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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。

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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PC30%玻璃纤维PC
相对密度1.21.45
吸水率/%0.150.1
成型收缩率/%0.50.2
拉伸强度/Mpa56~66132
拉伸模量/Mpa2100~240010000
断裂伸长率/%60~120<5
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弯曲强度/Mpa80~85170
弯曲模量/Mpa2100~2400--
压缩强度/Mpa75~80120~130
剪切强度/Mpa35--
缺口冲击强度/（KJ/m2）17~248
洛氏硬度M80M90
疲劳极限106次/Mpa10.5--
热变形温度（1.82Mpa）/℃130~135146
长期使用温度/℃110130
线膨胀系数/（x10-5k-1）7.22.7
热导率[W/(M•K)]0.20.13
体积电阻率/（Ω•cm）2.1×10161.5×1016
介电常数（106Hz）2.93.45
介电损耗角正切值（106Hz）0.00830.0070
介电强度/(kV/mm)1819
耐电弧/s120120
(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。

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(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PFPA6PA66PC氯化聚醚
疲劳强度/MPa3527222110~147~7.5
(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。

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(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。

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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。

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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。

四、改性品种
聚碳酸酯塑料的改性品种主要为增强PC和PC合金两类。

1．增强PC
增强材料为玻璃纤维、碳纤维和硼纤维等，增强后可明显提高疲劳强度、拉伸强度、弯曲强度及压缩强度等，改善耐应力开裂性和耐热性，降低吸水性、线膨胀系数和成型收缩率。

但冲击强度会有所下降。

具体可参看表1所示。

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以疲劳强度为例，加入20%的玻璃纤维可使疲劳强度从10Mpa增大到40Mpa，加入40%玻璃纤维会提高到50 Mpa。

增强PC的加工性能与PC相差不大。

2．PC合金
PC合金的种类狠多，并已获得广泛应用。

①PC/ABS。

目的降低内应力，改善加工流动性。

此合金已用于机械、电器、帽盔及汽车车身等制品。

②PC/HDPE。

降低熔体粘度，改善加工性能，提高冲击强度，改善耐应力开裂性。

③PC/POM。

两者可以任意比例混合，在POM为25%以下时，PC的力学性能变化不大，但
可显著提高耐溶剂性和耐应力开裂性，耐热性也有明显提高。

④PC/F4。

可提高耐磨性5倍，如在其中加入玻璃纤维，PV值可大幅度提高。

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⑤PC/PBT(PET)。

合金的耐热性好，耐化学腐蚀性、耐应力开裂性、耐磨损性好，耐低温冲击性好，成型加工性好。

此合金可用于汽车保险杠及车身护板等。

⑥PC/PMMA。

合金具有耐溶剂性好、缺口冲击性高、耐热好、易加工、耐紫外线等优点，制品具有珍珠般光泽。

可用于装饰品的生产。

⑦PC/PA。

合金耐化学腐蚀性好、冲击强度高，可用于汽车、家电和光盘等。

五、应用范围
(1)光学材料主要为照明、建筑采光板、窗玻璃、光学仪器、光盘及通信等。

照明材料有大型灯罩、防护玻璃、窗玻璃、建筑采光板等。

通信材料有光盘及光导纤维等近年来开发的具有潜力的用途。

PC可用作光学透镜材料和光学仪器材料ヒフdfチタ▲▲チタネヌ
(2)电子/电器PC属E级绝缘材料，注塑件可用于接插件及线圈框架等，薄膜可用于电容器、录像带、录音带及磁带等。

(3)机械零件PC可用于齿轮、齿条、蜗轮、凸轮、拉杆、曲轴及壳体等。

(4)包装材料利用透明和耐热等性能，用于纯净水、矿泉水的周转桶，旅行用热水杯、奶瓶及餐具等。

(5)医疗器材用于医疗器械如杯、瓶、筒、牙科器材、药品容器及手术器械等，医用材料如人工肾、人工肺及人工脏器等。

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ABS塑料
一、ABS塑料简介
ABS为丙烯氰（23%~41%）、丁二烯（10%~30%）和苯乙烯（29%~60%）三种单体共聚而成的聚合物，英文名称Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，简称ABS。

ABS的制造有混炼法和接枝法两种，合成的ABS有中冲击型、高冲击型、超高冲击型及耐热型四类。

ABS最初是在PS改性基础上发展起来的，由于其具有韧、刚、硬的优点，其用量与PS相当，而应用范围已远远超过PS，成为一种独立的塑料品种。

ABS即可用于普通塑料又可用于工程塑料。

混炼法ABS最早由美国橡胶公司于1946年开发，接枝法ABS由美国Marbon公司于1954年首先合成。

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到2000年，ABS的生产能力可达85万t/a（包括AS），具体生产厂有台湾奇美惠州工厂（300kt/a）、吉林石化公司树脂厂（100kt/a）、大庆石化总厂（55kt/a）、抚顺石化公司（50kt/a）、盘锦乙烯公司（50kt/a）、台湾太平洋公司镇江厂（40kt/a）、齐鲁石化公司（40kt/a）、上海高桥石化公司（40kt/a）、广州石化总厂（40kt/a）、上海石化总厂（30kt/a）、上海大赛路配料有限公司（30kt/a）、上海高桥石化公司（AS、30kt/a）、韩国LG公司宁波用兴化工有限公司（30kt/a）、兰州化学工业公司（20kt/a）、洛阳铭腾塑料有限公司（15kt/a）、兰州化学工业公司（AS、15kt/a）、盘锦有机化工二厂（10kt/a）。

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二、ABS塑料的结构性能
1．ABS塑料的结构
ABS大分子主链由三种结构单元重复连接而成，不同的结构单元赋予不同的性能：丙烯氰，耐化学腐蚀剂性好、表面硬度高；丁二烯，韧性好；苯乙烯，透明性好、着色性、电绝缘性及加工性。

三种单体结合在一起，就形成了坚韧、硬质、刚性的ABS树脂。

不同厂家生产的ABS因结构差异较大，所以性能差异也较大。

2．ABS的性能
(1)一般性能ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，其制品可着成五颜六色，并具有90%的高光泽度ABS的相对密度为1.05，吸水率低。

ABS同其他材料的结合性好，易于表面印刷、涂层和镀层处理。

ABS的氧指数为18.2，属易燃聚合物，火焰呈黄色，有黑烟，烧焦但不落滴，并发出特殊的肉桂味。

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(2)力学性能ABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用；即使ABS制品被破坏也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏，这是ABS高度韧的写实。

ABS的耐磨性优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。

ABS的耐蠕变性比PSF及PC大，但比PA及POM小。

ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。

ABS的力学性能受温度的影响较大。

(3)热学性能ABS的热变形温度为93~118℃，制品经退火处理后还可提高10℃左右。

ABS 在-40℃时仍能表现出一定的韧性，可在-40~100℃的温度范围内使用。

(4)电学性能ABS的电绝缘性较好，并且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。

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(5)环境性能ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃中，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。

ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易产生降解；于户外半年后，冲击强度下降一半。

ABS的具体性能见表1所示。

表1 ABS的性能
性能高抗冲型耐热型中抗冲型
相对密度
吸水率/%
成型收缩率/%
拉伸强度/Mpa
断裂伸长率/%
弯曲强度/Mpa
压缩强度/Mpa
悬壁粱缺口冲击强度/(J/m)
洛氏硬度
热变形温度(1.82 Mpa)/ ℃
线膨胀系数/（x10-5k-1）
热导率[W/(M•K)]
体积电阻率/（Ω•cm）ヒフチタネヌ介电常数（106Hz）
介电损耗角正且值（106Hz）
介电强度/(kV/mm)
耐电弧/s
氧指数/%
1.02~1.05
0.2~0.45
0.3~0.8
35~44
5~6
52~81
49~64
16~44
R65~109
93~103
9.5~10.5
0.16~0.29
1~4.8x1016
0.009
13~20
66~82 201.06~1.08 0.2~0.45 0.3~0.8
45~57
3~20
70~85
65~71
11~25
R105~115 104~118 6.0~9.0
0.16~0.29 1~5x1016 2.4~3.8
0.009
13~20
66~82 201.05~1.07
0.3~0.8
42~62
5~25
69~72
73~88
6~22
R108~115
93~107
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5~8.5
0.16~0.29
2.7x1016
2.4~
3.8
0.009
13~20
66~82
20
三、ABS塑料的成型加工
1．加工特性
ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料，可用通用的加工方法加工。

ABS的熔体流动性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，与POM和HIPS类似；ABS 的流动特性属非牛顿流体，其熔体粘度对加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为
敏感。

ABS的热稳定性好，不易出现降解现象。

ABS的吸水性较高，加工前应进行干燥处理。

一般制品的干燥条件为温度80~85℃，时间2~4h；对特殊要求的制品（如电镀）的干燥条件为温度70~80℃，时间18~18h。

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ABS制品在加工中易产生内应力，内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验；如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止，应进行退火处理，具体条件为放于70~80℃的热风循环干燥箱内2~4h，再冷却至室温即可。

2．加工方法
ABS可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型加工，并以注塑法最广，挤出法次之。

(1)注塑选用柱塞式注塑机的成型温度为180~230℃，而选用螺杆式注塑机的成型温度为160~220℃；对表面光泽度要求高的制品模具温度为60~80℃，而一般制品模具温度为50~60℃即可；对薄壁制品注塑压力为130~150Mpa，而对厚壁制品注塑压力则为60~70Mpa。

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(2)挤出可生产管材、板材、片材及型材等，挤出机的L/D为18~22，压缩比为2.5~3。

以管材为例，挤出成型的工艺条件为：料筒温度160~180℃，机头温度为175~195℃。

(3)吸塑成型吸塑成型的加热温度可控制在140~180℃范围内，并以150℃最佳。

四、ABS塑料的改性品种
ABS的改性品种主要为其合金，具体种类很多，应用很广。

1．ABS/PVC
可改善ABS的阻燃性，同时还可提高撕裂强度和耐腐蚀性，并可制成柔软或半硬制品。

2．ABS/PC
提高ABS的耐热温度，一般可达120℃左右。

还可适当提高强度和硬度等力学性能。

3．ABS/TPU
此合金兼有TPU的冲击性和耐磨性，ABS的刚性、综合性及价格低等优点。

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五、ABS塑料的应用范围
1．壳体材料
广泛用于制造电话机、移动电话、传呼机、电视机、洗衣机、录音机
收音机、复印机、传真机、玩具及厨房用品等的壳体。

2．机械配件
ABS可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管材、管件、蓄电池槽及电动工具壳等。

3．汽车配件
具体品种有方向盘、仪表盘、风扇叶片、挡泥板、手柄及扶手等。

4．其他制品
化工各类防腐蚀管材、镀金制品、文具如笔杆等，保温、防震用泡沫塑料，防木制品等。

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