精讲聚碳酸酯

精讲聚碳酸酯第1页，共36页，2023年，2月20日，星期二PC应用实例电脑外壳阳光板汽车仪表盘中空板、三层板光盘第2页，共36页，2023年，2月20日，星期二什么是聚碳酸酯？

聚碳酸酯是一类分子主链中含有—[O-R-O-CO]—链节的高分子化合物及以它为基质而制得的各种材料的总称。可以看作是由二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。

Polycarbonate,简称PC。式中R代表生成碳酸酯的二羟基化合物的主体部分第3页，共36页，2023年，2月20日，星期二分类

聚碳酸酯是分子主链中含有—[O-R-O-CO]—链节的热塑性树脂。

按分子结构中所带酯基不同可分为1.脂肪族聚碳酸酯2.脂环族聚碳酸酯3.脂肪-芳香族聚碳酸酯4.芳香族聚碳酸酯第4页，共36页，2023年，2月20日，星期二双酚A型聚碳酸酯9.1双酚A型聚碳酸酯迄今最普遍的是双酚A型聚碳酸酯。用量第二大的工程塑料。第5页，共36页，2023年，2月20日，星期二<二>PC的聚合由于碳酸不能稳定存在，所以不能通过二羟基和碳酸直接缩聚。1.光气法：目前约90％的PC用该法合成。双酚A4,4‘-二羟-2，2’-二苯基丙烷BisphenolA(毒性问题)

光气可得分子量为1.5～2.0×105的PC第6页，共36页，2023年，2月20日，星期二2.酯交换法（熔融缩聚法）碳酸二苯酯

分子量为2.5～5×104的PC。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。第7页，共36页，2023年，2月20日，星期二

聚碳酸酯的结构链结构苯环—刚性基团醚氧键—提高链柔性极性基团—提高分子间作用力概括而言，分子链上的苯撑基、酯基的影响大于醚键的影响，决定了分子链属于刚性链。

第8页，共36页，2023年，2月20日，星期二§9.1.2结构与性能分子链刚性，→较高的玻璃化温度和熔融温度、熔体粘度高，抗变形性好（刚性好、蠕变小、尺寸稳定性优)，力学性能也颇优。限制了分子链的取向和结晶，苦一旦取问，又不易松弛，致使内应力不易消除，容易产生内应力被冻结的现象，导致在某种应用条件下的应力开裂现象。

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~300oC第9页，共36页，2023年，2月20日，星期二聚集态结构1.基本特征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

由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又高度透明，故俗称“透明金属”。第10页，共36页，2023年，2月20日，星期二2.超分子结构PC容易形成分子链束——原纤维结构Flory提出的无定形高聚物的无规线团结构模型。最长2微米宽0.05微米第11页，共36页，2023年，2月20日，星期二PC的是由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。原纤维结构低密度区微空隙第12页，共36页，2023年，2月20日，星期二双酚A型聚碳酸酯具有刚性分子链，但却具有优异的韧性1.分子链易形成稳定的原纤维聚集状结构。原纤维会成束并混乱交错排列组成疏松的网络，使聚合物内存在大量空隙(自由空间)。原纤维内的分子链间作用力较大，敛集密度较高。在快速的外加载荷作用下，聚合物以原纤维为单位可自由移动，吸收大量外载荷的能量。这种结构特性赋予聚合物很高的抗冲击性能。2.聚合物的无定形结构有利于材料的韧性。第13页，共36页，2023年，2月20日，星期二

聚碳酸酯的性能<一>基本特征聚碳酸酯为透明的硬而韧的颗粒。可见光透光率接近90%。无臭无味、无毒密度为1.2g.cm-3。第14页，共36页，2023年，2月20日，星期二<二>力学性能软质PVC硬质PVCPSPAPC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)第15页，共36页，2023年，2月20日，星期二第16页，共36页，2023年，2月20日，星期二为什么PC会具有高抗冲击性能？无缺口冲击强度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第17页，共36页，2023年，2月20日，星期二<三>热性能具有较好的耐热性和耐寒性，可以在-100～130oC范围内使用；强度随温度的变化较小；线膨胀系数较小；比热容不大；导热性在聚合物中居中。第18页，共36页，2023年，2月20日，星期二<四>电性能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的电性能优良。第19页，共36页，2023年，2月20日，星期二<五>耐化学药品性PC的耐化学药品性一般；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。不耐碱，稀氢氧化钠、稀氨水可使之水解。第20页，共36页，2023年，2月20日，星期二<六>耐候性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。升温、水加速老化耐候性较好，对热、辐射、空气、臭氧有良好的稳定性，制品在户外暴露一年，性能几乎不变。第21页，共36页，2023年，2月20日，星期二存在的缺陷

因抗疲劳强度差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。

第22页，共36页，2023年，2月20日，星期二工艺特性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，成型冷却后易残余很大的内应力。§10.1.3加工与应用第23页，共36页，2023年，2月20日，星期二降低内应力的方法：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。第24页，共36页，2023年，2月20日，星期二2．PC成型加工方法聚碳酸酯可以采用注塑、挤出、吹塑、旋塑、热成型和发泡成型等工艺，但主要是前三种方法。

注塑成型主要采用螺杆式注塑机，螺杆应是等距、深度渐变的单头螺纹螺杆，螺杆头部应带有止逆环，喷嘴采用延长式敞开型或大通道密闭型。挤出成型所用挤出机螺杆与注塑机用螺杆基本相同，但长径比在18～20之间，进一步增大长径比，易引起材料降解。聚碳酸酯可以吹塑中空容器，亦可吹塑薄膜。中空吹塑采用分子量较高的聚合物，薄膜吹塑用分子量稍低的聚合物。第25页，共36页，2023年，2月20日，星期二二、PC的应用

聚碳酸酯可以作为E级绝缘材料(最高工作温度120℃)。聚碳酸酯薄膜广泛用于电容器中。聚碳酸酯也广泛用于制造承载的机械零件。聚碳酸酯由于透光率高，也经常用于制备光学零件或装置。也可用于制备高速飞机的风挡与天窗。在医疗器材方面，可用于制备杯、筒、瓶、人工内脏(肾、肺)等。此外，近年来聚碳酸酯还广泛用于制造影视光盘。聚碳酸酯在其它方面还有较多应用，如食品包装、各种容器、导管等。第26页，共36页，2023年，2月20日，星期二黑角PSP聚碳酸酯保护壳第27页，共36页，2023年，2月20日，星期二阻燃PC护目镜第28页，共36页，2023年，2月20日，星期二有机玻璃聚碳酸酯管材第29页，共36页，2023年，2月20日，星期二灯具第30页，共36页，2023年，2月20日，星期二§10.1.4双酚A型聚碳酸酯的改性

一、增强聚碳酸酯

用10％～40％的玻璃纤维对聚碳酸酯增强，可以显著改善聚碳酸酯的耐应力开裂性，可以使引起开裂的应力提高4～5倍，同时也可以提高拉伸、压缩、弯曲、疲劳等强度。增强材料的耐热性也有所提高，但韧性降低、加工性变差。二、共混聚碳酸酯1．与聚乙烯共混2．与ABS共混3．与聚甲醛共混此外，向双酚A型聚碳酸酯中加入特定的助剂，可得到特定性能要求的品级，例如耐候型、阻燃型等聚碳酸酯。第31页，共36页，2023年，2月20日，星期二ABS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℃左右,同时价格适中。用量最大的商品化高分子合金材料。ABS合金材料的研究进展.炼油与化工2008(2):15-17.ABS合金的最新研究进展.上海塑料2009(2):1-5.第32页，共36页，2023年，2月20日，星期二§9.2其它聚碳酸酯§9.2.1卤代双酚A型聚碳酸酯

如果将制备聚碳酸酯的主要单体双酚A改用其它双酚型单体，则可以得到性能有颇大不同的聚碳酸酯，其中用卤代双酚A最受人们的重视。例如可采用四氯代双酚A和四溴代双酚A。将卤代双酚A(通过钠盐形式)与光气进行界面缩聚，可以制得耐热性更高，同时可保持透明性和良好韧性的聚碳酸酯。

卤代双酚A型聚碳酸酯的缺点是密度大，加工更困难(因熔融温度更高)。第33页，共36页，2023年，2月20日，星期二§9.2.2聚酯聚碳酸酯

聚酯聚碳酸酯是以双酚A、对苯二甲酸、光气为单体进行共缩聚得到的产物，是分子链中含有双酚A型聚碳酸酯链节与双酚A对苯二甲酸酯链节的共聚物，共聚物的全称可称为双酚A聚碳酸酯对苯二甲酸双酚A酯。

第34页，共36页，2023年，2月20日，星期二§9.2.3烯丙基二甘醇碳酸酯

烯丙基二甘醇碳酸酯缩写代号为ADC，商品牌号为CR－39，是一种优质镜片材料。它是由一缩乙二醇与烯丙基碳酸酯缩聚而得。该聚合物分子链中具有双键，是一种可由过氧化苯甲酰在80℃左右引发交联的热固性透明塑料。该聚合物的特点是硬度高、耐磨、力学性能亦较好，透光率可达91﹪，折射率为1.498，是目前应用最广泛的镜片材料。第35页，共36页，2023年，2月20日，星期二本章思考题1．试述双酚A型聚碳酸酯两种制备方法的原理，并说明酯交换法的技术要