聚碳酸酯改性

4.3加工方式
• 对于聚合物高分子材料，其加工方式对其性能影响非常大， 不同的加工方式会使材料产生不同的性能，因此，选择合 适的加工方式非常重要。
优选指标
加入各微粒分散 性 加工产品形状
优选要素
加工形式 螺杆组合
螺杆组合
• 聚合物性能的好坏与其形态结构密切相关。 • 填充聚合物是一种多相结构,相与相之间互相影响。填充 物分散到聚合物基体中,混合越好则共混物性能越好。 • 因此，选择合适的螺杆挤出机和螺杆组合对聚合物改性有 这很重要的作用。
3.3非光气熔融酯交换缩聚法
甲醇 + CO + 氧气 催化剂 碳酸二 甲酯 酯交换 碳酸二 碳酸二 苯酯 熔 融 + 酯 交 换 双酚 A 催 化 剂
聚碳酸 酯
光气 碳酸二苯酯 聚碳酸酯 ,
催化剂, 百度文库化剂 缩聚
,
, 聚
, ,
,
3.4非双酚A法
• 含双酚A的PC奶瓶欧盟认为双酚A在加热时能析出到食物 和饮料当中，它可能扰乱人体代谢过程，对婴儿发育、免 疫力有影响，甚至致癌。欧盟宣布从2011年3月1日起禁 止生产含双酚A的塑料奶瓶，6月起禁止任何双酚A塑料奶 瓶进口到成员国。 • 目前市面上已经有标注BPA-FREE的PC奶瓶上市，主要 BPA-FREE PC 是由韩国企业制造。 • 可以预见，非双酚A法制造PC在未来几年将会有较为迅猛 的发展。
研究背景
• 目前，世界各主流塑料制品公 司如美国通用电器(GE),德国拜 耳公司，日本三菱化学都推出 了相关的制品，目前国内也有 相关企业推出相应产品，但是， 在光透过率和光扩散性方面， 与国外同类产品还有较大的差 距。
研究现状
• 目前，虽然国内主流的LED灯罩生产厂商所用PC料大多 依赖进口，由此生产成本较高，不利于LED等的推广和使 用，故早日出现国产的具有高光扩散性和高光透过率的 PC成为业界的共同祈愿。而一旦这个产品国产化后，会 有非常良好的市场前景!
化学法
表面包覆 改性
高能表面 改性
机械力化 学改性
表面化学 改性
4.2.1聚合物表面改性
• 聚合物表面改性是利用聚合物对无机粉体进行表面改性， 其中最常用的方法是无机粒子表面的接枝聚合。 • 基本方法是在无机粒子表面上，预先接枝可参与聚合反应 的基团、或起引发作用的基团、或能够使聚合反应终止的 基团，然后加入单体和引发剂进行聚合反应。 • 其反应机理大致有以下两种： • （1）通过化学键合作用，将具有端基官能团的聚合物连 接到无机粒子表面上，进行表面接枝，属于Grafting onto 反应。 • （2）在无机粒子表面导入可进行聚合反应的不饱和双键， 加入单体进行共聚反应，最终形成接枝聚合物，属于 Grafting from反应。
四
聚碳酸酯的改性
改性手段
合适的PC树脂
芳香族聚碳酸酯树脂
光扩散剂
分子量
有机填料
加工方法
无机填料
成型方法
螺杆组合
4.1合适的PC树脂
光扩散率 优选条件 光透过率 加工性能 机械性能
根据优选条件， 根据优选条件，选取合适的芳香族聚碳酸酯树 种类，及合适的聚合物分子量分布 分子量分布。 脂种类，及合适的聚合物分子量分布。
4.2.2有机光扩散剂表面改性
• 大多数聚合物之间在分子水平上是不相容的(immiscible)， 这可由热力学定律获知。 • 在多相聚合物共混物内，界面的重要性早已为人们所认识， 相界面上的物理和化学相互作用对于控制不相容聚合物共 混物和复合材料的全部性能是十分重要的，强相互作用可 以获得好的界面粘结和有效的应力传递(从连续相到分散 ( 相或从基体聚合物到填料)，从而提高了聚合物共混物或 复合材料的性能，如强度、韧性、流变加工特性、耐环境 性、吸收、吸湿和扩散等性能。
非双酚A法
高温溶液缩聚 法
吡啶法
部分吡啶法
固相缩聚法
3.1光气(界面缩聚)法
双酚A 双酚 反应 + NaOH 溶液 双酚A 双酚 钠盐 二氯 甲烷 盐 溶 加入 光气反 应釜 生成 聚碳酸酯 齐聚物 齐聚物 加 入 聚 碳酸酯
加入
缩聚釜 缩聚釜
聚碳酸 酯
3.2熔融酯交换缩聚法
• 熔融酯交换缩聚法的两种反应单体分别是双酚A和碳酸二 苯酯。碳酸二苯酯和双酚A在催化剂的作用下,先进行酯交 换反应,由于酯交换反应过程为可逆平衡反应,在反应过程 中不断除去小分子苯酚,以使反应向酯交换反应的正反应 方向进行。 • 在缩聚反应过程中,在高温、高真空、催化剂存在的情况 , 下,不断除去碳酸二苯酯,使聚合物粘度逐渐升高,当搅拌功 率达到一定值时,熔体聚合物直接从缩聚反应器中挤压成 条,经切粒机切粒后形成聚碳酸酯树酯。 • 在本生产工艺中,碳酸二苯酯的生产是由光气法反应生成 的。
4.2光扩散剂
碳酸钙
表面改性
常用光扩散剂
无机光扩散剂
硫酸钡
二氧化硅 PMMA（聚甲基丙 烯酸甲酯） SM（苯乙烯） 有机光扩散剂 PS（聚苯乙烯）
硅酮
4.2.1无机光扩散剂表面改性
• 由于无机粉体填料与聚合物的相容性比较差，如果直接添 加，会导致无机粉体在聚合物中不能均匀分散，造成材料 的力学性能下降。 • 从微观上来看，只有当聚合物基体与无机粉体填料具有良 好的亲和性，才能够使聚合物材料性能达到最佳状态。对 无机粉体填料进行表面改性，可以改变无机粉体原来的表 面性质，如亲油性、吸油率、浸润性等，调整无机粉体与 聚合物间的亲和性和相容性等,从而提高机粉体与聚合物 相界面的结合力。
4.2光扩散剂
• 光扩散剂 是用在PC,PMMA灯管灯罩中的，能改善光线的 柔和性，从点光源到面光源的过程，同时亮度提高 。 • 一般来说，作为光扩散功能的LED光扩散剂，是多分散体 系的，也就是说粒径不是均匀一致的，他们也是有个粒径 分布范围的，也就是有大球也有小球，但主要粒径分布在 2-4 um之间！ um
螺杆挤出 机 单螺杆 双螺杆 三螺杆及 多螺杆
单螺杆挤出机
双螺杆挤出机
三螺杆挤出机
五
最终目标
最终目标
• 制备出能够满足LED灯罩光扩散率和光透过性要求的PC 材料，实现高端光扩散PC的国产化，部分取代或完全取 代进口PC料粒。
谢谢！
欢迎各位老师同学批评指正！
聚碳酸酯简介
• PC作为综合性能优异、用途极为广泛的重要工程塑料品 种，广泛用于汽车、电子电气、建筑材料、机械零件、办 公自动化设备、包装业、运动器械、医疗、保健、光盘和 家庭用品等领域。
三
聚碳酸酯加工方法
聚碳酸酯合成方法
光气(界面缩 聚)法
熔融酯交换缩 聚法
非光气熔融酯 交换缩聚法
低温溶液缩聚 法
4.2.2有机光扩散剂表面改性
非反应性 改善不相容聚 合物共混物相 容性 单独加入相容 剂 就地(Insitu)形 成相容剂 反 应性
4.2.2非反应性
• 用非反应性共聚物作相容剂时，要求共聚物与共混物组成 之间具有相容性，通常采用A一B型嵌段(或接枝)共聚物作 A/B共混物的相容荆。 • 也可采用A一C型嵌段(或接枝)共聚物作A/B共混物的相容 剂，此时要求C与B具有相容性(至少部份相容)。 • 若采用C一D型共聚物作相容剂，则分别要求A与D及B与C 相容。作为相容剂的共聚物的嵌段(接枝)分子量、嵌段(接 枝)形式和混合方法对共混物的相容性有较大的影响，从 而也对界面的粘结性能、分散相顺粒尺寸和形态及样品的 力学性能和接缝强度产生较大的影响。
4.2.1无机光扩散剂表面改性
表面包覆改性是将 表面包覆改性是将 包覆改性是 改性剂， 改性剂，如偶联剂 覆盖于无机粉体表 覆盖于无机粉体表 利用吸附、 面，利用吸附、附 着及简单化学反应 着及简单化学反应 或沉结现象实现包 通过包覆， 覆。通过包覆，使 无机粉体表面由亲 无机粉体表面由亲 水性变成亲油性， 水性变成亲油性， 达到与聚合物的紧 密结合。 密结合。
聚碳酸酯光扩散改性 聚碳酸酯光扩散改性 扩散
基本内容
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研究背景 聚碳酸酯简介 聚碳酸酯加工方法 聚碳酸酯的改性 最终目标
一 研究背景
研究背景
• 芳香族聚碳酸酯树脂，作为机械特性、耐热性、耐候性优 异，且具有高的光学透过率的树脂，在广泛的用途中使用。 作为有效的利用这种特性的用途，例如有各种照明罩、透 过型显示器用光扩散板、汽车仪表用的扩散板以及各种标 牌等要求光扩散性的用途。 • 能够发出白光的LED具有特别光明的前景预测，预期会有 LED 很广泛的应用领域，而作为LED灯罩材料的聚碳酸酯(PC) 有着广阔的前景。
无机粉体表面改性
物理法
高能表面改性 高能表面改性 是利用等离子 电晕放电、 体、电晕放电、 紫外线等手段 等手段， 紫外线等手段， 对无机粉体进 行表面改性。 行表面改性。 其中等离子体 其中等离子体 表面改性技术 是新发展的 一种改性方法 一种改性方法
机械力化学改性是 机械力化学改性是 通过粉碎、 通过粉碎、摩擦等 表面化学改性是利 表面化学改性是利 机械方法， 机械方法，使矿物 粉体晶体结构、 用改性剂中的有机 粉体晶体结构、晶 改性剂中的有机 官能团， 形等发生变化， 官能团，与无机粉 形等发生变化，体 体表面进行化学吸 系内能增大、 系内能增大、温度 表面进行化学吸 附或反应进行表面 升高促使粒子熔解、 升高促使粒子熔解、 改性。它可以分为 改性。它可以分为 热分解等， 热分解等，增强粉 表面活性剂表面改 体表面活性， 体表面活性，达到 表面改性的目的 性 聚合物表面改 改性的目的。 表面改性的目的。 、聚合物表面改 复合表面改性。 性、复合表面改性。
二
聚碳酸酯简介
聚碳酸酯简介
O
• 具有 ( O R O C )n 结构的聚合物,称为聚碳酸酯 (PC)。 • 根据酯基结构的不同可分为脂肪族、脂肪族-芳香族、芳 香族3种类型。 • 其中,R为4,4′-双(羟基苯基)-2-丙烷(双酚A)的芳香族PC,因 其优良的物理性能、加工性能及价格优势,是最重要的PC 品种。
光扩散剂
无机光扩散 剂 有机光扩散 剂
4.2光扩散剂
• 有机光扩散剂本身为透明体，依靠和基材间的折光率差异， 形成光折射，从而改变光的前进路线； • 无机光扩散剂多是利用表面的不规则形状将光线向不同方 向反射而达到光散射效果。 • 有机光扩散剂的散射效果比无机差，但透光性比无机好。 粒径小的光扩散剂散射效果更好。 • 光扩散剂的折光率与基材的折光率差距越大，光散射效果 越好。 • 为了达到一定的散射效果，可将不同种类、粒径的光扩散 剂混合使用。