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聚碳酸酯(PC)材料的基本知識

 時間:2020-10-29 00:00:00    瀏覽次數:95    作者:
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聚碳酸酯,英文名Polycarbonate,簡稱PC。 

  PC是一種無定型、無臭、無毒、高度透明的無色或微黃色熱塑性工程塑料,具有優良的物理機械性能,尤其是耐沖擊性優異,拉伸強度、彎曲強度、壓縮強度高;蠕變性小,尺寸穩定。

化學性質 

  聚碳酸酯(PC)是碳酸的聚酯類,碳酸本身并不穩定,但其衍生物(如光氣,尿素,碳酸鹽,碳酸酯)都有一定的衍生性。 

  按醇結構的不同,可將聚碳酸酯分成脂族和芳族兩類。 

  物理性質 

  密度:1.18-1.22g/cm^3線膨脹率:3.8×10^-5cm/°C熱變形溫度:135°C低溫-45°C 

  主要優點 

  1、具高強度及彈性系數、高沖擊強度、使用溫度范圍廣; 

  2、高度透明性及自由染色性; 

  3、成形收縮率低、尺寸安定性良好; 

  4、耐疲勞性佳; 

  5、耐候性佳; 

  6、電氣特性優; 

  7、無味無臭對人體無害符合衛生安全。 

  分類 

  防靜電PC,導電PC,加纖防火PC,抗紫外線耐候PC,食品級PC,抗化學性PC。 

  改性用途 

  改性PC的目的是為了增韌,改良成型加工性能,減少殘余變形,增加阻燃性等,具體能改性PC的品種有: 

  PC/ABS可提高彎曲模量、耐熱性、電鍍性能等。 

  PC/PET、PBT工可改善耐藥品性,耐溶劑料性等。 

  PC/PMMA加入有機玻璃可提高外觀珠光色彩。 

  PC/PA、HIPS可提高沖擊韌性、表面光潔度。 

  PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐氣候性,而LDPE效果較差。 

  PC用玻纖或碳纖維進行增強改性,提高機械強度。 

  并用溴類阻燃劑和三氧化二銻,可制成阻燃級PC。 

  其他和聚砜、芳香族聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯都可以進行共混改性,達到經濟性和性能之間的平衡。 

  PC的合成 

  工業上應用的聚碳酸酯主要由雙酚A和光氣來合成,其主鏈含有苯環和四取代的季碳原子,剛性和耐熱性增加,Tm=265-270℃,Tg=149℃,可在15-130℃內保持良好地力學性能,抗沖性能和透明性特好,尺寸穩定,耐蠕變,性能優于滌綸聚酯,是重要的工程塑料。但聚碳酸酯易應力開裂,受熱時易水解,加工前應充分干燥。 

  聚碳酸酯的制法有酯交換法和光氣直接法。 

 ?。?/span>1)酯交換法 

  原理與生產滌綸聚酯的酯交換法相似。雙酚A與碳酸二苯酯熔融縮聚,進行酯交換,在高溫減壓條件下不斷排除苯酚,提高反應程度和分子量。 

  酯交換法需用催化劑,分兩個階段進行:第一階段,溫度180-200℃,壓力270-400Pa,反應1-3h,轉化率為80%-90%;第二階段,290-300℃,130Pa以下,加深反應程度。起始碳酸二苯酯應過量,經酯交換反應,排出苯酚,由苯酚排出量來調節兩基團數比,控制分子量。 

  苯酚沸點高,從高粘熔體中脫除并不容易。與滌綸聚酯相比,聚碳酸酯的熔體粘度要高得多,例如分子量3萬,300℃時的粘度達600Pa·s,對反應設備的攪拌混合和傳熱有著更高的要求。因此,酯交換法聚碳酸酯的分子量受到了限制,多不超出3萬。 

 ?。?/span>2)光氣直接法 

  光氣屬于酰氯,活性高,可以與羥基化合物直接酯化。光氣法合成聚碳酸酯多采用界面縮聚技術。雙酚A和氫氧化鈉配成雙酚鈉水溶液作為水相,光氣的有機溶液(如二氯甲烷)為另一相,以胺類(如四丁基溴化銨)作催化劑,在50℃下反應。反應主要在水相一側,反應器內的攪拌要保證有機相中的光氣及時地擴散至界面,以供反應。光氣直接法比酯交換法經濟,所得分子量也較高。 

  界面縮聚是不可逆反應,并不嚴格要求兩基團數相等,一般光氣稍過量,以彌補水解損失??杉由倭繂喂倌軋F苯酚進行端基封鎖,控制分子量。聚碳酸酯用雙酚A的純度要求高,有特定的規格,不宜含有單酚和三酚,否則,得不到高分子量的聚碳酸酯,或產生交聯。 

  聚碳酸酯的應用 

  PC可注塑、擠出、模壓、吹塑、熱成型、印刷、粘接、涂覆和機加工,最重要的加工方法是注塑。 

  成型之前必須預干燥,水分含量應低于0.02%,微量水份在高溫下加工會使制品產生白濁色澤,銀絲和氣泡,PC在室溫下具有相當大的強迫高彈形變能力。沖擊韌性高,因此可進行冷壓,冷拉,冷輥壓等冷成型加工。擠出用PC分子量應大于3萬,要采用漸變壓縮型螺桿,長徑比1:18~24,壓縮比1:2.5,可采用擠出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高質量,高透明瓶子。 

  PC合金種類繁多,改進PC熔體粘度大(加工性)和制品易應力開裂等缺陷,PC與不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。 

  PC的三大應用領域是玻璃裝配業、汽車工業和電子、電器工業,其次還有工業機械零件、光盤、包裝、計算機等辦公室設備、醫療及保健、薄膜、休閑和防護器材等。 

  PC可用作門窗玻璃,PC層壓板廣泛用于銀行、使館、拘留所和公共場所的防護窗,用于飛機艙罩,照明設備、工業安全檔板和防彈玻璃。PC板可做各種標牌,如汽油泵表盤、汽車儀表板、貨棧及露天商業標牌、點式滑動指。

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