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PC聚碳酸酯塑料简介，PC聚碳酸酯的成型加工，PC聚碳酸酯的应用范围
一、聚碳酸酯简介
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，英文名称为polycarbonate,简称PC，它自2000年后超过PA成为首先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-芳香族四类，但在工程上具有实际应用价值的为芳香族PC，并以产量较大、.用途较广的双酚A型PC为主，本节即介绍此类PC。
PC较早于1959年首先由德国Bayer公司开始工业化生产，目前国外的主要生产商有美国GE公司环球10个分厂、德国Bayer公司环球15个分厂、美国Dow公司环球5个分厂、日本的帝人化成和三菱等。我国的内资生产商有常州合成化工总厂、海中联化工厂、重庆长风化工厂等，但产量都很少。近期的主要投资为独资和合资企业，具体有美国GE公司上海工厂6万吨/年，上海氯碱公司与Bayer公司合作工厂10万吨/年，日本帝人/三井江苏嘉兴工厂5万吨/年，美国GE公司在广州投资4万吨/?年PC/ABS合金。
PC的突出性能为：优异的冲击性和透明性，优良的力学性能和电绝缘性，使用温度范围广（一130?130°C),尺寸稳定性髙，耐蠕变性高，是塑料材料中集刚、硬、韧于一体的典型代表品种。
PC的主要缺点为吸湿性大、加工易产生气泡及银丝，制品易产生残余内应力、对缺口敏感性大，耐疲劳性低、摩擦性及耐磨性不好。
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/电器占7.6%,西欧建筑采光占30.8%、电子/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38.8%、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。
1.PC的结构
PC的分子链中含有多种基团，它所表现的宏观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，基本属于无定形聚合物，因而具有优异的透明性。
2.PC的性能
(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)力学性能： PC的力学性能十分优良，具有刚而籾的优点。其冲击性能是热塑性塑料中较好的一种，比PA、POM高3倍之多，接近PF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等都差，但比PSF、ABS、PMMA等高；疲劳强度低。
(3)热学性能： PC的耐高、低温性好，纯PC可在-130~130°C范围内使用；热变形温度可达130?140°C,并受载荷的作用小；热导率和线膨胀系数都较小，阻燃性好，属于自熄性材料。
(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在23~125°C范围内儿乎不变。随PC制品结品度的提高，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、溴水、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°C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，需加人紫外线吸收剂；但PC的耐空气、臭氧性较好。
(6)光学性能PC为较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有二：一为硬度低、耐磨性差；二为双折射髙，不易用于光学仪器等高精度制品中。
三、聚碳酸酯的成型加工
1.加工特性
PC的熔体黏度很高，由于熔融黏度较高，流动性差，给注射成?带来一定困难。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热稳定性较好，但温度在超过340°C时，PC会出现分解，制品颜色变深、表面出现银丝、暗条、黑点、气泡等，力学性能下降。另外，含氮化合物和三氧化二锑会加速分解。
PC的刚性大，在加工过程中易产生内应力，因此对成形艺条件要严格控制。PC制品要进行后处理，处理条件为110~120°C，处理时间视厚度而定，厚度在20mm以下8h、厚度在20mm以上24h。
PC因含有酯键，在成型中对水极为敏感，高温下即使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110~120°C，时间10~12h,料层厚度30mm以下。
PC属无定形聚合物，成型收缩率低，一般在0.5%~0.7%，无方向选择性。
PC制品不易带金属嵌件，如必须加入，应将嵌件预热到200T：或更高后再成型加工。
PC再生料可以重复使用。料筒清洗对PC料用PC新料即如为PVC、POM热敏性塑料时，应用PE、PS等清洗。
2.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)注射成型选用分子量为2.7万~3.4万、低黏度的PC树脂，透明制品模具表面光洁度较好，排气孔尺寸小于0.03nun，PC熔体流动长度与制品壁厚之比为80~100，制品壁厚不应低1mm，在1.5~5mm之间。
在具体设定工艺条件时：注射温度高，一般在270~320°C；注射压力高，一般为80~120MPa，甚至高达120~150MPa;注射速度要快。
注塑工艺条件：料筒温度前段250~300°C、中段230~270°C、后段220~250°C, 喷嘴温度240~290°C，注射压力80~100MPa. 模具温度为80~120°C。
(2)挤出成型选用分子量为3.4万以上高、中黏度的PC树脂，挤出温度为230~300°C。
(3)吹塑成型吹塑型坯的成型条件同挤出。吹塑成型的模具温度为100~120°C，吹塑压力为0.4·0.8MPa。
四、聚碳酸酯的改性品种
PC的改性品种比较少，主要为增强PC和PC合金两类。
1.增强PC
增强PC的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，增大耐磨性和耐蠕变性。但冲击强度会有所下降，透明性丧失，相对密度提高。
以耐热性为例，PC为非结晶型树脂，因此耐热性对增强纤维的敏感性低，加人增强纤维后提高幅度很小，只有20%左右，而PA可达到300%之多。
以疲劳强度为例，加人20%玻璃纤维可使疲劳强度从10MPa增大到40MPa，加人40%玻璃纤维会提高到50MPa。增强PC的加工性能与PC相差不大，成型温度略高，模具温度在100°C以上，注射压力不宜过高，以防制品脆裂。有金属嵌件时，要预热到l〇〇°C左右。制品需要在120°C下进行退火处理，以消除内应力。增强PC在注塑时易产生熔接缝，如用硅烷KH550和氨基甲酸酯复合处理后，可基本消除熔接缝。玻璃纤维加入前，应在100°C下处理。
增强PC主要用于要求强度、耐热和精度的场合，可以代替铝、锌等压铸负荷件以及嵌人金属件的制品，用于插线板、接插件、齿轮、齿条、线圈骨架等。
2 PC/ABS合金
PC/ABS为目前较成熟、应用较广泛、产量较大的塑料合金品种。它较早于1963年由Borg-Warner化学公司开发成功，发展速度一直很快，到2006年世界产量为100万吨左右。目前的主要生产商有美国GE、美N陶氏、德N拜尔、|丨本帝人化成、日本宇部兴产、日本三菱、韩国三星、韩国LG等，我国的各大改性塑厂都可生产。
PC/ABS常用的合金比例为PC/ABS 70/30、50/50、30/70。常用的相容剂为ABS-g-MAH、SMA、EBA、MBS、MS等。八BS中不同组分的含量不同，与PC的相容性能不同，ABS中AN(丙烯腈）的含量为25%时与PC的相容性好，ABS中的B(丁二烯）含量高时与PC的相容性不好。
PC/ABS可用的磷系阻燃剂为RDP，ABS含量越多，RDP加人量越多。如ABS含量为33%，RDP为9%，达到V-0级；如ABS含量为25%，RDP为8%，达到V-0级。
PC/ABS可用的磷卤类阻燃剂为PB-460,加入量6%时，达判V-0级。
PC/ABS合金已用于兼有优良冲击性能和刚性的壳体材料，具体如机械、电器部件、帽盔及汽车车身等制品。
3.其他PC合金
PC合金的种类很多，并大都已获得具体的应用。
(1)PC/HDPE PC/HDPE合金在国外已商品化生产，具休如日本帝人化成的Panlite，美国GE公司的Lexan。PC/HDPE合金可用于生产食品餐具、容器、安全帽、电器芩件、电动工具外壳和纺织用纬纱管等。
(2)PC/PBT（PET) PC/PBT(PET)合金具有优良的综合性能，表面具有珠光色彩，表面涂装性好，加工流动性好，已成为要的合金品种，具有较高的工业价值，国外很多大公司都已实现产业化生产。PC/PBT的代表品种有美国GE的Xenoy、德国Bayer公司的Pocan、德国BASF公司的Ultrablend;PC/PET代表品种有德国Bayer公司的Makroblend。
PC/PBT的注射成型工艺条件：干燥处理110~135°C，约4h;料筒温度235~300°C;模具温度70~90°C。
此合金可用于汽车保险杠、车身护板、齿轮箱、电动工具把手、脚踏板、电子和电器部件等。
(3)PC/PS PC/PS合金可大大提髙PC的加工流动性，改善其成型性；降低PC的双折射率，以满足光盘基材的需要；提高PC的硬度，降低PC的吸水率，降低PC的成本。
PC/PS具有一定的相容性，尤其是在两者比例为60/40~40/60时，相容性较好。在其他混合比例时MAH、SBS-g-MAH等做相容剂。
(4)PC/PA 该合金可改善PC的耐油性、耐化学腐蚀性，其耐应力开裂及加工性能好，可保持PC的冲击强度和耐热性。PC/PA可用SMAH做相容剂。PC/PA合金吋用于汽车、家电和光盘等。
(5)PC/POM 两者可以任意比例混合，在P()M为25%以下时，PC的力学性能变化不大，但可显著提商耐溶剂性和耐应力开裂性，耐热性也有明显提高，热变形温度蚵达到145°C。
(6)PC/F4 少量F4微粉加人PC, 可提商PC的耐磨性5倍，并保持PC的耐热性、冲出-件和尺于稳定性，如在其中加人玻璃纤维，PV值可大幅度提尚。
(7)PC/PMMA 此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M不透明，但具有珍珠般光泽。可用于装饰品的生产。
(8)PC/SMA 此合金的加1:流动忭好，具有超高冲击性能，缺口冲击强度为纯PC的2倍，耐溶剂性提。
(9)PC/弹性体 提高缺口冲击强度，改善加工流动性、耐油性和低温性能，制品的接缝强度高、电性能优良、着色性良好。
五、聚碳酸酯的应用范围
1.光学材料
照明材料有建筑采光板、汽车窗玻璃、光学仪器、大形灯罩、防护玻璃、汽车灯罩等。
通信材料有光盘及光导纤维等近年来开发的具有潜力的川途。
光学材料有光学透镜材料、导光板和光学仪器材料。
2.电子/电器
PC属E级绝缘材料，注塑件可用于接插件、开关及线圈框架等，薄膜可用于电容器、录像带、录音带及磁带等。
3.机械零件
增强PC可用于齿轮、齿条、蜗轮、凸轮、拉杆、曲轴及必体等。
4.包装材料
利用透明和耐热等性能，用于纯净水、矿泉水的周转桶，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。
