第三章-第二节-聚碳酸酯

第二章工程塑料主讲教师：杨晓莉

博士副教授POLYMERMATERIALSPolymermaterials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Polymermaterials2.1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Polymermaterials（2）PC的聚合4,4‘-二羟-2，2’-二苯基丙烷BisphenolA(毒性问题)光气法：目前约90％的PC用该法合成。双酚A光气可得分子量为1.5-2.0×105的PC2.1聚碳酸酯的定义与聚合Polymermaterials碳酸二苯酯不使用溶剂、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2.5-5×104

的PC2.2聚碳酸酯的结构Polymermaterials（1）链结构苯环—刚性基团醚氧键—提高链柔性极性基团—提高分子间作用力总体来讲，双酚A型的聚碳酸酯是刚性较强的分子链。Tg～150oC。黏流温度～

300oCPolymermaterials聚碳酸酯是分子主链中含有—[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

脂肪族聚碳酸酯

脂环族聚碳酸酯

脂肪-芳香族聚碳酸酯

芳香族聚碳酸酯

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Polymermaterials

PolymermaterialsFlory提出的无定形高聚物的无规线团结构模型。最长2微米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。Polymermaterials低密度区纤维原结构2.2聚碳酸酯的结构Polymermaterials

2.3聚碳酸酯的性能低吸水性冲击韧性透明性电绝缘性良好的耐蠕变性PC是一种综合性能优良的无定形热塑性工程塑料。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Polymermaterials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Polymermaterials（2）力学性能PSPAPC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)Polymermaterials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原纤维结构易滑移-吸收冲击能量微孔隙本身的变形也吸收冲击能量PC具有很高的抗冲击强度2.3聚碳酸酯的性能（3）热性能Polymermaterials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℃PolymermaterialsPC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的电性能优良。2.3聚碳酸酯的性能（4）电性能Polymermaterials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PCPC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

PolymermaterialsPC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Polymermaterials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PolymermaterialsPC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，成型冷却后易残余很大的内应力2.3聚碳酸酯的性能Polymermaterials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PolymermaterialsPolymermaterials2.4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、耐沸水性、电绝缘性Polymermaterials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5600t1999年2001年2002年至今2.4聚碳酸酯的改性与应用Polymermaterials（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Polymermaterials透明性抗冲击性耐热性纯净水、矿泉水筒、热水瓶、透明餐具电缘性高强度电子电器的零部件、消费性电子产品外壳VCD、DVD光盘多为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。PolymermaterialsPolymermaterials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PolymermaterialsABS合金主要品种：ABS/PCABS/PVCABS/PAABS/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