PC和PMMA材料特性實(shí)用教案

1、 材料(cilio)特性第1頁/共28頁第一頁，共29頁。1. 發(fā)展(fzhn)簡史 人們開展聚碳酸酯（PC）的研究工作已有近120年的歷史了。 早在1881年，K. Birnbaum和C.Lurie就制得了碳酸酯縮合物。 1940年，美國 (杜邦)公司的Peterson成功地制得了可制成纖維和薄膜的高分子量聚碳酸酯并取得了美國專利?？梢哉f，這是關(guān)于聚碳酸酯研究開發(fā)方面的第一件專利。 1953年10月前西德 (拜耳)公司H.SchneB在Uerdingen工廠(gngchng)首次獲得了具有實(shí)用價(jià)值的熱塑性高熔點(diǎn)線形聚碳酸酯并立即在本國申請了專利；接著，于1954年借助比利時(shí)專利公布了有關(guān)制造

2、方法。1956年，H.SchneLL在漢堡公開了雙酚A型聚碳酸酯的詳細(xì)研究論文。1958年，拜耳公司便以中等規(guī)模在全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了熔融酯交換法雙酚A型聚碳酸酯的工業(yè)化生產(chǎn)，商品名為“MakroLon”，中文翻譯為“?？寺　薄??？寺?k ln)商品包裝第2頁/共28頁第二頁，共29頁。1. 發(fā)展(fzhn)簡史世界上其它(qt)公司的PC工業(yè)化歷史： （陶氏） 1984年 （帝人化成公司）1960年10月 （三菱瓦斯化學(xué)）1961年 （臺(tái)灣化學(xué)和纖維公司) 2002年和出光合資 （臺(tái)灣旭美化成實(shí)業(yè)有限公司）1999年奇美與日本旭化成合資 (三養(yǎng)株式會(huì)社）1989年開始生產(chǎn)(shngchn)工程

3、塑料，引進(jìn)三菱技術(shù) （湖南石化公司）2005年引進(jìn) 旭化成的技術(shù) （喀山石化公司）2007年引進(jìn) 旭化成的技術(shù) （第一毛織株式會(huì)社）1989年開始生產(chǎn)(shngchn)工程塑料，技術(shù)來源不詳 （高達(dá)株式會(huì)社）1970年成立，主要生產(chǎn)(shngchn)PC產(chǎn)品，技術(shù)來源不詳（出光石油化學(xué)公司）1960年第3頁/共28頁第三頁，共29頁。2. PC的分類(fn li) 用途(yngt)分子量/流動(dòng)性具體性能第4頁/共28頁第四頁，共29頁。按用途按用途(yngt)分類分類第5頁/共28頁第五頁，共29頁。按分子量按分子量/流動(dòng)性分類流動(dòng)性分類(fn li)第6頁/共28頁第六頁，共29頁。按性能按

4、性能(xngnng)分類分類在高端PC產(chǎn)品方面，毫無疑問，SABIC是公認(rèn)(gngrn)的全球第一第7頁/共28頁第七頁，共29頁。3 3、PCPC的性能的性能(xngnng)(xngnng)4.4.化學(xué)化學(xué)(huxu)(huxu)性性能能3.3.機(jī)械性能機(jī)械性能5.5.熱性能熱性能(xngnng)(xngnng)6.6.光學(xué)性能和耐輻射性光學(xué)性能和耐輻射性8.8.電性能電性能7.7.耐老化性和阻燃性耐老化性和阻燃性1.1.結(jié)晶性結(jié)晶性2.2.吸水性吸水性1 11.1.相容性相容性1 12.2.交聯(lián)性交聯(lián)性9.9.穩(wěn)定性穩(wěn)定性10.10.透氣性透氣性PC的的性能性能第8頁/共28頁第八頁，共2

5、9頁。1.1.結(jié)晶性結(jié)晶性 PC PC大分子鏈較僵硬，結(jié)晶較困難大分子鏈較僵硬，結(jié)晶較困難(kn nn)(kn nn)，一般為無，一般為無定型聚合物，但分子量較低時(shí)有結(jié)晶趨勢。定型聚合物，但分子量較低時(shí)有結(jié)晶趨勢。2.2.吸水性吸水性 PC PC大分子鏈上堆砌了大量苯環(huán)且極性低，其吸水性大分子鏈上堆砌了大量苯環(huán)且極性低，其吸水性在在通用工程塑料甚至所有通用工程塑料甚至所有(suyu)(suyu)熱塑性塑料中都是較小熱塑性塑料中都是較小的。的。 第9頁/共28頁第九頁，共29頁。3.3.機(jī)械性能機(jī)械性能 PC PC的力學(xué)性能優(yōu)良，尤其是沖擊性能優(yōu)異，在很的力學(xué)性能優(yōu)良，尤其是沖擊性能優(yōu)異，在很寬

6、范圍內(nèi)能保持較好的尺寸穩(wěn)定性。寬范圍內(nèi)能保持較好的尺寸穩(wěn)定性。 PC PC的沖擊強(qiáng)度在目前使用的熱塑性通用和工程塑的沖擊強(qiáng)度在目前使用的熱塑性通用和工程塑料料(n chn s lio)(n chn s lio)中非常突出。中非常突出。 PC PC的耐蠕變性優(yōu)于的耐蠕變性優(yōu)于PAPA和和POMPOM，尺寸穩(wěn)定性高，而耐，尺寸穩(wěn)定性高，而耐疲勞強(qiáng)度較低、缺口敏感性高、耐磨性較差。疲勞強(qiáng)度較低、缺口敏感性高、耐磨性較差。 第10頁/共28頁第十頁，共29頁。4.4.化學(xué)化學(xué)(huxu)(huxu)性性能能 PC PC具有一定具有一定(ydng)(ydng)的耐化學(xué)藥品性，對有機(jī)酯、的耐化學(xué)藥品性，對

7、有機(jī)酯、稀無機(jī)酸、鹽類、油、脂肪烴及醇都比較穩(wěn)定；稀無機(jī)酸、鹽類、油、脂肪烴及醇都比較穩(wěn)定； 不耐稀堿、濃酸、王水、氯烴、胺、酮、酯、芳不耐稀堿、濃酸、王水、氯烴、胺、酮、酯、芳烴及糠醛等。酯基存在使烴及糠醛等。酯基存在使PCPC較容易溶于極性有機(jī)溶劑。較容易溶于極性有機(jī)溶劑。 常用的溶劑是二氯甲烷、三氯甲烷和四氯乙烷。常用的溶劑是二氯甲烷、三氯甲烷和四氯乙烷。第11頁/共28頁第十一頁，共29頁。5.5.熱性能熱性能(xngnng)(xngnng) PC PC具有很高的耐熱性能和耐寒性。長期使用溫度可具有很高的耐熱性能和耐寒性。長期使用溫度可在在-100130-100130范圍內(nèi)，脆化溫度范

8、圍內(nèi)，脆化溫度-100-100，甚至在，甚至在- -180180的低溫的低溫(dwn)(dwn)下，仍具有一定韌性。相對分子質(zhì)下，仍具有一定韌性。相對分子質(zhì)量為量為26000380002600038000的的PCPC樹脂在負(fù)荷下，樹脂在負(fù)荷下，HDTHDT為為132138132138，TgTg為為140155140155，維卡軟化點(diǎn)為，維卡軟化點(diǎn)為154158154158。 Tg：無定形聚合物的狀態(tài)(zhungti)，玻璃態(tài)高彈態(tài)黏流態(tài)。第12頁/共28頁第十二頁，共29頁。6.6.光學(xué)光學(xué)(gungxu)(gungxu)性能和性能和耐輻射性耐輻射性 PC PC無色透明，透光性高，無色透明，透

9、光性高，透光率大于透光率大于87%87%，最高可，最高可達(dá)達(dá)90%90%以上；折射率隨溫以上；折射率隨溫度度(wnd)(wnd)的變化呈直線的變化呈直線關(guān)系。由于折射率高，韌關(guān)系。由于折射率高，韌性高，適宜制作精密光學(xué)性高，適宜制作精密光學(xué)儀器。儀器。 PC PC的耐輻射性能欠佳，的耐輻射性能欠佳，高劑量輻射會(huì)使高劑量輻射會(huì)使PCPC薄膜的薄膜的高溫機(jī)械強(qiáng)度明顯下降。高溫機(jī)械強(qiáng)度明顯下降。PC材料不變形監(jiān)視窗材料不變形監(jiān)視窗第13頁/共28頁第十三頁，共29頁。 PC PC耐候性較好，對熱、空氣、臭氧穩(wěn)定性很好。但較長耐候性較好，對熱、空氣、臭氧穩(wěn)定性很好。但較長時(shí)間暴露于紫外光時(shí)，會(huì)因光氧化

10、反應(yīng)時(shí)間暴露于紫外光時(shí)，會(huì)因光氧化反應(yīng)(fnyng)(fnyng)而發(fā)黃、而發(fā)黃、降解、變脆。故常加入光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑等以改善其性能。降解、變脆。故常加入光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑等以改善其性能。7.7.耐老化性和阻燃性耐老化性和阻燃性 在基體中加阻燃性物質(zhì)在基體中加阻燃性物質(zhì)(wzh)(wzh)，如，如Mg(OH)2Mg(OH)2、Sb2O3Sb2O3、鹵化物、磷酸酯和紅磷等，可提高其阻燃性。、鹵化物、磷酸酯和紅磷等，可提高其阻燃性。第14頁/共28頁第十四頁，共29頁。8.8.電性能電性能 PC PC的分子極性小，的分子極性小，TgTg高，吸水性低，因此具有優(yōu)高，吸水性低，因此具有優(yōu)良的電絕緣性

11、能，但比非極性的聚合物差。在較寬的良的電絕緣性能，但比非極性的聚合物差。在較寬的溫度范圍和潮濕條件下，仍可保持較優(yōu)異的電性能，溫度范圍和潮濕條件下，仍可保持較優(yōu)異的電性能，如介電常數(shù)如介電常數(shù)(ji din chn sh)(ji din chn sh)和介電損耗角正切和介電損耗角正切在室溫至在室溫至125125范圍內(nèi)幾乎不變；在范圍內(nèi)幾乎不變；在120120加熱后，電加熱后，電性能也基本保持不變；在性能也基本保持不變；在-40-120-40-120的低溫下，體積的低溫下，體積電阻率僅比常溫下稍有降低。電阻率僅比常溫下稍有降低。第15頁/共28頁第十五頁，共29頁。9.9.穩(wěn)定性穩(wěn)定性 PC P

12、C加工加工(ji gng)(ji gng)溫度高溫度高(300(300或更高或更高) )，在存，在存在水、鐵或殘余堿等雜質(zhì)的情況下，樹脂易變黃，分在水、鐵或殘余堿等雜質(zhì)的情況下，樹脂易變黃，分子量降低。堿的存在會(huì)引起變黃、支化和交聯(lián)。子量降低。堿的存在會(huì)引起變黃、支化和交聯(lián)。 PC PC吸水性高于聚烯烴，但不影響尺寸穩(wěn)定性。一吸水性高于聚烯烴，但不影響尺寸穩(wěn)定性。一般般PCPC吸水率吸水率0.15%0.15%，2525是吸水率是吸水率0.34%0.34%，100100時(shí)為時(shí)為0.48%0.48%。能耐。能耐6060熱水，在更高溫度熱水，在更高溫度(wnd)(wnd)水中易開水中易開裂。樹脂中雜

13、質(zhì)可以與水反應(yīng)，降低機(jī)械性能。裂。樹脂中雜質(zhì)可以與水反應(yīng)，降低機(jī)械性能。第16頁/共28頁第十六頁，共29頁。10.10.透氣性透氣性 PC PC的氣密性良好，其透氣性與氣體的分子量和性質(zhì)有關(guān)的氣密性良好，其透氣性與氣體的分子量和性質(zhì)有關(guān)(yugun)(yugun)。由于水的極性強(qiáng)，。由于水的極性強(qiáng)，CO2CO2與與PCPC的結(jié)構(gòu)相近，因此，其透的結(jié)構(gòu)相近，因此，其透過量要高些。過量要高些。第17頁/共28頁第十七頁，共29頁。1 11.1.相容性相容性 PC PC共混塑料共混塑料( (塑料合金塑料合金) )的物理機(jī)械性能好壞，與該體系各的物理機(jī)械性能好壞，與該體系各組分組分(zfn)(zfn

14、)間的相容性密切相關(guān)。研究并了解它與其它樹間的相容性密切相關(guān)。研究并了解它與其它樹脂的相容性是獲得優(yōu)良性能共混物的必要條件。脂的相容性是獲得優(yōu)良性能共混物的必要條件。 (1)PC (1)PC可與聚酯類樹脂可與聚酯類樹脂( (如如PETPET、PBTPBT等等) )、ABSABS、MPSMPS、POMPOM、PUPU、某些丙烯酸樹脂等熔混。、某些丙烯酸樹脂等熔混。 (2)PC (2)PC雖可與雖可與PVCPVC均勻熔混，但在均勻熔混，但在PCPC熔融溫度下，熔融溫度下，PVCPVC會(huì)發(fā)會(huì)發(fā)生顯著降解。生顯著降解。PCPC可與少量可與少量LDPELDPE熔混均勻；也可與氯化聚醚部熔混均勻；也可與氯

15、化聚醚部分熔混。分熔混。 (3)PC (3)PC與與PPPP、HDPEHDPE及及PAPA熔混不均勻，有嚴(yán)重分層現(xiàn)象，但熔混不均勻，有嚴(yán)重分層現(xiàn)象，但似乎不會(huì)引起似乎不會(huì)引起PCPC降解。降解。 (4)PC (4)PC與烘干的與烘干的PVAPVA熔混時(shí)，會(huì)嚴(yán)重分解成毫無用處的黃色熔混時(shí)，會(huì)嚴(yán)重分解成毫無用處的黃色低分子物質(zhì)。這是低分子物質(zhì)。這是PVAPVA分子中的羥基破壞分子中的羥基破壞PCPC分子鏈中酯鍵造分子鏈中酯鍵造成的結(jié)果。成的結(jié)果。第18頁/共28頁第十八頁，共29頁。 PMMA，俗稱有機(jī)玻璃，俗稱亞克力，化學(xué)名稱，俗稱有機(jī)玻璃，俗稱亞克力，化學(xué)名稱為聚甲基丙烯酸甲酯。為聚甲基丙烯酸

16、甲酯。PMMA是由甲基丙烯酸甲酯是由甲基丙烯酸甲酯（MMA）單體聚合而成。平均分子量）單體聚合而成。平均分子量50-l00萬。根據(jù)萬。根據(jù)聚合機(jī)理的不同，聚合機(jī)理的不同，PMMA有四種不同的構(gòu)型：無規(guī)立構(gòu)、有四種不同的構(gòu)型：無規(guī)立構(gòu)、全同立構(gòu)、間同立構(gòu)、立構(gòu)規(guī)整，性能也有所不同。有全同立構(gòu)、間同立構(gòu)、立構(gòu)規(guī)整，性能也有所不同。有機(jī)玻璃是一種機(jī)玻璃是一種(y zhn)開發(fā)較早的重要熱塑性塑料，開發(fā)較早的重要熱塑性塑料，具有較好的透明性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性。具有較好的透明性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性。第19頁/共28頁第十九頁，共29頁。 1.光學(xué)性能 PMMA最大的特點(diǎn)是具有優(yōu)異的光學(xué)性能，這也是其俗

17、稱“有機(jī)玻璃”的由來。 PMMA 折射率 1.49 透光率92% 無機(jī)硅酸鹽玻璃 折射率 1.5左右 透光率80% 主要是因?yàn)樗菬o定形聚合物，質(zhì)地均勻，其內(nèi)部分子排列方式不會(huì)影響進(jìn)入內(nèi)部的光線在各個(gè)部分通過時(shí)的速度，光線能夠以同樣的速度前進(jìn)，不會(huì)四面分散(fnsn)，互相干擾。第20頁/共28頁第二十頁，共29頁。 2.力學(xué)性能（1）較高的拉伸強(qiáng)度(qingd)和彈性模量，沖擊強(qiáng)度(qingd)是無機(jī)玻璃的718倍，韌性高于PS，但比PC低得多，具有一定的脆性，在較高沖擊能的作用下會(huì)破裂。（2）表面硬度不足，易被硬物擦傷、擦毛而失去光澤。（3）彎曲強(qiáng)度(qingd)和壓縮強(qiáng)度(qingd)在

18、Tg下受溫度影響較??；而拉伸強(qiáng)度(qingd)和沖擊強(qiáng)度(qingd)對溫度較敏感。（4）可通過與極性組分共聚，加入交聯(lián)劑使其形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)拉伸形成丁香結(jié)構(gòu)等手段來提高其力學(xué)性能。第21頁/共28頁第二十一頁，共29頁。 3.熱性能 （1）屬于易燃材料，點(diǎn)燃離火后不能自熄，火焰呈淺藍(lán)色，下端為白色。燃燒時(shí)伴有腐爛水果、蔬菜的氣味(qwi)。 （2）Tg為105，軟化點(diǎn)為100102，催化溫度在-60以下。PMMA可在-6065范圍內(nèi)長期使用，短時(shí)使用溫度不宜超過105。 （3）比熱容比大多數(shù)熱塑性塑料低，有利于它快速受熱塑化。第22頁/共28頁第二十二頁，共29頁。 4.化學(xué)性能（1）耐化學(xué)腐蝕性 在有機(jī)化合物中，PMMA對長鏈烷烴、簡單的醚類、油脂較為穩(wěn)定，不耐短鏈的烷烴、醇、酮等。同時(shí)，介質(zhì)的濃度(nngd)越大，溫度越高，其穩(wěn)定性越低。 如耐堿、耐稀酸、耐水溶性無機(jī)鹽、烷烴和油脂。溶于二氯乙烷、氯仿、丙酮、冰醋酸、四氫呋喃、醋酸乙酯等，不溶乙醇、乙醚、石油醚等。 （2）耐候性 與其他樹脂相比，具有優(yōu)良的耐候性。老化主要是紫外線的作用。在室外大氣條件下，性能僅稍有下降。第23頁/共28頁第二十三頁，共29頁。 5.電性能 盡管PMMA的大分子(fnz)鏈與