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(yōu)良的物理機械性能,尤其是耐沖擊性優(yōu)異,拉伸強度、彎曲強度、壓縮強度高;蠕變性小,尺寸穩(wěn)定。
化學性質(zhì)
聚碳酸酯(PC)是碳酸的聚酯類,碳酸本身并不穩(wěn)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(jié)構(gòu)的不同,可將聚碳酸酯分成脂族和芳族兩類。
物理性質(zhì)
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(yōu)點
1、具高強度及彈性系數(shù)、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(yōu);
7、無味無臭對人體無害符合衛(wèi)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(jīng)濟性和性能之間的平衡。
PC的合成
工業(yè)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(huán)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(nèi)保持良好地力學性能,抗沖性能和透明性特好,尺寸穩(wěn)定,耐蠕變,性能優(yōu)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(chǎn)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(zhuǎn)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(jīng)酯交換反應,排出苯酚,由苯酚排出量來調(diào)節(jié)兩基團數(shù)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(shè)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(shù)。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(cè),反應器內(nèi)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(jīng)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(shù)相等,一般光氣稍過量,以彌補水解損失。可加少量單官能團苯酚進行端基封鎖,控制分子量。聚碳酸酯用雙酚A的純度要求高,有特定的規(guī)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(chǎn)生交聯(lián)。
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(chǎn)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(zhì)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(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè),其次還有工業(yè)機械零件、光盤、包裝、計算機等辦公室設(shè)備、醫(yī)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(shè)備、工業(yè)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(yè)標牌、點式滑動指。
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