產(chǎn)品詳情
PC聚碳酸酯塑料簡(jiǎn)介，PC聚碳酸酯的成型加工，PC聚碳酸酯的應(yīng)用范圍
一、聚碳酸酯簡(jiǎn)介
聚碳酸酯是指大分子鏈由碳酸酯型重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的一類聚合物，英文名稱為polycarbonate,簡(jiǎn)稱PC，它自2000年后超過(guò)PA成為首先大通用工程塑料品種。依具體組成不同，PC可分成脂肪族、脂環(huán)族、芳香族、脂肪-芳香族四類，但在工程上具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的為芳香族PC，并以產(chǎn)量較大、.用途較廣的雙酚A型PC為主，本節(jié)即介紹此類PC。
PC較早于1959年首先由德國(guó)Bayer公司開(kāi)始工業(yè)化生產(chǎn)，目前國(guó)外的主要生產(chǎn)商有美國(guó)GE公司環(huán)球10個(gè)分廠、德國(guó)Bayer公司環(huán)球15個(gè)分廠、美國(guó)Dow公司環(huán)球5個(gè)分廠、日本的帝人化成和三菱等。我國(guó)的內(nèi)資生產(chǎn)商有常州合成化工總廠、海中聯(lián)化工廠、重慶長(zhǎng)風(fēng)化工廠等，但產(chǎn)量都很少。近期的主要投資為獨(dú)資和合資企業(yè)，具體有美國(guó)GE公司上海工廠6萬(wàn)噸/年，上海氯堿公司與Bayer公司合作工廠10萬(wàn)噸/年，日本帝人/三井江蘇嘉興工廠5萬(wàn)噸/年，美國(guó)GE公司在廣州投資4萬(wàn)噸/?年P(guān)C/ABS合金。
PC的突出性能為：優(yōu)異的沖擊性和透明性，優(yōu)良的力學(xué)性能和電絕緣性，使用溫度范圍廣（一130?130°C),尺寸穩(wěn)定性髙，耐蠕變性高，是塑料材料中集剛、硬、韌于一體的典型代表品種。
PC的主要缺點(diǎn)為吸濕性大、加工易產(chǎn)生氣泡及銀絲，制品易產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力、對(duì)缺口敏感性大，耐疲勞性低、摩擦性及耐磨性不好。
PC用于電子/電器占38%、建筑采光占20%、光盤占12%、汽車占10%。不同地區(qū)的具體應(yīng)用比例不同，美國(guó)建筑采光占23.6%、汽車占17.2%、光盤占16.4%、醫(yī)療器械占9.8%、電子/電器占7.6%,西歐建筑采光占30.8%、電子/電器占23.6%、光盤占15.6%、汽車占8.1%、照明占8%,日本電子/電器占38.8%、汽車占19.4%、片材和薄膜占17.4%。PC的透明度板又稱為陽(yáng)光板，在建筑采光和汽車玻璃中市場(chǎng)潛力巨大；PC用于光盤的增長(zhǎng)速度極快，預(yù)計(jì)今后建筑、汽車和光盤為PC的三大市場(chǎng)。
1.PC的結(jié)構(gòu)
PC的分子鏈中含有多種基團(tuán)，它所表現(xiàn)的宏觀性能為各種基團(tuán)的綜合反映。
亞苯基，提供剛性、力學(xué)性能和耐化學(xué)穩(wěn)定性能；羰基，增加剛性；酯基，易吸水、電絕緣性差、耐化學(xué)穩(wěn)定性差；氧基，賦予韌性。
由于PC大分子主鏈的剛性和體積效應(yīng)，使其結(jié)晶能力差，基本屬于無(wú)定形聚合物，因而具有優(yōu)異的透明性。
2.PC的性能
(1)一般性能： PC為透明、呈微黃色或白色硬而韌的樹(shù)脂，燃燒時(shí)發(fā)出花果臭味、離火自熄、火焰呈黃色、熔融起泡。
(2)力學(xué)性能： PC的力學(xué)性能十分優(yōu)良，具有剛而籾的優(yōu)點(diǎn)。其沖擊性能是熱塑性塑料中較好的一種，比PA、POM高3倍之多，接近PF和UP玻璃鋼的水平。PC的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都好，并受溫度的影響小。PC的耐蠕變性優(yōu)于PA和POM，尺寸穩(wěn)定性好。PC的耐應(yīng)力開(kāi)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；疲勞強(qiáng)度低。
(3)熱學(xué)性能： PC的耐高、低溫性好，純PC可在-130~130°C范圍內(nèi)使用；熱變形溫度可達(dá)130?140°C,并受載荷的作用小；熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)都較小，阻燃性好，屬于自熄性材料。
(4)電學(xué)性能： PC因?qū)偃鯓O性聚合物，其絕緣性能一般。但可貴之處在于其電性能在很寬的溫度及濕度范圍內(nèi)變化較小，如介電常數(shù)和介電損耗在23~125°C范圍內(nèi)兒乎不變。隨PC制品結(jié)品度的提高，其體積電阻率增大。
(5)環(huán)境性能PC可耐有機(jī)酸、稀無(wú)機(jī)酸、鹽、油、脂肪烴及醇類，但不耐氯烴、稀堿、溴水、濃酸、胺類、酮及酯等，可溶于二氯甲烷、二氯乙烷及甲酚等溶劑中。PC不耐60°C以上的熱水，長(zhǎng)期接觸會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力開(kāi)裂并失去韌性。PC的耐紫外線性不好，需加人紫外線吸收劑；但PC的耐空氣、臭氧性較好。
(6)光學(xué)性能PC為較優(yōu)異的光學(xué)塑料品種之一，其透光率可達(dá)93%之多，折射率為1.587,適于透鏡材料。PC作為高檔光學(xué)材料的不足之處有二：一為硬度低、耐磨性差；二為雙折射髙，不易用于光學(xué)儀器等高精度制品中。
三、聚碳酸酯的成型加工
1.加工特性
PC的熔體黏度很高，由于熔融黏度較高，流動(dòng)性差，給注射成?帶來(lái)一定困難。其熔體的流變性在低剪切速率下接近牛頓流體，應(yīng)主要通過(guò)溫度調(diào)節(jié)流動(dòng)性；成型時(shí)的冷卻、凝固和定型時(shí)間短。
PC熱穩(wěn)定性較好，但溫度在超過(guò)340°C時(shí)，PC會(huì)出現(xiàn)分解，制品顏色變深、表面出現(xiàn)銀絲、暗條、黑點(diǎn)、氣泡等，力學(xué)性能下降。另外，含氮化合物和三氧化二銻會(huì)加速分解。
PC的剛性大，在加工過(guò)程中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此對(duì)成形藝條件要嚴(yán)格控制。PC制品要進(jìn)行后處理，處理?xiàng)l件為110~120°C，處理時(shí)間視厚度而定，厚度在20mm以下8h、厚度在20mm以上24h。
PC因含有酯鍵，在成型中對(duì)水極為敏感，高溫下即使微量水也會(huì)引起分解。因此，加工前一定要干燥處理，使含水量在0.02%以下。具體干燥條件為：溫度110~120°C，時(shí)間10~12h,料層厚度30mm以下。
PC屬無(wú)定形聚合物，成型收縮率低，一般在0.5%~0.7%，無(wú)方向選擇性。
PC制品不易帶金屬嵌件，如必須加入，應(yīng)將嵌件預(yù)熱到200T：或更高后再成型加工。
PC再生料可以重復(fù)使用。料筒清洗對(duì)PC料用PC新料即如為PVC、POM熱敏性塑料時(shí)，應(yīng)用PE、PS等清洗。
2.加工方法
PC的加工比較容易，可用注塑、擠出及吹塑等方法加工。
(1)注射成型選用分子量為2.7萬(wàn)~3.4萬(wàn)、低黏度的PC樹(shù)脂，透明制品模具表面光潔度較好，排氣孔尺寸小于0.03nun，PC熔體流動(dòng)長(zhǎng)度與制品壁厚之比為80~100，制品壁厚不應(yīng)低1mm，在1.5~5mm之間。
在具體設(shè)定工藝條件時(shí)：注射溫度高，一般在270~320°C；注射壓力高，一般為80~120MPa，甚至高達(dá)120~150MPa;注射速度要快。
注塑工藝條件：料筒溫度前段250~300°C、中段230~270°C、后段220~250°C, 噴嘴溫度240~290°C，注射壓力80~100MPa. 模具溫度為80~120°C。
(2)擠出成型選用分子量為3.4萬(wàn)以上高、中黏度的PC樹(shù)脂，擠出溫度為230~300°C。
(3)吹塑成型吹塑型坯的成型條件同擠出。吹塑成型的模具溫度為100~120°C，吹塑壓力為0.4·0.8MPa。
四、聚碳酸酯的改性品種
PC的改性品種比較少，主要為增強(qiáng)PC和PC合金兩類。
1.增強(qiáng)PC
增強(qiáng)PC的增強(qiáng)材料為玻璃纖維、碳纖維和硼纖維等，增強(qiáng)后可明顯提高疲勞強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度等，改善耐應(yīng)力開(kāi)裂性和耐熱性，降低吸水性、線膨脹系數(shù)和成型收縮率，增大耐磨性和耐蠕變性。但沖擊強(qiáng)度會(huì)有所下降，透明性喪失，相對(duì)密度提高。
以耐熱性為例，PC為非結(jié)晶型樹(shù)脂，因此耐熱性對(duì)增強(qiáng)纖維的敏感性低，加人增強(qiáng)纖維后提高幅度很小，只有20%左右，而PA可達(dá)到300%之多。
以疲勞強(qiáng)度為例，加人20%玻璃纖維可使疲勞強(qiáng)度從10MPa增大到40MPa，加人40%玻璃纖維會(huì)提高到50MPa。增強(qiáng)PC的加工性能與PC相差不大，成型溫度略高，模具溫度在100°C以上，注射壓力不宜過(guò)高，以防制品脆裂。有金屬嵌件時(shí)，要預(yù)熱到l〇〇°C左右。制品需要在120°C下進(jìn)行退火處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。增強(qiáng)PC在注塑時(shí)易產(chǎn)生熔接縫，如用硅烷KH550和氨基甲酸酯復(fù)合處理后，可基本消除熔接縫。玻璃纖維加入前，應(yīng)在100°C下處理。
增強(qiáng)PC主要用于要求強(qiáng)度、耐熱和精度的場(chǎng)合，可以代替鋁、鋅等壓鑄負(fù)荷件以及嵌人金屬件的制品，用于插線板、接插件、齒輪、齒條、線圈骨架等。
2 PC/ABS合金
PC/ABS為目前較成熟、應(yīng)用較廣泛、產(chǎn)量較大的塑料合金品種。它較早于1963年由Borg-Warner化學(xué)公司開(kāi)發(fā)成功，發(fā)展速度一直很快，到2006年世界產(chǎn)量為100萬(wàn)噸左右。目前的主要生產(chǎn)商有美國(guó)GE、美N陶氏、德N拜爾、|丨本帝人化成、日本宇部興產(chǎn)、日本三菱、韓國(guó)三星、韓國(guó)LG等，我國(guó)的各大改性塑廠都可生產(chǎn)。
PC/ABS常用的合金比例為PC/ABS 70/30、50/50、30/70。常用的相容劑為ABS-g-MAH、SMA、EBA、MBS、MS等。八BS中不同組分的含量不同，與PC的相容性能不同，ABS中AN(丙烯腈）的含量為25%時(shí)與PC的相容性好，ABS中的B(丁二烯）含量高時(shí)與PC的相容性不好。
PC/ABS可用的磷系阻燃劑為RDP，ABS含量越多，RDP加人量越多。如ABS含量為33%，RDP為9%，達(dá)到V-0級(jí)；如ABS含量為25%，RDP為8%，達(dá)到V-0級(jí)。
PC/ABS可用的磷鹵類阻燃劑為PB-460,加入量6%時(shí)，達(dá)判V-0級(jí)。
PC/ABS合金已用于兼有優(yōu)良沖擊性能和剛性的殼體材料，具體如機(jī)械、電器部件、帽盔及汽車車身等制品。
3.其他PC合金
PC合金的種類很多，并大都已獲得具體的應(yīng)用。
(1)PC/HDPE PC/HDPE合金在國(guó)外已商品化生產(chǎn)，具休如日本帝人化成的Panlite，美國(guó)GE公司的Lexan。PC/HDPE合金可用于生產(chǎn)食品餐具、容器、安全帽、電器芩件、電動(dòng)工具外殼和紡織用緯紗管等。
(2)PC/PBT（PET) PC/PBT(PET)合金具有優(yōu)良的綜合性能，表面具有珠光色彩，表面涂裝性好，加工流動(dòng)性好，已成為要的合金品種，具有較高的工業(yè)價(jià)值，國(guó)外很多大公司都已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。PC/PBT的代表品種有美國(guó)GE的Xenoy、德國(guó)Bayer公司的Pocan、德國(guó)BASF公司的Ultrablend;PC/PET代表品種有德國(guó)Bayer公司的Makroblend。
PC/PBT的注射成型工藝條件：干燥處理110~135°C，約4h;料筒溫度235~300°C;模具溫度70~90°C。
此合金可用于汽車保險(xiǎn)杠、車身護(hù)板、齒輪箱、電動(dòng)工具把手、腳踏板、電子和電器部件等。
(3)PC/PS PC/PS合金可大大提髙PC的加工流動(dòng)性，改善其成型性；降低PC的雙折射率，以滿足光盤基材的需要；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，尤其是在兩者比例為60/40~40/60時(shí)，相容性較好。在其他混合比例時(shí)MAH、SBS-g-MAH等做相容劑。
(4)PC/PA 該合金可改善PC的耐油性、耐化學(xué)腐蝕性，其耐應(yīng)力開(kāi)裂及加工性能好，可保持PC的沖擊強(qiáng)度和耐熱性。PC/PA可用SMAH做相容劑。PC/PA合金吋用于汽車、家電和光盤等。
(5)PC/POM 兩者可以任意比例混合，在P()M為25%以下時(shí)，PC的力學(xué)性能變化不大，但可顯著提商耐溶劑性和耐應(yīng)力開(kāi)裂性，耐熱性也有明顯提高，熱變形溫度蚵達(dá)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的耐熱性、沖出-件和尺于穩(wěn)定性，如在其中加人玻璃纖維，PV值可大幅度提尚。
(7)PC/PMMA 此合金具有耐溶劑性好、缺口沖擊性高、耐熱好、易加工、耐紫外線等優(yōu)點(diǎn)，制品M不透明，但具有珍珠般光澤?？捎糜谘b飾品的生產(chǎn)。
(8)PC/SMA 此合金的加1:流動(dòng)忭好，具有超高沖擊性能，缺口沖擊強(qiáng)度為純PC的2倍，耐溶劑性提。
(9)PC/彈性體 提高缺口沖擊強(qiáng)度，改善加工流動(dòng)性、耐油性和低溫性能，制品的接縫強(qiáng)度高、電性能優(yōu)良、著色性良好。
五、聚碳酸酯的應(yīng)用范圍
1.光學(xué)材料
照明材料有建筑采光板、汽車窗玻璃、光學(xué)儀器、大形燈罩、防護(hù)玻璃、汽車燈罩等。
通信材料有光盤及光導(dǎo)纖維等近年來(lái)開(kāi)發(fā)的具有潛力的川途。
光學(xué)材料有光學(xué)透鏡材料、導(dǎo)光板和光學(xué)儀器材料。
2.電子/電器
PC屬E級(jí)絕緣材料，注塑件可用于接插件、開(kāi)關(guān)及線圈框架等，薄膜可用于電容器、錄像帶、錄音帶及磁帶等。
3.機(jī)械零件
增強(qiáng)PC可用于齒輪、齒條、蝸輪、凸輪、拉桿、曲軸及必體等。
4.包裝材料
利用透明和耐熱等性能，用于純凈水、礦泉水的周轉(zhuǎn)桶，旅行用熱水杯、奶瓶及餐具等。
5.醫(yī)療器材
用于醫(yī)療器械如杯、瓶、筒、牙科器材、藥品容器及手術(shù)器械等，醫(yī)用材料如人工腎、人工肺及人工臟器等。
