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聚碳酸酯（PC） 一、簡介 聚碳酸酯是指大分子鏈由碳酸酯型重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的一類聚合物，英文名稱Polycarbonate, 簡稱PC。 依具體組成不同，PC可分成脂肪族、脂環(huán)族和芳香族脂肪-芳香族三類，工程上具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的為芳香族PC，并以產(chǎn)量最大、用途最廣的雙酚A型PC為主。 PC的突出性能是優(yōu)異的沖擊性和透明性，優(yōu)良的力學(xué)性能和電絕緣材料性，使用溫度范圍廣（-130100ºC），尺寸穩(wěn)定性高，耐蠕變性高，是一種集剛、硬、韌與一體材料的典型代表。 PC的主要缺點(diǎn)為吸濕性能大、加工易產(chǎn)生氣泡及銀絲，制件易產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力、并對(duì)缺口敏感性大，耐疲勞性低、磨擦性及耐磨性不好。 df二、結(jié)構(gòu)性能 1PC的結(jié)構(gòu) PC的分子鏈中含有多種基團(tuán)，它所表現(xiàn)的性能為各種基團(tuán)的綜合反映。 亞苯基，提供剛性、力學(xué)性能和耐化學(xué)穩(wěn)定性能；湠基，增加剛性；酯基，易吸水、電性差、耐化學(xué)穩(wěn)定差；氧基，賦予韌性。 由于PC大分子主鏈的剛性和體積效應(yīng)，使其結(jié)晶能力差，基本屬于無定性聚合物，具有優(yōu)異的透明性。 2PC的性能 PC的性能如表1所示。 表1 PC及玻璃纖維PC的性能 性能PC30%玻璃纖維PC 相對(duì)密度1.21.45 吸水率/%0.150.1 成型收縮率/%0.50.2 拉伸強(qiáng)度/Mpa5666132 拉伸模量/Mpa2100240010000 斷裂伸長率/%601205 sf彎曲強(qiáng)度/Mpa8085170 彎曲模量/Mpa21002400- 壓縮強(qiáng)度/Mpa7580120130 剪切強(qiáng)度/Mpa35- 缺口沖擊強(qiáng)度/（KJ/m2）17248 洛氏硬度M80M90 疲勞極限106次/Mpa10.5- 熱變形溫度（1.82Mpa）/130135146 長期使用溫度/110130 線膨脹系數(shù)/（x10-5k-1）7.22.7 熱導(dǎo)率W/(MK)0.20.13 體積電阻率/（cm）2.110161.51016 介電常數(shù)（106Hz）2.93.45 介電損耗角正切值（106Hz）0.00830.0070 介電強(qiáng)度/(kV/mm)1819 耐電弧/s120120 (1)一般性能 PC為透明、呈微黃色或白色硬而韌的樹脂，燃燒時(shí)發(fā)出花果臭味、離火自熄、火焰呈黃色、熔融起泡。 dfsfefefs(2)機(jī)械強(qiáng)度 PC的力學(xué)性能十分優(yōu)良，具有剛而韌的優(yōu)點(diǎn)。其沖擊性能是熱塑性塑料中好的一種，比PA，POM高三倍之多，接近PF和UP玻璃鋼的水平。PC的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都好，并受溫度影響小。PC的耐蠕變性優(yōu)于PA和POM，尺寸穩(wěn)定性好。 PC的耐應(yīng)力開裂性差，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；疲勞強(qiáng)度低，與其他品種塑料比較如表2所示 表2 106旋轉(zhuǎn)次數(shù)時(shí)PC同其他塑料耐疲勞強(qiáng)度比較 材料POM布基PFPA6PA66PC氯化聚醚 疲勞強(qiáng)度/MPa35272221101477.5 (3) 熱學(xué)性能 PC的耐高低溫性好，可在-130130溫度范圍內(nèi)使用；熱變形溫度可達(dá)130140，并受載荷的作用??；熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)都較小，阻燃性好，屬于自熄性能材料。 okimgd(4) 電學(xué)性能 PC因?qū)儆谌鯓O性聚合物，其絕緣性能一般。但可貴之處在于其電性能在很寬的溫度及濕度范圍內(nèi)變化較小，如介電常數(shù)和介電損耗角正切值在23125范圍內(nèi)幾乎不變。但需注意的是，隨PC制品結(jié)晶度的提高，其體積電阻率增大。 (5) 環(huán)境性能 PC可耐有機(jī)酸、稀無機(jī)酸、鹽、油、脂肪烴及醇類，但不耐氯烴、稀堿、溴水、濃酸、胺類、酮及酯等，可溶于二氯甲烷、二氯乙烷及甲酚等溶劑中。 PC不耐60以上的熱水，長期接觸會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力開裂并失去韌性。PC的耐紫外線性不好，需加入紫外線吸收劑；但PC的耐空氣、臭氧性較好。 (6) 光學(xué)性能 PC為最優(yōu)異的光學(xué)塑料品種之一，其透光率可達(dá)93%之多，折射率為1.587，適于透鏡材料PC作為高檔光學(xué)材料的不足之處為硬度低、耐磨性差；二為雙折射高，不易于光學(xué)儀器等高精度制品中。 img 三、成型加工 1加工特性 PC的熔體粘度很高，可達(dá)103104Pas；其熔體的流變性在低剪切速率下接近牛頓流體，應(yīng)主要通過溫度調(diào)節(jié)流動(dòng)性，成型時(shí)的冷卻、凝固和定型時(shí)間短。 PC的剛性大，在加工過程中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此對(duì)成型工藝條件要嚴(yán)格控制。并要進(jìn)行后處理，處理?xiàng)l件為110120，處理時(shí)間視厚度而定，厚度20mm以下8h、厚度20mm以上24h。 PC在成型中對(duì)水極為敏感，高溫下微量水也會(huì)引起分解。因此，加工前一定要干燥處理，使含水量在0.02%以下。具體干燥條件為：溫度110120，時(shí)間1012 h，料層厚度30mm以下。 PC屬于無定型聚合物，成型收縮率低。PC制品不易帶金屬嵌件，如必須加入，應(yīng)將嵌件預(yù)熱導(dǎo)200或更高。 dfsfefefs2加工方法 PC的加工比較容易，可用注塑、擠出及吸塑等方法加工。 (1)注塑 選用相對(duì)分子質(zhì)量為2.73.4萬中低粘度PC樹脂，料筒溫度為前段250300、中段230270、后段220250，噴嘴溫度240290，注塑壓力40100Mpa，模具溫度為80120。 (2)擠出 選用相對(duì)分子質(zhì)量為3.4萬以上高低粘度的PC樹脂，擠出溫度為230300。 (3)吹塑 型坯的成型條件同擠出。吹塑的模聚溫度為100120，吹塑壓力為0.40.8Mpa。 四、改性品種 聚碳酸酯塑料的改性品種主要為增強(qiáng)PC和PC合金兩類。 1增強(qiáng)PC 增強(qiáng)材料為玻璃纖維、碳纖維和硼纖維等，增強(qiáng)后可明顯提高疲勞強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度等，改善耐應(yīng)力開裂性和耐熱性，降低吸水性、線膨脹系數(shù)和成型收縮率。但沖擊強(qiáng)度會(huì)有所下降。具體可參看表1所示。 設(shè)計(jì)動(dòng)量df以疲勞強(qiáng)度為例，加入20%的玻璃纖維可使疲勞強(qiáng)度從10Mpa增大到40Mpa，加入40%玻璃纖維會(huì)提高到50 Mpa。增強(qiáng)PC的加工性能與PC相差不大。 2PC合金 PC合金的種類狠多，并已獲得廣泛應(yīng)用。 PC/ABS。目的降低內(nèi)應(yīng)力，改善加工流動(dòng)性。此合金已用于機(jī)械、電器、帽盔及汽車車身等制品。 PC/HDPE。降低熔體粘度，改善加工性能，提高沖擊強(qiáng)度，改善耐應(yīng)力開裂性。 PC/POM。兩者可以任意比例混合，在POM為25%以下時(shí)，PC的力學(xué)性能變化不大，但可顯著提高耐溶劑性和耐應(yīng)力開裂性，耐熱性也有明顯提高。 PC/F4?？商岣吣湍バ?倍，如在其中加入玻璃纖維，PV值可大幅度提高。 PC/PBT(PET)。合金的耐熱性好，耐化學(xué)腐蝕性、耐應(yīng)力開裂性、耐磨損性好，耐低溫沖擊性好，成型加工性好。此合金可用于汽車保險(xiǎn)杠及車身護(hù)板等。 PC/PMMA。合金具有耐溶劑性好、缺口沖擊性高、耐熱好、易加工、耐紫外線等優(yōu)點(diǎn)，制品具有珍珠般光澤?？捎糜谘b飾品的生產(chǎn)。 PC/PA。合金耐化學(xué)腐蝕性好、沖擊強(qiáng)度高，可用于汽車、家電和光盤等。 五、應(yīng)用范圍 (1)光學(xué)材料 主要為照明、建筑采光板、窗玻璃、光學(xué)儀器、光盤及通信等。照明材料有大型燈罩、防護(hù)玻璃、窗玻璃、建筑采光板等。通信材料有光盤及光導(dǎo)纖維等近年來開發(fā)的具有潛力的用途。PC可用作光學(xué)透鏡材料和光學(xué)儀器材料 df (2)電子/電器 PC屬E級(jí)絕緣材料，注塑件可用于接插件及線圈框架等，薄膜可用于電容器、錄像帶、錄音帶及磁帶等。 (3)機(jī)械零件 PC可用于齒輪、齒條、蝸輪、凸輪、拉桿、曲軸及殼體等。 (4)包裝材料 利用透明和耐熱等性能，用于純凈水、礦泉水的周轉(zhuǎn)桶，旅行用熱水杯、奶瓶及餐具等。 (5)醫(yī)療器材 用于醫(yī)療器械如杯、瓶、筒、牙科器材、藥品容器及手術(shù)器械等，醫(yī)用材料如人工腎、人工肺及人工臟器等。 創(chuàng)新設(shè)計(jì)，創(chuàng)意生活，創(chuàng)造未來！本文來自廣州大學(xué)設(shè)計(jì)論壇ABS塑料 一、ABS塑料簡介 ABS為丙烯氰（23%41%）、丁二烯（10%30%）和苯乙烯（29%60%）三種單體共聚而成的聚合物，英文名稱Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，簡稱ABS。ABS的制造有混煉法和接枝法兩種，合成的ABS有中沖擊型、高沖擊型、超高沖擊型及耐熱型四類。 ABS最初是在PS改性基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于其具有韌、剛、硬的優(yōu)點(diǎn)，其用量與PS相當(dāng)，而應(yīng)用范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過PS，成為一種獨(dú)立的塑料品種。ABS即可用于普通塑料又可用于工程塑料。 混煉法ABS最早由美國橡膠公司于1946年開發(fā)，接枝法ABS由美國Marbon公司于1954年首先合成。 設(shè)計(jì)動(dòng)量df到2000年，ABS的生產(chǎn)能力可達(dá)85萬t/a（包括AS），具體生產(chǎn)廠有臺(tái)灣奇美惠州工廠（300kt/a）、吉林石化公司樹脂廠（100kt/a）、大慶石化總廠（55kt/a）、撫順石化公司（50kt/a）、盤錦乙烯公司（50kt/a）、臺(tái)灣太平洋公司鎮(zhèn)江廠（40kt/a）、齊魯石化公司（40kt/a）、上海高橋石化公司（40kt/a）、廣州石化總廠（40kt/a）、上海石化總廠（30kt/a）、上海大賽路配料有限公司（30kt/a）、上海高橋石化公司（AS、30kt/a）、韓國LG公司寧波用興化工有限公司（30kt/a）、蘭州化學(xué)工業(yè)公司（20kt/a）、洛陽銘騰塑料有限公司（15kt/a）、蘭州化學(xué)工業(yè)公司（AS、15kt/a）、盤錦有機(jī)化工二廠（10kt/a）。 sf二、ABS塑料的結(jié)構(gòu)性能 1ABS塑料的結(jié)構(gòu) ABS大分子主鏈由三種結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成，不同的結(jié)構(gòu)單元賦予不同的性能：丙烯氰，耐化學(xué)腐蝕劑性好、表面硬度高；丁二烯，韌性好；苯乙烯，透明性好、著色性、電絕緣性及加工性。 三種單體結(jié)合在一起，就形成了堅(jiān)韌、硬質(zhì)、剛性的ABS樹脂。不同廠家生產(chǎn)的ABS因結(jié)構(gòu)差異較大，所以性能差異也較大。 2ABS的性能 (1)一般性能 ABS的外觀為不透明呈象牙色的粒料，其制品可著成五顏六色，并具有90%的高光澤度ABS的相對(duì)密度為1.05，吸水率低。ABS同其他材料的結(jié)合性好，易于表面印刷、涂層和鍍層處理。ABS的氧指數(shù)為18.2，屬易燃聚合物，火焰呈黃色，有黑煙，燒焦但不落滴，并發(fā)出特殊的肉桂味。 df(2)力學(xué)性能 ABS有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；即使ABS制品被破壞也只能是拉伸破壞而不會(huì)是沖擊破壞，這是ABS高度韌的寫實(shí)。ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。ABS的耐蠕變性比PSF及PC大，但比PA及POM小。ABS的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度屬塑料中較差的。ABS的力學(xué)性能受溫度的影響較大。 (3)熱學(xué)性能 ABS的熱變形溫度為93118，制品經(jīng)退火處理后還可提高10左右。ABS在-40時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40100的溫度范圍內(nèi)使用。 (4)電學(xué)性能 ABS的電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。 (5)環(huán)境性能 ABS不受水、無機(jī)鹽、堿及多種酸的影響，但可溶于酮類、醛類及氯代烴中，受冰乙酸、植物油等侵蝕會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力開裂。ABS的耐候性差，在紫外光的作用下易產(chǎn)生降解；于戶外半年后，沖擊強(qiáng)度下降一半。 ABS的具體性能見表1所示。 表1 ABS的性能 性能高抗沖型耐熱型中抗沖型 相對(duì)密度 吸水率/% 成型收縮率/% 拉伸強(qiáng)度/Mpa 斷裂伸長率/% 彎曲強(qiáng)度/Mpa 壓縮強(qiáng)度/Mpa 懸壁粱缺口沖擊強(qiáng)度/(J/m) 洛氏硬度 熱變形溫度(1.82 Mpa)/ 線膨脹系數(shù)/（x10-5k-1） 熱導(dǎo)率W/(MK) 體積電阻率/（cm） 介電常數(shù)（106Hz） 介電損耗角正且值（106Hz） 介電強(qiáng)度/(kV/mm) 耐電弧/s 氧指數(shù)/% 1.021.05 0.20.45 0.30.8 3544 56 5281 4964 1644 R65109 93103 9.510.5 0.160.29 14.8x1016 2.43.8 0.009 1320 6682 201.061.08 0.20.45 0.30.8 4557 320 7085 6571 1125 R105115 104118 6.09.0 0.160.29 15x1016 2.43.8 0.009 1320 6682 201.051.07 0.20.45 0.30.8 4262 525 6972 7388 622 R108115 93107 58.5 0.160.29 2.7x1016 2.43.8 0.009 1320 6682 20 三、ABS塑料的成型加工 1加工特性 ABS同PS一樣是一種加工性能優(yōu)良的熱塑性塑料，可用通用的加工方法加工。 ABS的熔體流動(dòng)性比PVC和PC好，但比PE、PA及PS差，與POM和HIPS類似；ABS的流動(dòng)特性屬非牛頓流體，其熔體粘度對(duì)加工溫度和剪切速率都有關(guān)系，但對(duì)剪切速率更為敏感。 ABS的熱穩(wěn)定性好，不易出現(xiàn)降解現(xiàn)象。ABS的吸水性較高，加工前應(yīng)進(jìn)行干燥處理。一般制品的干燥條件為溫度8085，時(shí)間24h；對(duì)特殊要求的制品（如電鍍）的干燥條件為溫度7080，時(shí)間1818h。 dfsfefefsABS制品在加工中易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的大小可通過浸入冰乙酸中檢驗(yàn)；如應(yīng)力太大和制品對(duì)應(yīng)力開裂絕對(duì)禁止，應(yīng)進(jìn)行退火處理，具體條件為放于7080的熱風(fēng)循環(huán)干燥箱內(nèi)24h，再冷卻至室溫即可。 2加工方法 ABS可用注塑、擠出、壓延、吸塑及吹塑等方法成型加工，并以注塑法最廣，擠出法次之。 (1)注塑 選用柱塞式注塑機(jī)的成型溫度為180230，而選用螺桿式注塑機(jī)的成型溫度為160220；對(duì)表面光澤度要求高的制品模具溫度為6080，而一般制品模具溫度