第三章-第二節(jié)-聚碳酸酯

第二章工程塑料主講教師：楊曉莉

博士副教授POLYMERMATERIALSPolymermaterials第二節(jié)聚碳酸酯2.4聚碳酸酯的改性與應用2.3聚碳酸酯的性能

（重點）2.2聚碳酸酯的結構（重點）2.1聚碳酸酯的定義和聚合Polymermaterials2.1聚碳酸酯的定義與聚合分子主鏈中含有碳酸酯基的聚合物統(tǒng)稱為聚碳酸酯。英文為Polycarbonate，縮寫PC。是用量第二大的工程塑料。聚碳酸酯可看作二羥基化合物與碳酸的縮聚產(chǎn)物，R代表二羥基化合物的主體部分。迄今最普遍的是雙酚A型聚碳酸酯。（1）定義Polymermaterials（2）PC的聚合4,4‘-二羥-2，2’-二苯基丙烷BisphenolA(毒性問題)光氣法：目前約90％的PC用該法合成。雙酚A光氣可得分子量為1.5-2.0×105的PC2.1聚碳酸酯的定義與聚合Polymermaterials碳酸二苯酯不使用溶劑、也不使用有毒的光氣、聚合反應過程比較環(huán)保。是目前PC合成的一個發(fā)展方向。酯交換法（熔融縮聚法）2.1聚碳酸酯的定義與聚合可得分子量為2.5-5×104

的PC2.2聚碳酸酯的結構Polymermaterials（1）鏈結構苯環(huán)—剛性基團醚氧鍵—提高鏈柔性極性基團—提高分子間作用力總體來講，雙酚A型的聚碳酸酯是剛性較強的分子鏈。Tg～150oC。黏流溫度～

300oCPolymermaterials聚碳酸酯是分子主鏈中含有—[O-R-O-CO]—鏈節(jié)的熱塑性樹脂。帶酯基不同可分按分子結構中所

脂肪族聚碳酸酯

脂環(huán)族聚碳酸酯

脂肪-芳香族聚碳酸酯

芳香族聚碳酸酯

6.2聚碳酸酯的結構2.2聚碳酸酯的結構（2）聚集態(tài)結構分子鏈比較剛硬分子間有較強的作用力

PC很難結晶、是無定形高分子材料基本特征2.2聚碳酸酯的結構Polymermaterials

PolymermaterialsFlory提出的無定形高聚物的無規(guī)線團結構模型。最長2微米PC容易形成分子鏈束——原纖維結構寬0.05微米（3）超分子結構2.2聚碳酸酯的結構PC的是有進入和未進入原纖維結構高分子組成的無定形高分子材料。由原纖混亂交錯形成的疏松三維網(wǎng)絡結構是整個材料的增強骨架。其間存在較多的微空隙。Polymermaterials低密度區(qū)纖維原結構2.2聚碳酸酯的結構Polymermaterials

2.3聚碳酸酯的性能低吸水性沖擊韌性透明性電絕緣性良好的耐蠕變性PC是一種綜合性能優(yōu)良的無定形熱塑性工程塑料。耐候性使用溫度范圍寬機械強度好尺寸穩(wěn)定性無毒性自熄性2.3聚碳酸酯的性能Polymermaterials聚碳酸酯為透明的硬而韌的顆粒。可見光透光率接近90%。密度為1.2g.cm-3。（1）基本特征2.3聚碳酸酯的性能Polymermaterials（2）力學性能PSPAPC硬質(zhì)PVC軟質(zhì)PVC聚碳酸酯是硬而韌的高聚物：其抗拉、抗彎、抗壓強度和硬度較高。PC是熱塑性塑料中抗沖擊強度非常高的塑料。(僅低于UHWHDPE)Polymermaterials為什么PC會具有高抗沖擊性能？拉伸強度與沖擊強度在受力方式上有什么區(qū)別？PC的原纖維增強骨架間存在著大量的微孔隙原纖維結構易滑移-吸收沖擊能量微孔隙本身的變形也吸收沖擊能量PC具有很高的抗沖擊強度2.3聚碳酸酯的性能（3）熱性能Polymermaterials長期工作溫度可高達120℃2.3聚碳酸酯的性能熱變形溫度130-140℃熱分解溫度在300℃以上脆化溫度低達-100℃PolymermaterialsPC是弱極性的高分子材料，電性能不如聚烯烴類，但仍有較好的電絕緣性。PC吸水率小、Tg高，在很寬的溫度范圍和潮濕的條件下可保持良好的電性能。PC的介電常數(shù)在教寬范圍內(nèi)保持不變，適合做電容器。PC的電性能優(yōu)良。2.3聚碳酸酯的性能（4）電性能Polymermaterials不耐堿，稀氫氧化鈉、稀氨水可使之水解2.3

聚碳酸酯的性能（5）耐化學藥品性常溫下耐水、脂肪烴類、油類、醇類酮類、芳香烴類、酯類可使之溶脹極性有機溶劑可以溶解PCPC在與一些溶劑接觸時會產(chǎn)生應力開裂在高溫下，PC容易水解，耐沸水性不好（6）耐候性

PolymermaterialsPC分子主鏈上無仲、叔碳原子，抗氧化性強無雙鍵、具有良好的耐臭氧性在較干燥條件下，具有優(yōu)異的耐候性；但在潮濕環(huán)境下，容易氣候老化PC對紫外光有很強的吸收作用聚碳酸酯抵抗氣候因素使其性能下降的能力極強，聚碳酸酯的耐熱老化性能也相當好。2.3聚碳酸酯的性能(7)耐老化性和耐燃性Polymermaterials聚碳酸酯是可燃的，若在基體樹脂中加入了某些阻燃性物質(zhì)如鹵化物、三氧化二銻、氫氧化鎂、磷酸酯和紅磷等，便可提高其阻燃性。2.3聚碳酸酯的性能（8）加工性能PolymermaterialsPC分子鏈剛性大，熔體黏度高PC的熔體更接近牛頓流體，提高溫度比增大壓力更能降低熔體黏度PC雖然吸濕性很小，但因為容易高溫水解，即使微量的水分也要在加工前盡量去除（含水率要<0.02％）光氣法PC的分子量較高且分布寬；而酯交換法PC的分子量較低且分布窄，加工特性不同PC的分子鏈剛硬，成型冷卻后易殘余很大的內(nèi)應力2.3聚碳酸酯的性能Polymermaterials降低內(nèi)應力的方法：提高熔體溫度、提高模具溫度、制品成型后熱處理PC是無定形聚合物，其制品的尺寸穩(wěn)定性較好。PC與金屬的黏附性很強，生產(chǎn)結束后應趁熱清理料筒。2.3聚碳酸酯的性能2.4聚碳酸酯的改性與應用（1）PC的缺點及改性制品殘余內(nèi)應力大高溫易水解不耐溶劑不耐磨損改性PolymermaterialsPolymermaterials2.4聚碳酸酯的改性與應用提高拉伸強度、壓縮強度改善耐熱性、耐應力開裂性減少吸濕性和膨脹系數(shù)提高加工流動、沖擊性能改善耐應力開裂、耐沸水性、電絕緣性Polymermaterials國內(nèi)PC的發(fā)展概況產(chǎn)量只有1300t產(chǎn)量還不足1000t產(chǎn)量還不足1000t大部分自用1959年就由沈陽化工研究院對PC進行研究開發(fā)

40多年來仍未形成規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)先后多達20余家,現(xiàn)僅剩3家總生產(chǎn)能力約5600t1999年2001年2002年至今2.4聚碳酸酯的改性與應用Polymermaterials（2）應用大型燈罩、防護玻璃、照相器材、眼科用玻璃透明飛機坐艙玻璃，天窗?？箾_擊眼鏡/太陽鏡公路/成鐵隔音玻璃幕墻防暴盾牌2.4聚碳酸酯的改性與應用Polymermaterials透明性抗沖擊性耐熱性純凈水、礦泉水筒、熱水瓶、透明餐具電緣性高強度電子電器的零部件、消費性電子產(chǎn)品外殼VCD、DVD光盤多為PC/ABS合金2.4聚碳酸酯的改性與應用2.4聚碳酸酯的改性與應用纖維增強PC具有與金屬材料相似的力學性能制造承載的機械零部件：齒輪、軸承、軸承、軸套；發(fā)動機零部件。PolymermaterialsPolymermaterials含雙酚A(BPA)的奶瓶被認為會誘發(fā)性早熟，歐盟從2011年3月1日起禁止PC嬰兒奶瓶使用。部分塑料奶瓶采用了PP材料或者PES材料制成，都對外明示“不含雙酚A。2.4聚碳酸酯的改性與應用PolymermaterialsABS合金主要品種：ABS/PCABS/PVCABS/PAABS/PBT合金的目的是什么？--取長補短。以ABS/PC為例。PC的優(yōu)點：高強度、高抗沖、高耐熱PC的缺點：熔體黏度大難加工、應力開裂、缺口沖擊強度低、昂貴ABS的優(yōu)點：加工性好，缺口敏感度低、價格相對便宜。ABS/PC合金：既具較高的沖擊強度、撓曲性、剛性和耐熱性,同時又具有良好的加工性能,并改善了耐化學品性和低溫韌性,熱變形溫度比ABS高10