高分子材料研究報告

前言聚碳酸酯(簡稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據(jù)酯基的構造可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多個類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應用。現(xiàn)在僅有芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯構造上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增加速度最快的通用工程塑料。在生活中隨處可見PC制品，如日常喝水的太空杯，嬰兒的奶瓶，光盤等。鑒于聚碳酸脂在國民生產(chǎn)中巨大的作用和用途，在下文中我們將會討論聚碳酸脂的構造，性能以及生產(chǎn)工藝，讓大家對聚碳酸脂的認識更富有彈性。一、聚碳酸脂的構造聚碳酸酯構造式[1]：聚碳酸脂是由雙酚A與碳酸二苯脂通過脂交貨和縮聚反映而成，會產(chǎn)生衍生物光氣。構造特性是線性、非晶、弱極性、帶有苯環(huán)、柔性（帶來次級轉變）。構造決定性能，聚碳酸脂的這些構造特性決定了它的下列幾點性能特性。二、聚碳酸脂的基本性能2.1抗沖擊最佳（優(yōu)于鋁和鋅）聚碳酸酯的抗沖擊性[2]好是由于其構造是弱極性的，韌性好，并且構造中含有苯環(huán)，因此剛度很大，這兩者決定了聚碳酸脂含有優(yōu)良的抗沖擊性能。聚碳酸酯的沖擊強度在通用工程塑料乃至全部的熱塑性塑料中都是很突出的，其數(shù)值與45%玻纖增強聚酯PET相似。影響聚碳酸酯沖擊強度的重要因素有分子量、缺口半徑、溫度和添加劑等。2.2尺寸穩(wěn)定性好，抗蠕變優(yōu)于PA、POM聚碳酸酯的尺寸穩(wěn)定性[3]好，抗蠕變優(yōu)于PA、POM是由于其構造中含有苯環(huán)且是線性構造而決定的。由于其抗蠕變性能好，因此因吸水而引發(fā)的尺寸變化和冷流變形均很小，這是它尺寸溫度性優(yōu)良的重要標志。2.3使用溫度在通用工程塑料[4]中，聚碳酸酯的耐熱性還算是較好的，其分解溫度在300℃以上，長久工作溫度可高達120℃；同時它含有良好的耐寒性，脆化溫度低達-100℃；其長久使用溫度范疇是-60~120℃。2.4電性能好聚碳酸酯是弱極性、玻璃化轉變溫度高、吸水性低，因此含有優(yōu)良的電絕緣性能，靠近或相對于向來被認為電絕緣性能優(yōu)良的PET。聚碳酸酯的電絕緣性[5]與溫度、濕度、電場頻率和制品厚度親密有關。2.5透光性能良好聚碳酸酯的透光率為75%~85%，透光性好是由于其是非晶態(tài)物質(zhì)，各向同性，就跟玻璃同樣。但是由于其表面硬度較差，耐磨性不好，表面容易發(fā)毛而影響其透光率。2.6性能缺點聚碳酸酯耐磨性差，不大于PA和POM(優(yōu)于金屬)耐疲勞性也差，這與聚碳酸脂構造的弱極性和柔性（帶來次級轉變）特性有關。聚碳酸酯是可燃的，火焰呈淡黃色、冒黑煙；氧指數(shù)僅25%，離開火焰自熄。普通加入鹵化物、三氧化二銻、氫氧化鎂、磷酸和紅磷等改性提高阻燃性[6]。三、聚碳酸脂的應用性能決定應用，上述聚碳酸脂含有的優(yōu)秀性能決定了其在生活生產(chǎn)中大顯身手。其足跡遍及電器（占25.4%）、機械、醫(yī)療、辦公、日用、建筑[7]等行業(yè)。下面我舉幾個簡樸的應用的例子。電器：由于聚碳酸酯在較寬的溫、濕度范疇內(nèi)含有良好而恒定的電絕緣性，是優(yōu)良的絕緣材料；同時，其良好的難燃性和尺寸穩(wěn)定性，使其在電子電器行業(yè)形成了廣闊的應用領域。聚碳酸酯樹脂重要用于生產(chǎn)多個食品加工機械、電開工具外殼、機體、支架、冰箱冷凍室抽屜和真空吸塵器零件等。并且對于零件精度規(guī)定較高的計算機、視頻錄像機和彩色電視機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值；機械：聚碳酸酯含有良好的抗沖擊、抗熱畸變性能，因此合用于生產(chǎn)轎車和輕型卡車的多個零部件，其重要應用領域集中在制造照明系統(tǒng)、儀表板、加熱板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保險杠等。醫(yī)療：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，因而被廣泛應用于人工腎血液透析設備和其它需要在透明、直觀條件下操作并需重復消毒的醫(yī)療設備中，如生產(chǎn)高壓注射器、外科手術面罩、一次性牙科用品、血液充氧器、血液收集存儲器、血液分離器等等。日用：由于聚碳酸脂優(yōu)良的透光性和尺寸穩(wěn)定性，其可用于制造攝影機、顯微鏡、望遠鏡及光學測試儀器等，還可用于制造電影投影機透鏡、復印機透鏡、紅外自動調(diào)焦投影儀透鏡、激光束打印機透鏡，以及多個棱鏡、多面反射鏡等?？傊?，生活中無處不見聚碳酸脂的身影。四、聚碳酸脂的研究前沿普通聚碳酸脂材料科學家們已經(jīng)做了大量進一步的研究，但是金無足赤，人無完人，每一種材料都有自己的缺點。聚碳酸脂的重要缺點就是耐疲勞性差，耐磨性差，可燃。征對這些缺點人們也想出了許許多多的材料改性的辦法，這給聚碳酸脂材料的優(yōu)化帶來了巨大的福音，下面我就簡樸的介紹一下聚碳酸脂研究前沿中對聚碳酸脂改性的研究。（1）通過讓PC與PE、ABS、POM、PF、PS、PBT合金化可獲得抗開裂和很高耐磨性的聚碳酸脂復合材料，其可用做機械零部件。（2）通過PC與有機硅共聚，可使聚碳酸脂變得更加耐熱、透明、堅韌，其可用于光學、分析、醫(yī)療的薄膜。除了對聚碳酸脂進行改性，人們還在改善聚碳酸脂的生產(chǎn)工藝方面付出了巨大的努力，制造出了含有特殊光學性能的聚碳酸脂、液晶型聚碳酸脂尚有阻燃型聚碳酸脂。聚碳酸脂的世界就好比浩瀚的星空，尚有許許多多精彩的篇章等待人們?nèi)プV寫。五、小結構造決定性能，性能又決定應用，高分子的世界不是無章可循，而是有許許多多的規(guī)律去把握，去發(fā)現(xiàn)。我們研究某一材料是首先要從材料的構造入手，看它與否極性，是結晶還是非晶，有哪些官能團，支鏈、側鏈分別是什么。通過簡樸的分析我們腦子里就能大概猜出這個材料含有哪些性能，但是實際狀況紛繁復雜，某一種材料往往不能承當某一使用環(huán)境下的大任，這時候就需要我們綜合不同材料的優(yōu)良性能，開發(fā)出新型復合材料，解決實際難題。世上無難事，只要肯登攀。掌握了高分子材料“構造——性能——應用”這種分析問題的思維方式，加上不懈的努力，相信對高分子世界的認識一定能夠獲得新的巨大的突破。參考文獻[1]合成樹脂及塑料技術全書編委會.合成樹脂及塑料技術全書[M].北京：中國石化出版社.[2]李復生，殷金柱，魏東煒.聚碳酸酯應用與合成工藝進展[J].化工進展，，21：395-398.[3]楊振忠，姜振華，馬榮堂.聚碳酸酯的發(fā)展[J].高分子材料科學與工程，1994，10（7）：1-7.[4]邱鵬.聚碳酸酯國內(nèi)外生產(chǎn)技術及市場分析[J].化工技術經(jīng)