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(yīng)用2.3聚碳酸酯的性能

（重點(diǎn)）2.2聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)）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(xiě)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(wèn)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(yīng)過(guò)程比較環(huán)保。是目前PC合成的一個(gè)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(jié)構(gòu)Polymermaterials（1）鏈結(jié)構(gòu)苯環(huán)—?jiǎng)傂曰鶊F(tuán)醚氧鍵—提高鏈柔性極性基團(tuán)—提高分子間作用力總體來(lái)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～

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(shù)脂。帶酯基不同可分按分子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)2.2聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)（2）聚集態(tài)結(jié)構(gòu)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(wú)定形高分子材料基本特征2.2聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)Polymermaterials

PolymermaterialsFlory提出的無(wú)定形高聚物的無(wú)規(guī)線團(tuán)結(jié)構(gòu)模型。最長(zhǎng)2微米PC容易形成分子鏈?zhǔn)w維結(jié)構(gòu)寬0.05微米（3）超分子結(jié)構(gòu)2.2聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)PC的是有進(jìn)入和未進(jìn)入原纖維結(jié)構(gòu)高分子組成的無(wú)定形高分子材料。由原纖混亂交錯(cuò)形成的疏松三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是整個(gè)材料的增強(qiáng)骨架。其間存在較多的微空隙。Polymermaterials低密度區(qū)纖維原結(jié)構(gòu)2.2聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)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(wú)定形熱塑性工程塑料。耐候性使用溫度范圍寬機(jī)械強(qiáng)度好尺寸穩(wěn)定性無(wú)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(jiàn)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(xué)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(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)Polymermaterials為什么PC會(huì)具有高抗沖擊性能？拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度在受力方式上有什么區(qū)別？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2.3聚碳酸酯的性能（3）熱性能Polymermaterials長(zhǎng)期工作溫度可高達(dá)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(dá)-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(xué)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(jī)溶劑可以溶解PCPC在與一些溶劑接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)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(wú)仲、叔碳原子，抗氧化性強(qiáng)無(wú)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(duì)紫外光有很強(qiáng)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(qiáng)，聚碳酸酯的耐熱老化性能也相當(dāng)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(shù)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?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2.3聚碳酸酯的性能Polymermaterials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(wú)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。2.3聚碳酸酯的性能2.4聚碳酸酯的改性與應(yīng)用（1）PC的缺點(diǎn)及改性制品殘余內(nèi)應(yīng)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(yīng)用提高拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度改善耐熱性、耐應(yīng)力開(kāi)裂性減少吸濕性和膨脹系數(shù)提高加工流動(dòng)、沖擊性能改善耐應(yīng)力開(kāi)裂、耐沸水性、電絕緣性Polymermaterials國(guó)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(yáng)化工研究院對(duì)PC進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)

40多年來(lái)仍未形成規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)先后多達(dá)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(yīng)用Polymermaterials（2）應(yīng)用大型燈罩、防護(hù)玻璃、照相器材、眼科用玻璃透明飛機(jī)坐艙玻璃，天窗。抗沖擊眼鏡/太陽(yáng)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(yīng)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(qiáng)度電子電器的零部件、消費(fèi)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(yīng)用2.4聚碳酸酯的改性與應(yīng)用纖維增強(qiáng)PC具有與金屬材料相似的力學(xué)性能制造承載的機(jī)械零部件：齒輪、軸承、軸承、軸套；發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。PolymermaterialsPolymermaterials含雙酚A(BPA)的奶瓶被認(rèn)為會(huì)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(duì)外明示“不含雙酚A。2.4聚碳酸酯的改性與應(yīng)用PolymermaterialsABS合金主要品種：ABS/PCABS/PVCABS/PAABS/PBT合金的目的是什么？--取長(zhǎng)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(kāi)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(jià)格相對(duì)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(shí)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