聚碳酸酯(用作防护玻璃等的热塑性树脂)

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更新时间:2023-05-31
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聚碳酸酯是一种热塑性树脂,广泛应用于防护玻璃等领域。它具有较高的强度、韧性和耐冲击性,因此被广泛用于制造汽车、电子、建筑等行业的各种零部件。此外,聚碳酸酯还具有优良的透明度和光泽度,可以制造出各种精美的制品。聚碳酸酯
本词条是多义词,共3个义项
用作防护玻璃等的热塑性树脂

基本信息
中文名 | 聚碳酸酯 |
CAS号 | 25037-45-0 |
别名 | PC塑料 |
化学式 | 2,2'-双(4-羟基苯基)丙烷聚碳酸酯 |
熔点 | 220-230℃ |
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成分
性质
化学
按醇结构的不同,可将聚碳酸酯分成脂族和芳族两类。
脂族聚碳酸酯。如聚亚乙基碳酸酯,聚三亚甲基碳酸酯及其共聚物,熔点和玻璃化温度低,强度差,不能用作结构材料;但利用其生物相容性和生物可降解的特性,可在药物缓释放载体,手术缝合线,骨骼支撑材料等方面获得应用。
聚碳酸酯耐弱酸,耐弱碱,耐中性油。
聚碳酸酯不耐紫外光,不耐强碱。
PC是一种线型碳酸聚酯,分子中碳酸基团与另一些基团交替排列,这些基团可以是芳香族,可以是脂肪族,也可两者皆有。双酚A型PC是最重要的工业产品。
PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物,有很好的光学性。PC高分子量树脂有很高的韧性,悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/m,未填充牌号的热变形温度大约为130°C ,玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°C。PC的弯曲模量可达2400MPa以上,树脂可加工制成大的刚性制品。低于100°C 时,在负载下的蠕变率很低。PC耐水解性差,不能用于重复经受高压蒸汽的制品。
PC材料具有阻燃性,耐磨。抗氧化性。
分类
防静电PC,导电PC,加纤防火PC,抗紫外线耐候PC,食品级PC,抗化学性PC。
主要优点
1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广;
2、高度透明性及自由染色性;
3、成形收缩率低、尺寸安定性良好;
4、耐疲劳性佳;
5、耐候性佳;
6、电气特性优;
7、无味无臭对人体无害符合卫生安全。
主要性能
a、机械性能:强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小(高温条件下也极少有变化);
b、耐热老化性:增强后的UL温度指数达120~140℃(户外长期老化性也很好);
c、耐溶剂性:无应力开裂;
e、电气性能:
1、绝缘性能:优良(潮湿、高温也能保持电性能稳定,是制造电子、电气零件的理想材料);
2、介电系数:3.0-3.2;
3、耐电弧性:120s;
f、成型加工性:普通设备注塑或挤塑。
PC塑料的粘接
根据不同需要,可以选择以下粘合剂:
1.G-933:单组分常温固化软弹性防震粘合剂,耐高低温,不同粘度粘接速度几秒至几个小时固化完毕。
2. KD-833瞬间粘接剂,可以数秒钟或数十秒钟快速粘合PC塑料,但胶层硬脆,不耐60度以上热水浸泡。
3. QN-505,双组分胶,胶层柔软,适合PC塑料大面积粘接或复合。但耐高温性能较差。
4.QN-906:双组分胶,耐高温。
应用
发展行业
PC工程塑料的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业,其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC可用作门窗玻璃,PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗,用于飞机舱罩,照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。
PC板可做各种标牌,如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器, PC树脂用于汽车照明系统,仪表盘系统和内装饰系统,用作前灯罩,带加强筋汽车前后档板,反光镜框,门框套、操作杆护套、阻流板、PC被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置,电话线路支架下通讯电缆的连接件,电闸盒、电话总机、配电盘元件,继电器外壳, PC可做低载荷零件,用于家用电器马达、真空吸尘器,洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄,各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC是光盘储存介质理想的材料。
PC瓶(容器)透明、重量轻、抗冲性好,耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤,作为可回收利用瓶(容器)。PC及PC合金可做计算机架,外壳及辅机,打印机零件。改性PC耐高能辐射杀菌,耐蒸煮和烘烤消毒,可用于采血标本器具,血液充氧器,外科手术器械,肾透析器等,PC可做头盔和安全帽,防护面罩,墨镜和运动护眼罩。 PC薄膜广泛用于印刷图表,医药包装,膜式换向器。
聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展,已推出了光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品各自专用的品级牌号。
包装领域
在包装领域出现的新增长点是可重复消毒和使用的各种型号的储水瓶。由于聚碳酸酯制品具有质量轻,抗冲击和透明性好,用热水和腐蚀性溶液洗涤处理时不变形且保持透明的优点,一些领域PC瓶已完全取代玻璃瓶。据预测,随着人们对饮用水质量重视程度的不断提高,聚碳酸酯在这方面的用量增长速度将保持在10%以上,预计到2005年将达到6万t。
电子行业
由于聚碳酸酯在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性,是优良的绝缘材料。同时,其良好的难燃性和尺寸稳定性,使其在电子电器行业形成了广阔的应用领域。
聚碳酸酯树脂主要用于生产各种食品加工机械,电动工具外壳、机体、支架、冰箱冷冻室抽屉和真空吸尘器零件等。而且对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和彩色电视机中的重要零部件方面,聚碳酸酯材料也显示出了极高的使用价值。
光盘制造业
随着信息产业的崛起,由光学级聚碳酸酯制成的光盘作为新一代音像信息存储介质,正在以极快的速度迅猛发展。聚碳酸酯以其优良的性能特点因而成为世界光盘制造业的主要原料。世界光盘制造业所耗聚碳酸酯量已超过聚碳酸酯整体消费量的20%,其年均增长速度超过10%。中国光盘产量增长迅速,据国家新闻出版总署公布的数字,2002年全国共有光盘生产线748条,年耗光学级聚碳酸酯约8万吨,且全部进口。因而聚碳酸酯在光盘制造领域的应用前景是极为广阔的。
用途
光学照明
机械设备
用于制造各种齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、轴承、凸轮、螺栓、杠杆、曲轴、棘轮,也可作一些机械设备壳体、罩盖和框架等零件。
其它方面
改性用途
制备
工艺过程
配料→干燥→注射→修整→抛光→热处理→制品。
烘箱干燥温度115-120℃, 16-20小时,物料在料盘上厚度为30毫米以下,使树脂含水量在0.03%以下。
料筒三区温度为200-220、 250-280、 260-290℃,喷咀温度比料筒稍低些,低5-10℃。注射压力60-100MPa,成型周期25秒,热处理温度115-120℃, 1小时,要采用倒悬式进行热处理。
对于废旧再生PC料,还可以进行增韧处理,顶替新料使用。可在再生PC料中,共混少量的尼龙树脂,或高抗冲聚苯乙烯树脂,可使制品的冲击强度提高1倍以上,弯曲强度也有改善,对树脂的加工性能、表面光铎均有所提高了很多。
此外,由于尼龙在熔融时粘度极低,能对共混体系中的颜料有优良的浸润包复作用,破坏了颜料较子的聚集给构,增加了颜料分散性,为此可降低颜料用量的20%。
压延方法
片材的压延方法有水平方向挤出压延片,倾斜方向挤出压延片,向下或向上挤出压延片。但目 前最 好的是辊筒倾斜压延法。
典型的PC板挤出条件:
机简温度260、 280、300℃,机头温度2801C、压延辊筒温度:上辊121-135℃、中辊129-139℃、下辊132--150℃,螺杆转速12-24转/分,过滤网组40/60/100目。
PC可和HDPE共混,共中HDPE含量为30%时共混效采较好,可改善冲击强度,加工流动性能提高,易于充模。LDPE共馄效果很差,出现分层,不能使用。
影响
超过100 项研究探索了聚碳酸酯纤维的bisphenol A leachates 在生态的反应。Howdeshell 等发现 在室温 一种内分泌干扰素Bisphenol A(C15H16O2)(双酚A) 看来从聚碳酸酯纤维动物笼子被渗入水,而它也许是引至对雌鼠生殖器官的发达的原因。由vom Saal 和休斯在2005 年8月出版在对分析bisphenol A leachate 低药量影响的文件,似乎发现了暗示在财政的资助和得出结论之间有关系:工业界资助的研究看上去倾向于没有发现重大作影响;政府资助的研究倾向于发现有重大影响。
易和其他物质发生化学作用
特性:
为非结晶性热塑性塑料,优质的耐热性能、良好的透明度和极高的耐冲击强度等物理机械性能。
优点:
1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广;
2、高度透明性及自由染色性;
3、H.D.T.高;
4、耐疲劳性差;
5、耐候性佳;
6、电气特性优;
7、无味无臭对人体无害符合卫生安全;
8、成形收缩率低、尺寸安定性良好。
物性表
1.18 | g/cm³ | ASTM D792, ISO 1183 | |
熔流率 (260°C/2.16 kg) | 22 | g/10 min | ASTM D1238 |
溶化体积流率(MVR) (260°C/2.16 kg) | 23.5 | cm³/10min | ISO 1133 |
收缩率 - 流动 | 0.40 到 0.60 | % | ASTM D955 |
吸水率 (23°C, 24 hr) | 0.40 | % | ASTM D570 |
螺旋流长度 3 (260°C) |
额定值 | 单位 | 测试方法 | |
比重 | 1.14 | g/cm³ | ASTM D792, ISO 1183 |
熔流率 (260°C/5.0 kg) | 20 | g/10 min | ASTM D1238 |
溶化体积流率(MVR) (260°C/3.8 kg) | 13.0 | cm³/10min | ISO 1133 |
合成
工业上应用的聚碳酸酯主要由双酚A和光气来合成,其主链含有苯环和四取代的季碳原子,刚性和耐热性增加,Tm=265-270℃,Tg=149℃,可在15-130℃内保持良好地力学性能,抗冲性能和透明性特好,尺寸稳定,耐蠕变,性能优于涤纶聚酯,是重要的工程塑料。但聚碳酸酯易应力开裂,受热时易水解,加工前应充分干燥。
聚碳酸酯的制法有酯交换法和光气直接法。
(1)酯交换法
酯交换法需用催化剂,分两个阶段进行:第一阶段,温度180-200℃,压力270-400Pa,反应1-3h,转化率为80%-90%;第二阶段,290-300℃,130Pa以下,加深反应程度。起始碳酸二苯酯应过量,经酯交换反应,排出苯酚,由苯酚排出量来调节两基团数比,控制分子量。
苯酚沸点高,从高粘熔体中脱除并不容易。与涤纶聚酯相比,聚碳酸酯的熔体粘度要高得多,例如分子量3万,300℃时的粘度达600Pa·s,对反应设备的搅拌混合和传热有着更高的要求。因此,酯交换法聚碳酸酯的分子量受到了限制,多不超出3万。
(2)光气直接法
光气属于酰氯,活性高,可以与羟基化合物直接酯化。光气法合成聚碳酸酯多采用界面缩聚技术。双酚A和氢氧化钠配成双酚钠水溶液作为水相,光气的有机溶液(如二氯甲烷)为另一相,以胺类(如四丁基溴化铵)作催化剂,在50℃下反应。反应主要在水相一侧,反应器内的搅拌要保证有机相中的光气及时地扩散至界面,以供反应。光气直接法比酯交换法经济,所得分子量也较高。
界面缩聚是不可逆反应,并不严格要求两基团数相等,一般光气稍过量,以弥补水解损失。可加少量单官能团苯酚进行端基封锁,控制分子量。聚碳酸酯用双酚A的纯度要求高,有特定的规格,不宜含有单酚和三酚,否则,得不到高分子量的聚碳酸酯,或产生交联。
加工方法
PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥,水分含量应低于0.02%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1:18~24,压缩比1:2.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高质量,高透明瓶子。PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大(加工性)和制品易应力开裂等缺陷, PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性, ABS则能改进可成型性,表观质量,降低密度。
聚碳酸酯的性能以及成型参数见表:(仅供参考)
密度 | 1.18~1.20 | 模具温度 | 50~80 | ||
收缩率 | 0.5~0.8 | 注射压力 | 80~130 | ||
预热 | 温度/°C | 110~120 | 工 艺 参 数 | 注射时间 | 20~90 |
时间/h | 8~10 | 高压时间 | 0~5 | ||
料桶温度/°C | 后段 | 210~240 | 冷却时间 | 20~90 | |
中段 | 230~280 | 总周期 | 40~190 |
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一、原料的干燥
2、判断水含量是否合格:看空注射的料条情况,物料通过塑化后由喷嘴流出来的料条应是均匀无色、无银丝和无气泡的细条;否则则是烘干不彻底。
二、注射工艺
料筒温度:前部250—310,中部240—280,后部230—250。
喷嘴温度:比后部低10。
模具温度:70—120。
注射压力:70—140MPa。
螺杆转速:30—120r/min。
成型周期:注射1—25s,冷却5—40s。
三、注意事项
1、注射温度视原料的分子量、制品的形状和尺寸、注塑机的类型而相应调整。
2、注射速度最 好采取多级注射,采用慢-快-慢的方法。
3、注射压力视制品的形状和尺寸而定,柱塞式注塑机一般为100—160MPa,螺杆式注塑机为70—140MPa。
5、模具温度视制品的形状、厚薄而定,适当提高模具温度有利于脱模,提高产品质量。
6、制品后处理:对于形状复杂、带有金属嵌件、使用温度极低或很高的制品有必要进行后处理——消除或减少内应力。
方法:制品置于烘干箱后开始升温,由室温升至100—105时保温10—20min,继续升温至120—125时保温30—40min,然后缓慢冷却至60以下取出。
注意事项
成型过程问题
产生原因 及解决办法
1、银丝
a、原材料受潮————干燥原料
b、树脂过热分解————减低成型温度
c、螺杆压缩比小,背压不足————增加背压
d、模温过低————加热模具
2、气泡
a、原材料受潮————干燥原料
b、排气不良————改进模具设计
3、树脂变色、黑点
a、料筒、喷嘴积料————清理料筒和喷嘴
b、成型温度过高————降低成型温度
4、制品未充满
a、物料塑化不够————提高料筒温度
b、模具温度过低————提高模具温度
c、喷嘴溢料————调整模具位置
d、注射压力过低————提高注射压力
e、加料量过少————调整加料量
5、收缩真空泡
a、保压不足————延长保压时间
b、模温过低————提高模具温度
c、注射压力过低————提高注射压力
d、模具设计不合理————增加流道和浇口尺寸
e、成型温度较低————提高料筒温度
6、透明度降低
a、原材料受潮————干燥原料
b、模具温度过低————提高模具温度
c、物料过热分解————降低成型温度
7、熔接痕
a、模具设计不合理————采用环形浇口和多点浇口
b、模具温度过低————提高模具温度
c、脱模剂过多————减少脱模剂用量
d、成型温度较低————提高料筒温度
8、制品开裂
a、模温过低————提高模具温度
b、成型温度较低————提高料筒温度
c、物料的相对分子量过小————重新选择物料
d、成型过程中相对分子量下降过多————严格干燥,缩短成型周期
e、强行脱模————加大型腔斜度,改进模具结构
9、脱模困难
a、模内冷却不充分————降低成型温度,延长成型周期
b、型腔斜度太小————增加型腔斜度
c、顶出装置不良————改进顶出装置
d、模具表面粗糙————修整模具,使用脱模剂
10、翘曲
a、模内冷却不充分————降低成型温度,延长成型周期
b、凸模、凹模温差较大————减少凸模、凹模温差
c、浇口位置和尺寸不合理————改进浇口结构
11、溢边
a、注射压力过大————降低注射压力
b、成型温度过高————降低料筒温度
d、模具加工精度不足————提高模具加工精度
包装运输
聚碳酸酯(PC)产品一般采用普通编织袋包装,存放于干燥处,按普通物品贮运。
储运条件
密闭,阴凉,通风干燥处,并平整存放。
IMD/IML工艺专用低温注塑PC塑料
主要解决以下问题:1、冲墨 2、流动性不好 3、产品发黄 4、跟片材相溶性不好等相关问题
低温注塑PC产品特点:1、产品超高韧性 2、产品高透明度 3、超高流动性 4、耐化学性好5、与片材相溶性好
注塑温度:低温注塑PC塑料A类 注塑温度220℃到240℃ ;低温注塑PC塑料B类注塑温度230℃到260℃。
以下是IMD/IML工艺专用低温注塑PC塑料A类部分物性表;
性能项目 | 测试方法 | 数值/描述 | 单位 | |
机械性能 | 拉伸强度(引张强度) | ASTM D638/ISO 527 | 65 | kg/cm²(MPa)[Lb/in2] |
断裂伸长率 | ASTM D638/ISO 527 | 120 | % | |
ASTM D638/ISO 527 | 2450 | kg/cm²(MPa)[Lb/in2] | ||
拉伸屈服伸长率(延伸率) | ASTM D638/ISO 527 | 9 | % | |
拉伸断裂伸长率(延伸率) | ASTM D638/ISO 527 | 40 | % |
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