聚碳酸酯
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聚碳酸酯(簡稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。
目前芳香族聚碳酸酯獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度快的通用工程塑料。
中文名聚碳酸酯英文名Polycarbonate別 稱PC塑料化學(xué)式2,2'-雙(4-羥基基)丙烷聚碳酸酯CAS登錄號25037-45-0
目錄
1 成分
2 性質(zhì)
? 化學(xué)
? 物理
? 分類
3 主要優(yōu)點(diǎn)
? 主要性能
4 應(yīng)用
? 建材行業(yè)
? 汽車制造業(yè)
? 醫(yī)療器械
? 航空、航天
? 包裝領(lǐng)域
? 電子電器
? 光學(xué)透鏡
? 光盤
5 改性用途
? 光學(xué)照明
? 電子電器
? 機(jī)械設(shè)備
? 醫(yī)療器材
? 其它方面
6 制備
? 擠出板
? 壓延方法
? 薄膜
? 影響
? 物性表
? 合成
? 加工
7 粘接問題
8 注意事項(xiàng)
? 安全性爭議
? 包裝運(yùn)輸
? 儲(chǔ)運(yùn)條件
成分
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聚碳酸酯是一種強(qiáng)韌的熱塑性樹脂，其名稱來源于其內(nèi)部的CO3基團(tuán)。可由雙酚A和氧氯化碳(COCl2)合成?，F(xiàn)較多使用的方法為熔融酯交換法(雙酚A和碳酸二酯通過酯交換和縮聚反應(yīng)合成)。
雙酚A和碳酸二酯反應(yīng)原理：
性質(zhì)
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化學(xué)
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，尿素，碳酸鹽，碳酸酯)都有
一定穩(wěn)定性。
按醇結(jié)構(gòu)的不同，可將聚碳酸酯分成脂族和芳族兩類。
脂族聚碳酸酯。如聚亞乙基碳酸酯，聚三亞甲基碳酸酯及其共聚物，熔點(diǎn)和玻璃化溫度低，強(qiáng)度差，不能用作結(jié)構(gòu)材料;但利用其生物相容性和生物可降解的特性，可在藥物緩釋放載體，手術(shù)縫合線，骨骼支撐材料等方面獲得應(yīng)用。
聚碳酸酯耐弱酸，耐弱堿，耐中性油。
聚碳酸酯不耐紫外光，不耐強(qiáng)堿。
PC是一種線型碳酸聚酯，分子中碳酸基團(tuán)與另一些基團(tuán)交替排列，這些基團(tuán)可以是芳香族，可以是脂肪族，也可兩者皆有。雙酚A型PC是重要的工業(yè)產(chǎn)品。
PC是幾乎無色的玻璃態(tài)的無定形聚合物，有很好的光學(xué)性。PC高分子量樹脂有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為600~900J/m，未填充牌號的熱變形溫度大約為130°C ，玻璃纖維增強(qiáng)后可使這個(gè)數(shù)值增加10°C。PC的彎曲模量可達(dá)2400MPa以上，樹脂可加工制成大的剛性制品。低于100°C 時(shí)，在負(fù)載下的蠕變率很低。PC耐水解性差，不能用于重復(fù)經(jīng)受高壓蒸汽的制品。
PC主要性能缺陷是耐水解穩(wěn)定性不夠高，對缺口敏感，耐有機(jī)化學(xué)品性，耐刮痕性較差，長期暴露于紫外線中會(huì)發(fā)黃。和其他樹脂一樣，PC容易受某些有機(jī)溶劑的浸蝕。
PC材料具有阻燃性，耐磨?？寡趸?。
物理
密度：1.18-1.22 g/cm^3 線膨脹率：3.8×10^-5 cm/°C 熱變形溫度：135°C 低溫-45°C
聚碳酸酯管(2張)
聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃BI級，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加劑就具有UL94 V-0級阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相對聚碳酸酯價(jià)格較低，并可通過本體聚合的方法生產(chǎn)大型的器件。
聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進(jìn)行特殊處理。
分類
防靜電PC，導(dǎo)電PC，加纖防火PC，抗紫外線耐候PC，食品級PC，抗化學(xué)性PC。
主要優(yōu)點(diǎn)
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1、具高強(qiáng)度及彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)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。
主要性能
a、機(jī)械性能：強(qiáng)度高、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定、蠕變也小(高溫條件下也極少有變化);
b、耐熱老化性：增強(qiáng)后的UL溫度指數(shù)達(dá)120~140℃(戶外長期老化性也很好);
c、耐溶劑性：無應(yīng)力開裂;
d、對水穩(wěn)定性：高溫下遇水易分解(高溫高濕環(huán)境下使用需謹(jǐn)慎);
e、電氣性能：
1、絕緣性能：優(yōu)良(潮濕、高溫也能保持電性能穩(wěn)定,是制造電子、電氣零件的理想材料);
2、介電系數(shù)：3.0-3.2;
3、耐電弧性：120s;
f、成型加工性：普通設(shè)備注塑或擠塑。
PC塑料的粘接
根據(jù)不同需要，可以選擇以下粘合劑：
1.G-933：單組分常溫固化軟彈性防震粘合劑，耐高低溫，不同粘度粘接速度幾秒至幾個(gè)小時(shí)固化完畢。
2. KD-833瞬間粘接劑，可以數(shù)秒鐘或數(shù)十秒鐘快速粘合PC塑料，但膠層硬脆，不耐60度以上熱水浸泡。
3. QN-505，雙組分膠，膠層柔軟，適合PC塑料大面積粘接或復(fù)合。但耐高溫性能較差。
4.QN-906：雙組分膠，耐高溫。
5.G-988:單組份室溫硫化膠，固化后是彈性體具有的防水，防震粘合劑，耐高低溫， 1-2mm厚度的話，10分鐘左右初固，5-6小時(shí)基本固化，有一定的強(qiáng)度。完全固化的話需要至少24小時(shí)。單組份，不需要混合，擠出后涂抹靜置即可，無需加溫。
6.KD-5606：UV紫外線固化膠，粘合透明PS片材及板材，可達(dá)無痕跡效果，需要用紫外線燈照射固化。粘后效果美觀。但耐高溫性能較差。
應(yīng)用
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PC工程塑料的三大應(yīng)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(jī)械零件、光盤、包裝、計(jì)算機(jī)等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護(hù)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(hù)窗，用于飛機(jī)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(biāo)牌，如汽油泵表盤、汽車儀表板、貨棧及露天商業(yè)標(biāo)牌、點(diǎn)式滑動(dòng)指示器， PC樹脂用于汽車照明系統(tǒng)，儀表盤系統(tǒng)和內(nèi)裝飾系統(tǒng)，用作前燈罩，帶加強(qiáng)筋汽車前后檔板，反光鏡框，門框套、操作桿護(hù)套、阻流板、PC被應(yīng)用用作接線盒、插座、插頭及套管、墊片、電視轉(zhuǎn)換裝置，電話線路支架下通訊電纜的連接件，電閘盒、電話總機(jī)、配電盤元件，繼電器外殼， PC可做低載荷零件，用于家用電器馬達(dá)、真空吸塵器，洗頭器、咖啡機(jī)、烤面包機(jī)、動(dòng)力工具的手柄，各種齒輪、蝸輪、軸套、導(dǎo)規(guī)、冰箱內(nèi)擱架。PC是光盤儲(chǔ)存介質(zhì)理想的材料。
PC瓶(容器)透明、重量輕、抗沖性好，耐一定的高溫和腐蝕溶液洗滌，作為可回收利用瓶(容器)。PC及PC合金可做計(jì)算機(jī)架，外殼及輔機(jī)，打印機(jī)零件。改性PC耐高能輻射殺菌，耐蒸煮和烘烤消毒，可用于采血標(biāo)本器具，血液充氧器，外科手術(shù)器械，透析器等，PC可做頭盔和安全帽，防護(hù)面罩，墨鏡和運(yùn)動(dòng)護(hù)眼罩。 PC薄膜廣泛用于印刷圖表，醫(yī)藥包裝，膜式換向器。
聚碳酸酯的應(yīng)用開發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，已推出了光盤、汽車、辦公設(shè)備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級牌號。
建材行業(yè)
聚碳酸酯板材具有良好的透光性，抗沖擊性，耐紫外線輻射及其制品的尺寸穩(wěn)定性和良好的成型加工性能，使其比建筑業(yè)傳統(tǒng)使用的無機(jī)玻璃具有明顯的技術(shù)性能優(yōu)勢。中國建有聚碳酸酯建材中空板生產(chǎn)線20余條，年需用聚碳酸酯7萬t左右，到2005年達(dá)到14萬t。
汽車制造業(yè)
聚碳酸酯具有良好的抗沖擊、抗熱畸變性能，而且耐候性好、硬度高，因此適用于生產(chǎn)轎車和輕型卡車的各種零部件，其主要集中在照明系統(tǒng)、儀表板、加熱板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保險(xiǎn)杠等。
根據(jù)發(fā)達(dá)國家數(shù)據(jù)，聚碳酸酯在電子電氣、汽車制造業(yè)中使用比例在40%～50%，中國在該領(lǐng)域的使用比例只占10%左右，電子電氣和汽車制造業(yè)是中國迅速發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，未來這些領(lǐng)域?qū)厶妓狨サ男枨罅繉⑹蔷薮蟮?。中國汽車總量哆，需求量大，因而聚碳酸酯在這一領(lǐng)域的應(yīng)用是極有拓展?jié)摿Φ摹?/p>
醫(yī)療器械
由于聚碳酸酯制品可經(jīng)受蒸汽、清洗劑、加熱和大劑量輻射消毒，且不發(fā)生變黃和物理性能下降，因而被廣泛應(yīng)用于人工血液透析設(shè)備和其他需要在透明、直觀條件下操作并需反復(fù)消毒的醫(yī)療設(shè)備中。如生產(chǎn)高壓注射器、外科手術(shù)面罩、一次性牙科用具、血液分離器等。
航空、航天
隨著航空、航天技術(shù)的迅速發(fā)展，對飛機(jī)和航天器中各部件的要求不斷提高，使得PC在該領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅一架波音型飛機(jī)上所用聚碳酸酯部件就達(dá)2500個(gè)，單機(jī)耗用聚碳酸酯約2噸。而在飛船上則采用了數(shù)百個(gè)不同構(gòu)型并由玻璃纖維增強(qiáng)的聚碳酸酯部件及宇航員的防護(hù)用品等。
包裝領(lǐng)域
在包裝領(lǐng)域出現(xiàn)的新增長點(diǎn)是可重復(fù)消毒和使用的各種型號的儲(chǔ)水瓶。由于聚碳酸酯制品具有質(zhì)量輕，抗沖擊和透明性好，用熱水和腐蝕性溶液洗滌處理時(shí)不變形且保持透明的優(yōu)點(diǎn)，一些領(lǐng)域PC瓶已完全取代玻璃瓶。據(jù)預(yù)測，隨著人們對飲用水質(zhì)量重視程度的不斷提高，聚碳酸酯在這方面的用量增長速度將保持在10%以上，預(yù)計(jì)到2005年將達(dá)到6萬t。
電子電器
由于聚碳酸酯在較寬的溫、濕度范圍內(nèi)具有良好而恒定的電絕緣性，是優(yōu)良的絕緣材料。同時(shí)，其良好的難燃性和尺寸穩(wěn)定性，使其在電子電器行業(yè)形成了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
聚碳酸酯樹脂主要用于生產(chǎn)各種食品加工機(jī)械，電動(dòng)工具外殼、機(jī)體、支架、冰箱冷凍室抽屜和真空吸塵器零件等。而且對于零件精度要求較高的計(jì)算機(jī)、視頻錄像機(jī)和彩色電視機(jī)中的重要零部件方面，聚碳酸酯材料也顯示出了極高的使用價(jià)值。
光學(xué)透鏡
聚碳酸酯以其獨(dú)特的高透光率、高折射率、高抗沖性、尺寸穩(wěn)定性及易加工成型等特點(diǎn)，在該領(lǐng)域占有極其重要的位置。采用光學(xué)級聚碳酸配制作的光學(xué)透鏡不僅可用于照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡及光學(xué)測試儀器等，還可用于電影投影機(jī)透鏡、復(fù)印機(jī)透鏡、紅外自動(dòng)調(diào)焦投影儀透鏡、激光束打印機(jī)透鏡，以及各種棱鏡、多面反射鏡等諸多辦公設(shè)備和家電領(lǐng)域，其應(yīng)用市場極為廣闊。
聚碳酸酯在光學(xué)透鏡方面的另一重要應(yīng)用領(lǐng)域便是作為兒童眼鏡、太陽鏡和安全鏡和成人眼鏡的鏡片材料。眼鏡業(yè)聚碳酸酯消費(fèi)量年均增長率一直保持在20%以上，顯示出極大的市場活力。
光盤
隨著信息產(chǎn)業(yè)的崛起，由光學(xué)級聚碳酸酯制成的光盤作為新一代音像信息存儲(chǔ)介質(zhì)，正在以極快的速度迅猛發(fā)展。聚碳酸酯以其優(yōu)良的性能特點(diǎn)因而成為光盤制造業(yè)的主要原料。光盤制造業(yè)所耗聚碳酸酯量已超過聚碳酸酯整體消費(fèi)量的20%，其年均增長速度超過10%。中國光盤產(chǎn)量增長迅速，據(jù)國家新聞出版總署公布的數(shù)字，2002年全國共有光盤生產(chǎn)線748條，年耗光學(xué)級聚碳酸酯約8萬噸，且全部進(jìn)口。因而聚碳酸酯在光盤制造領(lǐng)域的應(yīng)用前景是極為廣闊的。
改性用途
編輯
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(jī)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(jìn)行增強(qiáng)改性，提高機(jī)械強(qiáng)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、聚乙烯都可以進(jìn)行共混改性，達(dá)到經(jīng)濟(jì)性和性能之間的平衡。
用途
光學(xué)照明
用于制造大型燈罩、防護(hù)玻璃、光學(xué)儀器的左右目鏡筒等，還可廣泛用于飛機(jī)上的透明材料。
電子電器
聚碳酸酯是優(yōu)良的E(120℃)級絕緣材料，用于制造絕緣接插件、線圈框架、管座、絕緣套管、電話機(jī)殼體及零件、礦燈的電池殼等。也可用于制作尺寸精度很高的零件，如光盤、電話、電子計(jì)算機(jī)、視頻錄象機(jī)、電話交換器、信號繼電器等通訊器材。聚碳酸酯薄摸還被廣泛用作電容器、絕緣皮包、錄音帶、彩色錄象磁帶等。
機(jī)械設(shè)備
用于制造各種齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿、軸承、凸輪、螺栓、杠桿、曲軸、棘輪，也可作一些機(jī)械設(shè)備殼體、罩蓋和框架等零件。
醫(yī)療器材
可作醫(yī)療用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、藥品容器和手術(shù)器械，甚至還可用作人工、人工肺等人工臟器。
其它方面
建筑上用作中空筋雙壁板、暖房玻璃等;在紡織行業(yè)用作紡織紗管、紡織機(jī)軸瓦等;日用方面作奶瓶、餐具、玩具、模型、LED燈外殼和手機(jī)外殼等。
制備
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聚碳酸酯紡織紗管的生產(chǎn)，選用法生產(chǎn)的PC為原料，其中新料為80%，再生料為20%。其生產(chǎn)工藝流程如下：
配料→干燥→注射→修整→拋光→熱處理→制品。
烘箱干燥溫度115-120℃， 16-20小時(shí)，物料在料盤上厚度為30毫米以下，使樹脂含水量在0.03%以下。
料筒三區(qū)溫度為200-220、 250-280、 260-290℃，噴咀溫度比料筒稍低些，低5-10℃。注射壓力60-100MPa，成型周期25秒，熱處理溫度115-120℃， 1小時(shí)，要采用倒懸式進(jìn)行熱處理。
該紗管比木質(zhì)紗管使用壽命長3倍、尺寸穩(wěn)定、耐候性好，不起毛、光潔度好，能提供各種顏色的紗管，便于搞好班組經(jīng)濟(jì)核算。
對于廢舊再生PC料，還可以進(jìn)行增韌處理，頂替新料使用?？稍谠偕鶳C料中，共混少量的尼龍樹脂，或高抗沖聚乙烯樹脂，可使制品的沖擊強(qiáng)度提高1倍以上，彎曲強(qiáng)度也有改善，對樹脂的加工性能、表面光鐸均有所提高了很多。
此外，由于尼龍?jiān)谌廴跁r(shí)粘度極低，能對共混體系中的顏料有優(yōu)良的浸潤包復(fù)作用，破壞了顏料較子的聚集給構(gòu)，增加了顏料分散性，為此可降低顏料用量的20%。
擠出板
PC料一定要干燥，使之含水量降到0.02%以下。PC板原料的分子量應(yīng)選在3.5萬為好。
擠出機(jī)螺桿長徑比為20：1，桿中的加料段和計(jì)量段長度各占全長的25%，而且螺槽深度一定，壓縮段長度為全長的一半。螺桿壓縮比為2.5-3;螺槽深度一般應(yīng)小于4毫米;用銷釘螺桿混煉效果更好。
過遮網(wǎng)組可采用80/120/200/120/80目型式。
衣架式機(jī)頭比較常用，但造價(jià)較貴。
壓延方法
片材的壓延方法有水平方向擠出壓延片，傾斜方向擠出壓延片，向下或向上擠出壓延片。但目前好的是輥筒傾斜壓延法。
典型的PC板擠出條件：
機(jī)簡溫度260、 280、300℃，機(jī)頭溫度2801C、壓延輥筒溫度：上輥121-135℃、中輥129-139℃、下輥132--150℃，螺桿轉(zhuǎn)速12-24轉(zhuǎn)/分，過濾網(wǎng)組40/60/100目。
PC板可用于汽車，飛機(jī)風(fēng)擋玻璃，波紋板，折板，建筑窗玻璃，體育設(shè)施天棚玻璃等。
其他：PC可和ABS共混，提高沖擊強(qiáng)度，ABS添加量為50%時(shí)，提高幅度大。ABS含量過少時(shí)如3%，沖擊強(qiáng)度反而下降。
PC可和HDPE共混，共中HDPE含量為30%時(shí)共混效采較好，可改善沖擊強(qiáng)度，加工流動(dòng)性能提高，易于充模。LDPE共餛效果很差，出現(xiàn)分層，不能使用。
薄膜
PC還可做成薄膜，其抗穿刺強(qiáng)度高，適合于焊接，熱封。PC膜表面張力大，在印刷前不需進(jìn)行電暈處理，電鍍性能也好?？捎糜卺t(yī)藥，食品包裝，與紙板復(fù)合作裝飾板等。
影響
超過100 項(xiàng)研究探索了聚碳酸酯纖維的bisphenol A leachates 在生態(tài)的反應(yīng)。Howdeshell 等發(fā)現(xiàn)在室溫 一種內(nèi)分泌Bisphenol A(C15H16O2)(雙酚A) 看來從聚碳酸酯纖維動(dòng)物籠子被滲入水，而它也許是引至對雌鼠生殖器官的發(fā)達(dá)的原因。由vom Saal 和休斯在2005 年8月出版在對分析bisphenol A leachate 低藥量影響的文件,似乎發(fā)現(xiàn)了暗示在財(cái)政的資助和得出結(jié)論之間有關(guān)系： 工業(yè)界資助的研究看上去傾向于沒有發(fā)現(xiàn)重大作影響; 政府資助的研究傾向于發(fā)現(xiàn)有重大影響。
易和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用
在聚碳酸酯纖維不應(yīng)使用氧化鈉和其它堿性清潔劑否則導(dǎo)致泄出Bisphenol-A(C15H16O2)，一種已知的內(nèi)分泌 (影響生殖系統(tǒng))。
特性:
為非結(jié)晶性熱塑性塑料，的耐熱性能、良好的透明度和極高的耐沖擊強(qiáng)度等物理機(jī)械性能。
優(yōu)點(diǎn)：
1、具高強(qiáng)度及彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)度、使用溫度范圍廣;
2、高度透明性及自由染色性;
3、H.D.T.高;
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;
8、成形收縮率低、尺寸安定性良好。
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