抗冲击性 耐热性,电缘性,高强度,多为PC/ABS合金,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,纤维增强PC具有与金属材料相似的力学性能,制造承载的机械零部件：齿轮、轴承、轴承、轴套；发动机零部件。,Polymer materials,Polymer materials,含双酚A(BPA)的奶瓶被认为会诱发性早熟，欧盟从2011年3月1日起禁止PC婴儿奶瓶使用。部分塑料奶瓶采用了PP材料或者PES材料制成，都对外明示“不含双酚A。,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,Polymer materials,ABS合金,主要品种： ABS/PC ABS/PVC ABS/PA A
11、BS/PBT,合金的目的是什么？-取长补短。 以ABS/PC为例。 PC的优点：高强度、高抗冲、高耐热 PC的缺点：熔体黏度大难加工、应力开裂、缺口冲击强度低、昂贵 ABS的优点：加工性好，缺口敏感度低、价格相对便宜。 ABS/PC合金：既具较高的冲击强度、挠曲性、刚性和耐热性, 同时又具有良好的加工性能, 并改善了耐化学品性和低温韧性,热变形温度比ABS 高10 左右, 同时价格适中。用量最大的商品化高分子合金材料。,2.4 聚碳酸酯的改性与应用,Polymer materials,（1）分析比较造成PE、PS和PC容易发生应力开裂原因的异同点。,（2）分析比较PC、PA、ABS和具有高抗冲击性能的微观结构原因。,作业,Thank You !,
