聚碳酸酯（PC）材料的基本知识

聚碳酸酯，英文名Polycarbonate,简称PC。 

　　PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高;蠕变性小，尺寸稳定。

化学性质 

　　聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯类，碳酸本身并不稳定，但其衍生物（如光气，尿素，碳酸盐，碳酸酯）都有一定的衍生性。 

　　按醇结构的不同，可将聚碳酸酯分成脂族和芳族两类。 

　　物理性质 

　　密度：1.18－1.22g/cm^3线膨胀率：3.8×10^-5cm/°C热变形温度：135°C低温-45°C 

　　主要优点 

　　1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广; 

　　2、高度透明性及自由染色性; 

　　3、成形收缩率低、尺寸安定性良好； 

　　4、耐疲劳性佳; 

　　5、耐候性佳; 

　　6、电气特性优; 

　　7、无味无臭对人体无害符合卫生安全。 

　　分类 

　　防静电PC，导电PC，加纤防火PC，抗紫外线耐候PC，食品级PC，抗化学性PC。 

　　改性用途 

　　改性PC的目的是为了增韧，改良成型加工性能，减少残余变形，增加阻燃性等，具体能改性PC的品种有： 

　　PC/ABS可提高弯曲模量、耐热性、电镀性能等。 

　　PC/PET、PBT工可改善耐药品性，耐溶剂料性等。 

　　PC/PMMA加入有机玻璃可提高外观珠光色彩。 

　　PC/PA、HIPS可提高冲击韧性、表面光洁度。 

　　PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐气候性，而LDPE效果较差。 

　　PC用玻纤或碳纤维进行增强改性，提高机械强度。 

　　并用溴类阻燃剂和三氧化二锑，可制成阻燃级PC。 

　　其他和聚砜、芳香族聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯都可以进行共混改性，达到经济性和性能之间的平衡。 

　　PC的合成 

　　工业上应用的聚碳酸酯主要由双酚A和光气来合成，其主链含有苯环和四取代的季碳原子，刚性和耐热性增加，Tm=265-270℃，Tg=149℃，可在15-130℃内保持良好地力学性能，抗冲性能和透明性特好，尺寸稳定，耐蠕变，性能优于涤纶聚酯，是重要的工程塑料。但聚碳酸酯易应力开裂，受热时易水解，加工前应充分干燥。 

　　聚碳酸酯的制法有酯交换法和光气直接法。 

　　（1）酯交换法 

　　原理与生产涤纶聚酯的酯交换法相似。双酚A与碳酸二苯酯熔融缩聚，进行酯交换，在高温减压条件下不断排除苯酚，提高反应程度和分子量。 

　　酯交换法需用催化剂，分两个阶段进行：第一阶段，温度180-200℃，压力270-400Pa，反应1-3h,转化率为80%-90%；第二阶段，290-300℃,130Pa以下，加深反应程度。起始碳酸二苯酯应过量，经酯交换反应，排出苯酚，由苯酚排出量来调节两基团数比，控制分子量。 

　　苯酚沸点高，从高粘熔体中脱除并不容易。与涤纶聚酯相比，聚碳酸酯的熔体粘度要高得多，例如分子量3万，300℃时的粘度达600Pa·s，对反应设备的搅拌混合和传热有着更高的要求。因此，酯交换法聚碳酸酯的分子量受到了限制，多不超出3万。 

　　（2）光气直接法 

　　光气属于酰氯，活性高，可以与羟基化合物直接酯化。光气法合成聚碳酸酯多采用界面缩聚技术。双酚A和氢氧化钠配成双酚钠水溶液作为水相，光气的有机溶液（如二氯甲烷）为另一相，以胺类（如四丁基溴化铵）作催化剂，在50℃下反应。反应主要在水相一侧，反应器内的搅拌要保证有机相中的光气及时地扩散至界面，以供反应。光气直接法比酯交换法经济，所得分子量也较高。 

　　界面缩聚是不可逆反应，并不严格要求两基团数相等，一般光气稍过量，以弥补水解损失。可加少量单官能团苯酚进行端基封锁，控制分子量。聚碳酸酯用双酚A的纯度要求高，有特定的规格，不宜含有单酚和三酚，否则，得不到高分子量的聚碳酸酯，或产生交联。 

　　聚碳酸酯的应用 

　　PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。 

　　成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万，要采用渐变压缩型螺杆，长径比1：18~24，压缩比1：2.5，可采用挤出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高质量，高透明瓶子。 

　　PC合金种类繁多，改进PC熔体粘度大(加工性)和制品易应力开裂等缺陷，PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。 

　　PC的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。 

　　PC可用作门窗玻璃，PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗，用于飞机舱罩，照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。PC板可做各种标牌，如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指。