第九章精讲 聚碳酸酯

二、共混聚碳酸酯
1．与聚乙烯共混 2．与ABS共混 3．与聚甲醛共混
此外，向双酚A型聚碳酸酯中加入特定的助剂，
可得到特定性能要求的品级，例如耐候型、阻燃 型等聚碳酸酯。
ABS合金
主要品种： ABS/PC ABS/PVC ABS/PA ABS/PBT
合金的目的是什么？--取长补短。 以ABS/PC为例。 PC的优点：高强度、高抗冲、高耐热 PC的缺点：熔体黏度大难加工、应力开 裂、缺口冲击强度低、昂贵 ABS的优点：加工性好，缺口敏感度低、 价格相对便宜。 ABS/PC合金：既具较高的冲击强度、挠曲性、
烯丙基二甘醇碳酸酯缩写代号为ADC，商品牌号为 CR－39，是一种优质镜片材料。它是由一缩乙二 醇与烯丙基碳酸酯缩聚而得。该聚合物分子链中具 有双键，是一种可由过氧化苯甲酰在80℃左右引发 交联的热固性透明塑料。该聚合物的特点是硬度高、 耐磨、力学性能亦较好，透光率可达91﹪，折射率 为1.498，是目前应用最广泛的镜片材料。
第九章 聚碳酸酯（PC）
主要内容 1.双酚A型聚碳酸酯 2.其它聚碳酸酯
电脑外 壳
PC应用实例
阳
什么是聚碳酸酯？
聚碳酸酯是一类分子主链中 含有—[O-R-O-CO]—链节的高分 子化合物及以它为基质而制得的 各种材料的总称。可以看作是由 二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。 Polycarbonate, 简称PC。
§9.2.1 卤代双酚A型聚碳酸酯
如果将制备聚碳酸酯的主要单体双酚A改用其它双酚型 单体，则可以得到性能有颇大不同的聚碳酸酯，其中用 卤代双酚A最受人们的重视。例如可采用四氯代双酚A和 四溴代双酚A。将卤代双酚A(通过钠盐形式)与光气进行 界面缩聚，可以制得耐热性更高，同时可保持透明性和 良好韧性的聚碳酸酯。
2. 酯交换法（熔融缩聚法）
碳酸二苯酯
分子量为2.5～5×104 的PC。不使用溶剂、也不 使用有毒的光气、聚合反应过程比较环保。是目前PC 合成的一个发展方向。
聚碳酸酯的结构
链结构
苯环—刚性基团 醚氧键—提高 极 性 基 团 — 提高分子间 链柔性
作用力
概括而言，分子链上的苯撑基、酯基的影响大于醚键的
影响，决定了分子链属于刚性链。
§9.1.2 结构与性能
分子链刚性，→
较高的玻璃化温度和熔融温度、熔体粘 度高，抗变形性好（刚性好、蠕变小、尺 寸稳定性优)，力学性能也颇优。 限制了分子链的取向和结晶，苦一旦取 问，又不易松弛，致使内应力不易消除， 容易产生内应力被冻结的现象，导致在某 种应用条件下的应力开裂现象。
存在的缺陷
因抗疲劳强度差，容 易产生应力开裂，抗溶剂
性差，耐磨性欠佳。
§10.1.3 加工与应用
工艺特性 PC分子链刚性大，熔体黏度高； PC的熔体更接近牛顿流体，提高温度比增大压 力更能降低熔体黏度； PC虽然吸湿性很小，但因为容易高温水解，即 使微量的水分也要在加工前尽量去除（含水率 要<0.02％）； 光气法PC的分子量较高且分布宽；而酯交换法 PC的分子量较低且分布窄，加工特性不同。 PC的分子链刚硬，成型冷却后易残余很大的内 应力。
卤代双酚A型聚碳酸酯的缺点是密度大，加工更困 难(因熔融温度更高)。
§9.2.2 聚酯聚碳酸酯
聚酯聚碳酸酯是以双酚A、对苯二甲酸、光气
为单体进行共缩聚得到的产物，是分子链中 含有双酚A型聚碳酸酯链节与双酚A对苯二甲 酸酯链节的共聚物，共聚物的全称可称为双 酚A聚碳酸酯对苯二甲酸双酚A酯。
§9.2.3 烯丙基二甘醇碳酸酯
<六> 耐候性 PC分子主链上无仲、叔碳原子，抗氧化 性强， 无双键、具有良好的耐臭氧性； 在较干燥条件下，具有优异的耐候性； 但在潮湿环境下，容易气候老化； PC对紫外光有很强的吸收作用。 升温、水 加速老化
耐候性较好，对热、辐射、空气、臭氧有良好的稳定性， 制品在户外暴露一年，性能几乎不变。
软质PVC
无缺口冲击强度
为什么PC会具有高抗冲击性能？
PC的原纤维 增强骨架间 存在着大量 的微孔隙 原纤维结构易滑移－ 吸收冲击能量 微孔隙本身的变形也 吸收冲击能量 PC具有很高的 抗冲击强度
<三> 热性能 具有较好的耐热性和耐寒性，可以在100～130oC范围内使用； 强度随温度的变化较小； 线膨胀系数较小； 比热容不大； 导热性在聚合物中居中。
宽0.05 微米 最长2微米
PC容易形成分子链束——原纤维结构
微空隙 低密度区
原纤维结构
PC的是由进入和未进入原纤维结构高分子组成
的无定形高分子材料。 由原纤混乱交错形成的疏松三维网络结构是整 个材料的增强骨架。其间存在较多的微空隙。
双酚A型聚碳酸酯具有刚性分子链， 但却具有优异的韧性
1.分子链易形成稳定的原纤维聚集状结构。
黑角PSP聚碳酸酯保护壳
阻燃PC
护目镜
有机玻璃聚碳酸酯管材
灯 具
§10.1.4 双酚A型聚碳酸酯的改性
一、增强聚碳酸酯
用10％～40％的玻璃纤维对聚碳酸酯增强，可以显著改善聚
碳酸酯的耐应力开裂性，可以使引起开裂的应力提高4～5倍， 同时也可以提高拉伸、压缩、弯曲、疲劳等强度。增强材料 的耐热性也有所提高，但韧性降低、加工性变差。
刚性和耐热性, 同时又具有良好的加工性能, 并改善了耐化学品性和低温韧性,热变形温度 比ABS 高10 ℃左右, 同时价格适中。用量最 大的商品化高分子合金材料。
ABS 合金材料的研究进展.炼油与化工2008(2):15-17. ABS合金的最新研究进展.上海塑料2009(2):1-5.
§9.2 其它聚碳酸酯
原纤维会成束并混乱交错排列组成疏松的网络，
使聚合物内存在大量空隙(自由空间)。 原纤维内的分子链间作用力较大，敛集密度较高。 在快速的外加载荷作用下，聚合物以原纤维为单 位可自由移动，吸收大量外载荷的能量。这种结 构特性赋予聚合物很高的抗冲击性能。
2.聚合物的无定形结构有利于材料的韧性。
聚碳酸酯的性能
<一> 基本特征 聚碳酸酯为透明的硬而韧的颗粒。 可见光透光率接近90%。 无臭无味、无毒 密度为1.2g.cm-3。
<二> 力学性能
PS PA
PC
硬质PVC
聚碳酸酯是硬而 韧的高聚物：其抗
拉、抗弯、抗压强度 和硬度较高。 PC是热塑性塑料中抗 冲击强度非常高的塑 料。(仅低于UHWHDPE)
<四> 电性能 PC是弱极性的高分子材料，电性能不如 聚烯烃类，但仍有较好的电绝缘性。 PC吸水率小、Tg高，在很宽的温度范围 和潮湿的条件下可保持良好的电性能。 PC的介电常数在教宽范围内保持不变， 适合做电容器。 PC的电性能优良。
<五> 耐化学药品性 PC的耐化学药品性一般； 常温下耐水、脂肪烃类、油类、醇类； 酮类、芳香烃类、酯类可使之溶胀； 极性有机溶剂可以溶解PC； PC在与一些溶剂接触时会产生应力开裂； 在高温下，PC容易水解，耐沸水性不好。 不耐碱，稀氢氧化钠、稀氨水可使之水解。
塑料材料学
聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）
十 、聚碳酸酯（PC）
聚碳酸酯为一种线型聚酯，是一种无色或呈微黄色透明 的无定形塑料。
[O－
CH3 －C－ CH3
－O－C]n 1. 性状：
无色透明 （或淡黄色透 明）、刚硬 而 坚韧的材料，无 毒、无味，外观 类似于有机玻璃。
硬而韧
特性： ①优越的耐高温性能及在高温下的高强度，且耐低温性 能也很好，脆化温度低于-100℃，可在130 ℃下长期使 用。其它力学性能，尤其是冲击韧性也非常优良，但耐 应力开裂性差。 ②聚碳酸酯耐稀酸，耐脂肪烃、醇、油脂和洗涤剂，溶于 卤代烃，易与碱作用。 ③薄膜对水、蒸气和空气的渗透率高，可用于蔬菜等需要 呼吸的食品的包装，若需阻隔性时，必须进行涂覆处理。 ④无毒、无味、无臭具有透明性。透光率可达93％，作为 透明材料，表面不易划伤。 ⑤耐候性较好，对热、辐射、空气、臭氧有良好的稳定性， 制品在户外暴露一年，性能几乎不变。
深度渐变的单头螺纹螺杆，螺杆头部应带有止逆环， 喷嘴采用延长式敞开型或大通道密闭型。 挤出成型所用挤出机螺杆与注塑机用螺杆基本相同， 但长径比在18～20之间，进一步增大长径比，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 吹塑采用分子量较高的聚合物，薄膜吹塑用分子量 稍低的聚合物。
总体来讲，双酚A型的聚碳酸酯是刚性较强的 分子链。Tg～150oC。黏流温度~300oC
聚集态结构 1. 基本特征
分子链比较 刚硬
PC很难结晶、是无定形高分 子材料
分子间有较强 的作用力
由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能， 又高度透明，故俗称“透明金属”。
2. 超分子结构
Flory提出的无定形高 聚物的无规线团结构 模型。
O O C n
迄今最普遍的是双酚A型聚碳酸酯。 用量第二大的工程塑料。
<二> PC的聚合 由于碳酸不能稳定存在，所以不能通过 二羟基和碳酸直接缩聚。
1.光气法： 目前约90 ％的PC用 该法合成。
4,4‘-二羟-2， 2’-二苯基丙烷 Bisphenol A (毒性问题)
双酚A
光气
可得分子 量为1.5～ 2.0×105 的PC
二、PC的应用
聚碳酸酯可以作为E级绝缘材料(最高工作温度
120℃) 。聚碳酸酯薄膜广泛用于电容器中。 聚碳酸酯也广泛用于制造承载的机械零件。 聚碳酸酯由于透光率高，也经常用于制备光学零 件或装置。也可用于制备高速飞机的风挡与天窗。 在医疗器材方面，可用于制备杯、筒、瓶、人工 内脏(肾、肺)等。此外，近年来聚碳酸酯还广泛 用于制造影视光盘。 聚碳酸酯在其它方面还有较多应用，如食品包装、 各种容器、导管等。