2.14-聚碳酸酯樹脂的結(jié)構(gòu)與性能.課件

1、聚碳酸酯樹脂的結(jié)構(gòu)與性能PC是一種無味無臭無毒透明的無定形熱塑性聚合物其密度為1.2g/cm3吸水率小于0.2%燃燒緩慢，離火自熄，燃燒時(shí)熔融起泡，伴有腐爛花果臭氣味。聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)由于主鏈中存在柔軟的碳酸酯基和剛性的苯環(huán)，使PC大分子結(jié)構(gòu)顯示出剛?cè)嵯酀?jì)的特性。亞苯基構(gòu)成了主鏈上的剛性部分，使PC呈現(xiàn)出較高的力學(xué)強(qiáng)度，耐熱性及較高的尺寸穩(wěn)定性聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)但亞苯基的存在阻礙了大分子的取向和結(jié)晶，當(dāng)外力強(qiáng)迫取向后又不易松弛，造成殘余內(nèi)應(yīng)力難以消除，易引起制品產(chǎn)生應(yīng)力開裂現(xiàn)象。氧基則是鏈段容易圍繞其單鍵發(fā)生內(nèi)旋轉(zhuǎn)，賦予大分子鏈一定的柔性。這正是PC具有較高沖擊強(qiáng)度的原因之一。酯基是

2、極性基團(tuán)，因而削弱了PC在有機(jī)溶劑中的穩(wěn)定性使其易溶于極性有機(jī)溶劑。聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)PC大分子鏈具有對(duì)稱性、規(guī)整性，理論上具有結(jié)晶能力，但由于PC大分子鏈剛性大，玻璃化溫度高于制品的成型模溫，成型中，熔體溫度很快降低到玻璃化溫度以下完全來不及結(jié)晶而成為無定形制品，因而一般認(rèn)為，PC型結(jié)構(gòu)具有較好的透明性，可作為透明材料使用。聚碳酸酯的結(jié)構(gòu)由于PC 結(jié)構(gòu)中包含了柔性的碳酸酯鏈與剛性的苯環(huán)，因此具有突出的抗沖擊性能、耐蠕變性能，具有較高的抗張強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、伸長率、剛性，并有較好的耐熱性和耐寒性，可在-100140溫度內(nèi)使用，電性能優(yōu)良，吸水率低，透光性好，可見光的透過率可達(dá) 90%左右。PC 還可

3、與其它聚合物共混形成合金，性能可進(jìn)一步改善。聚碳酸酯 PC 無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃BI 級(jí)，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能。同性能接近的聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射率高，加工性能好，需要添加阻劑才能符合 UL94 V-0 級(jí)。但是聚甲基丙烯酸甲酯相對(duì)聚碳酸酯價(jià)格較低，并可通過本體聚合的方法生產(chǎn)大型的器件。隨著聚碳酸酯生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之間的價(jià)格差異在日益縮小。聚碳酸酯的主要性能一、力學(xué)性能PC是典型的硬而韌的聚合物，力學(xué)性能優(yōu)良，尤為突出的是它的沖擊強(qiáng)度，高于PA 3倍，屬于沖擊強(qiáng)度優(yōu)異的工程塑料品種。它的沖擊強(qiáng)度受相對(duì)分子質(zhì)量的影響

4、較大，當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量小于2萬時(shí)，沖擊強(qiáng)度很低，沒有使用價(jià)值，隨著相對(duì)分子質(zhì)量增大，沖擊強(qiáng)度上升，在3萬左右出現(xiàn)峰值，此后隨其增大，反而有所下降。力學(xué)性能PC的剛性大，蠕變值很小，具有良好尺寸穩(wěn)定性，性能優(yōu)于PA和POM。PC的不足之處是疲勞強(qiáng)度和耐磨性一般，較易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而引起應(yīng)力開裂。熱性能二、熱性能PC的熔點(diǎn)約為150，熔融溫度為220230，分解溫度在320以上，長期工作溫度可高達(dá)120度，短期使用溫度可達(dá)140，同時(shí)它具有良好的耐寒性，脆化溫度低達(dá)-100，甚至-180的低溫下也不會(huì)像玻璃那樣破碎?；瘜W(xué)性能三、化學(xué)性能PC對(duì)熱、氧、大氣和紫外線具有良好的穩(wěn)定性。但長期在室外使用或受強(qiáng)烈

5、光照下，表面也會(huì)變暗，失去光澤，泛黃甚至產(chǎn)生龜裂。通常在成型加工時(shí)可加入抗氧劑1076和紫外線吸收劑UV-P等穩(wěn)定化助劑以提高它的耐候性。PC耐無機(jī)和有機(jī)的稀酸溶液，食鹽溶液，飽和溴化鉀等，尤其以耐油性優(yōu)良。PC不耐堿液、濃硫酸、濃硝酸、王水、和糠醛等。PC分子結(jié)構(gòu)中含有酯基，易于和極性有機(jī)溶劑作用。光學(xué)性能四、光學(xué)性能純凈的PC，無色透明，具有良好的透過可見光的能力，可作為透明塑料應(yīng)用?？梢姽馔高^率跟制件厚度有關(guān)，制件厚度減小，透過率增大。此外，應(yīng)注意波長290nm附近的紫外線會(huì)引發(fā)PC光氧化反應(yīng)而導(dǎo)致逐漸老化。如長期在戶外環(huán)境中使用，需加入紫外線吸收劑以提高防老化性能。成型加工性能五、成型

6、加工性能PC正常使用吸水率為0.18%，是通用工程塑料中較小的。盡管其吸水率不大，但由于酯基易發(fā)生高溫水解，在成型加工溫度(225-300)下，微量的水分也能導(dǎo)致降解放出CO2等氣體，產(chǎn)生變色，相對(duì)分子質(zhì)量急劇下降，制品表面出現(xiàn)銀絲、氣泡等。因此PC在成型前必須進(jìn)行干燥，使其水分含量降低到0.03%以下，通常干燥溫度應(yīng)控制在135以下，干燥時(shí)間因干燥方法不同而異。剛性大、粘度高PC大分子鏈剛性大，其熔體粘度高，流動(dòng)特性接近牛頓流體，既溶體粘度，受剪切速率的影響較小，對(duì)溫度變化敏感。因此，成型加工中常用溫度來調(diào)節(jié)熔體的流動(dòng)性，并需采用較高的成型壓力。PC熔體冷卻時(shí)收縮均勻，成型收縮率小，一般在0

7、.4%0.8%的范圍內(nèi)。通過正確控制熔體溫度、模具溫度、注塑壓力和保壓時(shí)間等工藝條件，可制得尺寸精度較高的制品。熱處理熱處理可減少PC在成型加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、硬度和熱變型溫度等。此外，對(duì)PC進(jìn)行熱處理，可以提高其尺寸穩(wěn)定性和耐環(huán)境應(yīng)力開裂性。但需注意的是，熱處理后常因結(jié)晶增多而導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度降低?；瘜W(xué)及性能最成功的工業(yè)生產(chǎn)的聚碳酸酯是用雙酚A與光氣界面縮聚工藝進(jìn)行反應(yīng)。這一反應(yīng)是在水相和有機(jī)相存在下的堿性條件進(jìn)行的。分子量通過使用酚的鏈終止劑加以控制。生產(chǎn)雙酚A聚碳酸酯的工藝由于界面反應(yīng)和產(chǎn)品的回收而復(fù)雜化。韌性是聚碳酸酯最突出的性能，的確,對(duì)于象學(xué)校窗戶、防暴設(shè)備及

8、運(yùn)動(dòng)設(shè)備方面應(yīng)用來說，聚碳酸酯在韌性上幾乎沒有對(duì)手。 高分于結(jié)構(gòu)中的碳酸酯鏈段使聚碳酸酯成為韌性最好和最耐用的塑料之一，而雙酚A鏈段使聚合物有很高的熱性能（Tg300F）。典型的商品聚碳酸酯分子量為22 00035 000，多分散性（MWMN）一般為2225。材料性能總結(jié)聚碳酸酯樹脂的性能：1、具高強(qiáng)度及彈性系數(shù)、高沖擊強(qiáng)度、使用溫度范圍廣;2、高度透明性及自由染色性;3、成形收縮率低、尺寸安定性良好；4、耐疲勞性佳;5、耐候性佳;6、電氣特性優(yōu);材料性能7、無味無臭對(duì)人體無害符合衛(wèi)生安全。（a）、機(jī)械性能：強(qiáng)度高、耐疲勞性、尺寸穩(wěn)定、蠕變也小（高溫條件下也極少有變化）；（b）、耐熱老化性：增

9、強(qiáng)后的UL溫度指數(shù)達(dá)120140（戶外長期老化性也很好）；（c）、耐溶劑性：無應(yīng)力開裂；（d）、對(duì)水穩(wěn)定性：高溫下遇水易分解（高溫高濕環(huán)境下使用需謹(jǐn)慎）；（e）、電氣性能：（e1)、絕緣性能：優(yōu)良（潮濕、高溫也能保持電性能穩(wěn)定,是制造電子、電氣零件的理想材料）；(e2)、介電系數(shù)：3.0-3.2；(e3)、耐電弧性：120s；(e4)、成型加工性：普通設(shè)備注塑或擠塑。聚碳酸酯性能用途PC 的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子、電器工業(yè)，其次還有工業(yè)機(jī)械零件、光盤、包裝、計(jì)算機(jī)等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健、薄膜、休閑和防護(hù)器材等。PC 可用作門窗玻璃，PC 層壓板廣泛用于銀行、使館、拘留所和公共場所的防護(hù)窗，用于飛機(jī)艙罩，照明設(shè)備、工業(yè)安全檔板和防彈玻璃。PC 板可做各種標(biāo)牌，如汽油泵表盤、汽車儀表板、貨棧及露天商業(yè)標(biāo)牌、點(diǎn)式滑動(dòng)指示器，PC 樹脂用于汽車照相系統(tǒng)，儀表盤系