手机常用塑胶材料(1)-----PC

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聚碳酸酯（PC）

一、简介

聚碳酸酯是指大分子链由碳酸酯型重复结构单元组成的一类聚合物，英文名称Polycarbonate, 简称PC。

依具体组成不同，PC可分成脂肪族、脂环族和芳香族脂肪-芳香族三类，工程上具有实际应用价值的为芳香族PC，并以产量最大、用途最广的双酚A型PC为主。

PC的突出性能是优异的冲击性和透明性，优良的力学性能和电绝缘材料性，使用温度范围广（-130~100oC），尺寸稳定性高，耐蠕变性高，是一种集刚、硬、韧与一体材料的典型代表。

PC的主要缺点为吸湿性能大、加工易产生气泡及银丝，制件易产生残余内应力、并对缺口敏感性大，耐疲劳性低、磨擦性及耐磨性不好。

二、结构性能

1． PC的结构

PC的分子链中含有多种基团，它所表现的性能为各种基团的综合反映。

亚苯基，提供刚性、力学性能和耐化学稳定性能；湠基，增加刚性；酯基，易吸水、电性差、耐化学稳定差；氧基，赋予韧性。

由于PC大分子主链的刚性和体积效应，使其结晶能力差，基本属于无定性聚合物，具有优异的透明性。

2． PC的性能

PC的性能如表1所示。

表1 PC及玻璃纤维PC的性能

性能 PC 30%玻璃纤维PC

相对密度 1.2 1.45

吸水率/% 0.15 0.1

成型收缩率/% 0.5 0.2

拉伸强度/Mpa 56~66 132

拉伸模量/Mpa 2100~2400 10000

断裂伸长率/% 60~120 <5

弯曲强度/Mpa 80~85 170

弯曲模量/Mpa 2100~2400 --

压缩强度/Mpa 75~80 120~130

剪切强度/Mpa 35 --

缺口冲击强度/（KJ/m2） 17~24 8

洛氏硬度 M80 M90

疲劳极限106次/Mpa 10.5 --

热变形温度（1.82Mpa）/℃ 130~135 146

长期使用温度/℃ 110 130

线膨胀系数/（x10-5k-1） 7.2 2.7

热导率[W/(M?K)] 0.2 0.13

体积电阻率/（Ω?cm） 2.1×1016 1.5×1016

介电常数（106Hz） 2.9 3.45

介电损耗角正切值（106Hz） 0.0083 0.0070

介电强度/(kV/mm) 18 19

耐电弧/s 120 120

(1) 一般性能 PC为透明、呈微黄色或白色硬而韧的树脂，燃烧时发出花果臭味、离火自熄、火焰呈黄色、熔融起泡。

(2) 机械强度 PC的力学性能十分优良，具有刚而韧的优点。其冲击性能是热塑性塑料中好的一种，比PA，POM高三倍之多，接近PF和UP玻璃钢的水平。PC的拉伸强度和弯曲强度都好，并受温度影响小。PC的耐蠕变性优于PA和POM，尺寸稳定性好。

PC的耐应力开裂性差，缺口敏感性高；耐磨性一般，比PA、POM及F4等差，但比PSF、ABS、PMMA等高；疲劳强度低，与其他品种塑料比较如表2所示

表2 106旋转次数时PC同其他塑料耐疲劳强度比较

材料 POM 布基PF PA6 PA66 PC 氯化聚醚

疲劳强度/MPa 35 27 22 21 10~14 7~7.5

(3) 热学性能PC的耐高低温性好，可在-130~130℃温度范围内使用；热变形温度可达130~140℃，并受载荷的作用小；热导率和线膨胀系数都较小，阻燃性好，属于自熄性能材料。

(4) 电学性能 PC因属于弱极性聚合物，其绝缘性能一般。但可贵之处在于其电性能在很宽的温度及湿度范围内变化较小，如介电常数和介电损耗角正切值在23~125℃范围内几乎不变。但需注意的是，随PC制品结晶度的提高，其体积电阻率增大。

(5) 环境性能 PC可耐有机酸、稀无机酸、盐、油、脂肪烃及醇类，但不耐氯烃、稀碱、溴水、浓酸、胺类、酮及酯等，可溶于二氯甲烷、二氯乙烷及甲酚等溶剂中。

PC不耐60℃以上的热水，长期接触会导致应力开裂并失去韧性。PC的耐紫外线性不好，需加入紫外线吸收剂；但PC的耐空气、臭氧性较好。

(6) 光学性能 PC为最优异的光学塑料品种之一，其透光率可达93%之多，折射率为1.587，适于透镜材料PC作为高档光学材料的不足之处为硬度低、耐磨性差；二为双折射高，不易于光学仪器等高精度制品中。

三、成型加工

1．加工特性

PC的熔体粘度很高，可达103~104Pa?s；其熔体的流变性在低剪切速率下接近牛顿流体，应主要通过温度调节流动性，成型时的冷却、凝固和定型时间短。

PC的刚性大，在加工过程中易产生内应力，因此对成型工艺条件要严格控制。并要进行后处理，处理条件为110~120℃，处理时间视厚度而定，厚度20mm以下8h、厚度20mm以上24h。

PC在成型中对水极为敏感，高温下微量水也会引起分解。因此，加工前一定要干燥处理，使含水量在0.02%以下。具体干燥条件为：温度110~120℃，时间10~12 h，料层厚度30mm 以下。

PC属于无定型聚合物，成型收缩率低。PC制品不易带金属嵌件，如必须加入，应将嵌件预热导200℃或更高。

2．加工方法

PC的加工比较容易，可用注塑、挤出及吸塑等方法加工。

(1) 注塑选用相对分子质量为2.7~3.4万中低粘度PC树脂，料筒温度为前段250~300℃、中段230~270℃、后段220~250℃，喷嘴温度240~290℃，注塑压力40~100Mpa，模具温度为80~120℃。

(2) 挤出选用相对分子质量为3.4万以上高低粘度的PC树脂，挤出温度为230~300℃。

(3) 吹塑型坯的成型条件同挤出。吹塑的模聚温度为100~120℃，吹塑压力为0.4~0.8Mpa。