第九章聚碳酸酯（PC）主要內(nèi)容1.雙酚A型聚碳酸酯2.其它聚碳酸酯.PC應(yīng)用實(shí)例電腦外殼陽光板汽車儀表盤中空板、三層板光盤.什么是聚碳酸酯？

聚碳酸酯是一類分子主鏈中含有—[O-R-O-CO]—鏈節(jié)的高分子化合物及以它為基質(zhì)而制得的各種材料的總稱?？梢钥醋魇怯啥u基化合物與碳酸的縮聚產(chǎn)物。Polycarbonate,簡稱PC。式中R代表生成碳酸酯的二羥基化合物的主體部分.分類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。

按分子結(jié)構(gòu)中所帶酯基不同可分為1.脂肪族聚碳酸酯2.脂環(huán)族聚碳酸酯3.脂肪-芳香族聚碳酸酯4.芳香族聚碳酸酯.雙酚A型聚碳酸酯9.1雙酚A型聚碳酸酯迄今最普遍的是雙酚A型聚碳酸酯。用量第二大的工程塑料。.<二>PC的聚合由于碳酸不能穩(wěn)定存在，所以不能通過二羥基和碳酸直接縮聚。1.光氣法：目前約90％的PC用該法合成。雙酚A4,4‘-二羥-2，2’-二苯基丙烷BisphenolA(毒性問題)

光氣可得分子量為1.5～2.0×105的PC.2.酯交換法（熔融縮聚法）碳酸二苯酯

分子量為2.5～5×104的PC。不使用溶劑、也不使用有毒的光氣、聚合反應(yīng)過程比較環(huán)保。是目前PC合成的一個發(fā)展方向。.聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)苯環(huán)—剛性基團(tuán)醚氧鍵—提高鏈柔性極性基團(tuán)—提高分子間作用力概括而言，分子鏈上的苯撐基、酯基的影響大于醚鍵的影響，決定了分子鏈屬于剛性鏈。

.§9.1.2結(jié)構(gòu)與性能分子鏈剛性，→較高的玻璃化溫度和熔融溫度、熔體粘度高，抗變形性好（剛性好、蠕變小、尺寸穩(wěn)定性優(yōu))，力學(xué)性能也頗優(yōu)。限制了分子鏈的取向和結(jié)晶，苦一旦取問，又不易松弛，致使內(nèi)應(yīng)力不易消除，容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力被凍結(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致在某種應(yīng)用條件下的應(yīng)力開裂現(xiàn)象。

總體來講，雙酚A型的聚碳酸酯是剛性較強(qiáng)的分子鏈。Tg～150oC。黏流溫度~300oC.聚集態(tài)結(jié)構(gòu)1.基本特征分子鏈比較剛硬分子間有較強(qiáng)的作用力

PC很難結(jié)晶、是無定形高分子材料由于聚碳酸酯具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，又高度透明，故俗稱“透明金屬”。.2.超分子結(jié)構(gòu)PC容易形成分子鏈?zhǔn)w維結(jié)構(gòu)Flory提出的無定形高聚物的無規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)模型。最長2微米寬0.05微米.PC的是由進(jìn)入和未進(jìn)入原纖維結(jié)構(gòu)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(luò)結(jié)構(gòu)是整個材料的增強(qiáng)骨架。其間存在較多的微空隙。原纖維結(jié)構(gòu)低密度區(qū)微空隙.雙酚A型聚碳酸酯具有剛性分子鏈，但卻具有優(yōu)異的韌性1.分子鏈易形成穩(wěn)定的原纖維聚集狀結(jié)構(gòu)。原纖維會成束并混亂交錯排列組成疏松的網(wǎng)絡(luò)，使聚合物內(nèi)存在大量空隙(自由空間)。原纖維內(nèi)的分子鏈間作用力較大，斂集密度較高。在快速的外加載荷作用下，聚合物以原纖維為單位可自由移動，吸收大量外載荷的能量。這種結(jié)構(gòu)特性賦予聚合物很高的抗沖擊性能。2.聚合物的無定形結(jié)構(gòu)有利于材料的韌性。.聚碳酸酯的性能<一>基本特征聚碳酸酯為透明的硬而韌的顆粒?？梢姽馔腹饴式咏?0%。無臭無味、無毒密度為1.2g.cm-3。.<二>力學(xué)性能軟質(zhì)PVC硬質(zhì)PVCPSPAPC聚碳酸酯是硬而韌的高聚物：其抗拉、抗彎、抗壓強(qiáng)度和硬度較高。PC是熱塑性塑料中抗沖擊強(qiáng)度非常高的塑料。(僅低于UHWHDPE)..為什么PC會具有高抗沖擊性能？無缺口沖擊強(qiáng)度PC的原纖維增強(qiáng)骨架間存在著大量的微孔隙原纖維結(jié)構(gòu)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(qiáng)度.<三>熱性能具有較好的耐熱性和耐寒性，可以在-100～130oC范圍內(nèi)使用；強(qiáng)度隨溫度的變化較??；線膨脹系數(shù)較??；比熱容不大；導(dǎo)熱性在聚合物中居中。.<四>電性能PC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。.<五>耐化學(xué)藥品性PC的耐化學(xué)藥品性一般；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(jī)溶劑可以溶解PC；PC在與一些溶劑接觸時會產(chǎn)生應(yīng)力開裂；在高溫下，PC容易水解，耐沸水性不好。不耐堿，稀氫氧化鈉、稀氨水可使之水解。.<六>耐候性PC分子主鏈上無仲、叔碳原子，抗氧化性強(qiáng)，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(qiáng)的吸收作用。升溫、水加速老化耐候性較好，對熱、輻射、空氣、臭氧有良好的穩(wěn)定性，制品在戶外暴露一年，性能幾乎不變。.存在的缺陷因抗疲勞強(qiáng)度差，容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，抗溶劑性差，耐磨性欠佳。

.工藝特性PC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?yàn)槿菀赘邷厮?，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(yīng)力?！?0.1.3加工與應(yīng)用.降低內(nèi)應(yīng)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(qiáng)，生產(chǎn)結(jié)束后應(yīng)趁熱清理料筒。.2．PC成型加工方法聚碳酸酯可以采用注塑、擠出、吹塑、旋塑、熱成型和發(fā)泡成型等工藝，但主要是前三種方法。

注塑成型主要采用螺桿式注塑機(jī)，螺桿應(yīng)是等距、深度漸變的單頭螺紋螺桿，螺桿頭部應(yīng)帶有止逆環(huán)，噴嘴采用延長式敞開型或大通道密閉型。擠出成型所用擠出機(jī)螺桿與注塑機(jī)用螺桿基本相同，但長徑比在18～20之間，進(jìn)一步增大長徑比，易引起材料降解。聚碳酸酯可以吹塑中空容器，亦可吹塑薄膜。中空吹塑采用分子量較高的聚合物，薄膜吹塑用分子量稍低的聚合物。.二、PC的應(yīng)用

聚碳酸酯可以作為E級絕緣材料(最高工作溫度120℃)。聚碳酸酯薄膜廣泛用于電容器中。聚碳酸酯也廣泛用于制造承載的機(jī)械零件。聚碳酸酯由于透光率高，也經(jīng)常用于制備光學(xué)零件或裝置。也可用于制備高速飛機(jī)的風(fēng)擋與天窗。在醫(yī)療器材方面，可用于制備杯、筒、瓶、人工內(nèi)臟(腎、肺)等。此外，近年來聚碳酸酯還廣泛用于制造影視光盤。聚碳酸酯在其它方面還有較多應(yīng)用，如食品包裝、各種容器、導(dǎo)管等。.黑角PSP聚碳酸酯保護(hù)殼.阻燃PC護(hù)目鏡.有機(jī)玻璃聚碳酸酯管材.燈具.§10.1.4雙酚A型聚碳酸酯的改性

一、增強(qiáng)聚碳酸酯

用10％～40％的玻璃纖維對聚碳酸酯增強(qiáng)，可以顯著改善聚碳酸酯的耐應(yīng)力開裂性，可以使引起開裂的應(yīng)力提高4～5倍，同時也可以提高拉伸、壓縮、彎曲、疲勞等強(qiáng)度。增強(qiáng)材料的耐熱性也有所提高，但韌性降低、加工性變差。二、共混聚碳酸酯1．與聚乙烯共混2．與ABS共混3．與聚甲醛共混此外，向雙酚A型聚碳酸酯中加入特定的助劑，可得到特定性能要求的品級，例如耐候型、阻燃型等聚碳酸酯。.ABS合金主要品種：ABS/PCABS/PVCABS/PAABS/PBT合金的目的是什么？--取長補(bǔ)短。以ABS/PC為例。PC的優(yōu)點(diǎn)：高強(qiáng)度、高抗沖、高耐熱PC的缺點(diǎn)：熔體黏度大難加工、應(yīng)力開裂、缺口沖擊強(qiáng)度低、昂貴ABS的優(yōu)點(diǎn)：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(qiáng)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(xué)品性和低溫韌性,熱變形溫度比ABS高10℃左右,同時價格適中。用量最大的商品化高分子合金材料。ABS合金材料的研究進(jìn)展.煉油與化工2008(2):15-17.ABS合金的最新研究進(jìn)展.上海塑料2009(2):1-5..§9.2其它聚碳酸酯§9.2.1鹵代雙酚A型聚碳酸酯

如果將制備聚碳酸酯的主要單體雙酚A改用其它雙酚型單體，則可以得到性能有頗大不同的聚碳酸酯，其中用鹵代雙酚A最受人們的重視。例如可采用四氯代雙酚A和四溴代雙酚A。將鹵代雙酚A(通過鈉鹽形式)與光氣進(jìn)行界面縮聚，可以制得耐熱性更高，同時可保持透明性和良好韌性的聚碳酸酯。

鹵代雙酚A型聚碳酸酯的缺點(diǎn)是密度大，加工更困難(因熔融溫度更高)。.§9.2.2聚酯聚碳酸酯

聚酯聚碳酸酯是以雙酚A、對苯二甲酸、光氣為單體進(jìn)行共縮聚得到的產(chǎn)物，是分子鏈中含有雙酚A型聚碳酸酯鏈節(jié)與雙酚A對苯二甲酸酯鏈節(jié)的共聚物，共聚物的全稱可稱為雙酚A聚碳酸酯對苯二甲酸雙酚A酯。

.§9.2.3烯丙基二甘醇碳酸酯

烯丙基二甘醇碳酸酯縮寫代號為ADC，商品牌號為CR－39，是一種優(yōu)質(zhì)鏡片材料。它是由一縮乙二醇與烯丙基碳酸酯縮聚而得。該聚合物分子鏈中具有雙鍵，是一種可由過氧化苯甲酰在80℃左右引發(fā)交聯(lián)的熱固性透明塑料。該聚合物的特點(diǎn)是硬度高、耐磨、力學(xué)性能亦較好，透光率可達(dá)91﹪，折射率為1.498，是目前應(yīng)用最廣泛的鏡片材料。.本章思考題1．試述雙酚A型聚碳酸酯兩種制備方法的原理，并說明酯交換法的技術(shù)要點(diǎn)。比較兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。2．試述雙酚A型聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)及性能。3．雙酚A型聚碳酸酯分子鏈?zhǔn)莿傂枣?，為什么卻具有優(yōu)異的沖擊韌性?4．雙酚A型聚碳酸酯可以結(jié)晶嗎?為什么一般總是得到無定形制品?5．聚碳酸酯有哪些工藝特性?對成型加工有何影響?6．雙酚A型聚碳酸酯的主要缺點(diǎn)是什么?如何克服這些缺點(diǎn)?7．聚酯聚碳酸酯結(jié)構(gòu)與雙酚A型聚碳酸醋有何不同?它何以具有更高的耐熱性?8．試述烯丙基二甘醇碳酸酯的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。.十、聚碳酸酯（PC）塑料材料學(xué)聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）

聚碳酸酯為一種線型聚酯，是一種無色或呈微黃色透明的無定形塑料。

CH3

[O－－C－－O－C]n

CH31.性狀：

無色透明（或淡黃色透明）、剛硬而堅(jiān)韌的材料，無毒、無味，外觀類似于有機(jī)玻璃。.硬而韌特性：

①優(yōu)越的耐高溫性能及在高溫下的高強(qiáng)度，且耐低溫性能也很好，脆化溫度低于-100℃，可在130℃下長期使用。其它力學(xué)性能，尤其是沖擊韌性也非常優(yōu)良，但耐應(yīng)力開裂性差。②聚碳酸酯耐稀酸，耐脂肪烴、醇、油