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1簡述

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           PC也叫聚碳酸脂（Polycarbonate）常用縮寫PC，它是一種強韌的熱塑性樹脂，通常是由雙酚A和光氣生產(chǎn)的，現(xiàn)在也開發(fā)了不使用光氣的生產(chǎn)方法，并已在20世紀(jì)60年代初實現(xiàn)工業(yè)化，90年代末實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。現(xiàn)在是產(chǎn)量僅次于聚酰胺的***大工程塑料。其名稱來源于其內(nèi)部的CO3基團(tuán)。2011年3月雙酚A在食用瓶中已被歐美國家禁用。

           聚碳酸酯大致可分為兩大類：一類是芳香族聚碳酸酯，主要為雙酚A型聚碳酸酯；另一類為脂肪族聚碳酸酯。這兩類聚碳酸酯，在合成方法、性能和應(yīng)用上差別***。人們常說的聚碳酸酯，系芳香族聚碳酸酯，是具有優(yōu)良綜合性能的工程塑料，其特點是，兼具透明性、優(yōu)良的沖擊強度、耐熱性、耐寒性、尺寸穩(wěn)定性和電絕緣性等。從而，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、高科技領(lǐng)域，以及日常生活中獲得廣泛應(yīng)用。其生產(chǎn)技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)、品種、質(zhì)量及產(chǎn)量，在全世界尤其是近年來在中國出現(xiàn)令人矚目的迅猛和持續(xù)發(fā)展。這種熱塑性工程塑料，已進(jìn)入每個人的視野。這幾年，用這種材料制成的陽光板、光盤及飲水機(jī)用水瓶，已為人們所熟悉。這種聚碳酸酯，受到各行各業(yè)，乃至普通百姓的關(guān)注。

           脂肪族聚碳酸酯，無論在產(chǎn)量還是應(yīng)用領(lǐng)域上，都在聚碳酸酯中僅占極小的份額，但這類聚碳酸酯，有其獨特的性能和特殊的應(yīng)用領(lǐng)域。本書以單獨一章來描述脂肪族聚碳酸酯，而其余各章中所述聚碳酸酯，除特殊說明外，均指芳香族聚碳酸酯。

2物理性能

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　      密度：1.20－1.22 g/cm^3 線膨脹率：3.8×10 cm/cm°C 熱變形溫度：135°C 低溫-45度 　　PC無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃B***，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射***，加工性能好，不需要添加劑就具有UL94 V-0級阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相對聚碳酸酯價格較低，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格差異在日益縮小。

         PC的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進(jìn)行特殊處理。

3化學(xué)性能

         PC耐弱酸，耐弱堿，耐中性油，不耐紫外光，不耐強堿。 　　

         PC是一種線型碳酸聚酯，分子中碳酸基團(tuán)與另一些基團(tuán)交替排列，這些基團(tuán)可以是芳香族，可以是脂肪族，也可兩者皆有。雙酚A型PC是最重要的工業(yè)產(chǎn)品。 　　

         PC是幾乎無色的玻璃態(tài)的無定形聚合物，有很好的光學(xué)性。PC高分子量樹脂有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強度為600~900J/m，未填充牌號的熱變形溫度大約為130°C ，玻璃纖維增強后可使這個數(shù)值增加10°C。PC的彎曲模量可達(dá)2400MPa以上，樹脂可加工制成大的剛性制品。低于100°C 時，在負(fù)載下的蠕變率很低。PC有較好的耐水解性，但不能用于重復(fù)經(jīng)受高壓蒸汽的制品。 　　

        PC主要性能缺陷是耐水解穩(wěn)定性不夠高，對缺口敏感，耐有機(jī)化學(xué)品性，耐刮痕性較差，長期暴露于紫外線中會發(fā)黃。和　                                                                  

    　PC是一種非晶體工程材料，具有特別好的抗沖擊強度、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑制細(xì)菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德沖擊強度（otched Izod impact stregth）非常高，并且收縮率很低，一般為0.1%~0.2%。其他樹脂一樣，PC容易受某些有機(jī)溶劑的浸濁。

4加工方法

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        聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯類，碳酸本身并不穩(wěn)定，但其衍生物（如光氣，尿素，碳酸鹽，碳酸酯）都有一定穩(wěn)定性。 　　

        按醇結(jié)構(gòu)的不同，可將聚碳酸酯分成脂族和芳族兩類。 脂族聚碳酸酯。如聚亞乙基碳酸酯，聚三亞甲基碳酸酯及其共聚物，熔點和玻璃化溫度低，強度差，不能用作結(jié)構(gòu)材料；但利用其生物相容性和生物可降解的特性，可在***緩釋放載體，手術(shù)縫合線，骨骼支撐材料等方面獲得應(yīng)用。

       科研人員曾研究過多種雙酚聚碳酸酯，但以工業(yè)化的***于雙酚A聚碳酸酯，因為其熔點高，物理機(jī)械性能好。通常如未標(biāo)明是哪一類聚碳酸酯，指的就是這一品種。 工業(yè)上應(yīng)用的聚碳酸酯主要由雙酚A和光氣來合成，其主鏈含有苯環(huán)和四取代的季碳原子，剛性和耐熱性增加，Tm=265-270℃，Tg=149℃，可在15-130℃內(nèi)保持良好地力學(xué)性能，抗沖性能和透明性特好，尺寸穩(wěn)定，耐蠕變，性能優(yōu)于滌綸聚酯，是重要的工程塑料。但聚碳酸酯易應(yīng)力開裂，受熱時易水解，加工前應(yīng)充分干燥。 　

    　PC的制法有酯交換法和光氣直接法。

(1)酯交換法

         原理與生產(chǎn)滌綸聚酯的酯交換法相似。雙酚A與碳酸二苯酯熔融縮聚，進(jìn)行酯交換，在高溫減壓條件下不斷排除苯酚，提高反應(yīng)程度和分子量。 　　

        酯交換法需用催化劑，分兩個階段進(jìn)行：***階段，溫度180-200℃，壓力270-400Pa，反應(yīng)1-3h,轉(zhuǎn)化率為80%-90%；***階段，290-300℃,130Pa以下，加深反應(yīng)程度。起始碳酸二苯酯應(yīng)過量，經(jīng)酯交換反應(yīng)，排出苯酚，由苯酚排出量來調(diào)節(jié)兩基團(tuán)數(shù)比，控制分子量。 　　

        苯酚沸點高，從高粘熔體中脫除并不容易。與滌綸聚酯相比，PC的熔體粘度要高得多，例如分子量3萬，300℃時的粘度達(dá)600Pa·s，對反應(yīng)設(shè)備的攪拌混合和傳熱有著更高的要求。因此，酯交換法聚碳酸酯的分子量受到了限制，多不超出3萬。 　

(2)光氣直接法

　    光氣屬于酰氯，活性高，可以與羥基化合物直接酯化。光氣法合成PC多采用界面縮聚技術(shù)。雙酚A和氫氧化鈉配成雙酚鈉水溶液作為水相，光氣的有機(jī)溶液（如二氯甲烷）為另一相，以胺類（如四丁基溴化銨）作催化劑，在50℃下反映。反映主要在水相一側(cè)，反應(yīng)器內(nèi)的攪拌要***有機(jī)相中的光氣及時地擴(kuò)散至界面，以供反映。光氣直接法比酯交換法經(jīng)濟(jì)，所得分子量也較高。 　　

       界面縮聚是不可逆反應(yīng)，并不嚴(yán)格要求兩基團(tuán)數(shù)相等，一般光氣稍過量，以彌補水解損失。可加少量單官能團(tuán)苯酚進(jìn)行端基封鎖，控制分子量。聚碳酸酯用雙酚A的純度要求高，有特定的規(guī)格，不宜含有單酚和三酚，否則，得不到高分子量的聚碳酸酯，或產(chǎn)生交聯(lián)。 　　

         PC可注塑、擠出、模壓、吹塑、熱成型、印刷、粘接、涂覆和機(jī)加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必須預(yù)干燥，水分含量應(yīng)低于0.02%，微量水份在高溫下加工會使制品產(chǎn)生白濁色澤，銀絲和氣泡，PC在室溫下具有相當(dāng)大的強迫高彈形變能力。沖擊韌性高，因此可進(jìn)行冷壓，冷拉，冷輥壓等冷成型加工。擠出用PC分子量應(yīng)大于3萬，要采用漸變壓縮型螺桿，長徑比1：18~24，壓縮比1：2.5，可采用擠出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高質(zhì)量，高透明瓶子。PC合金種類繁多，改進(jìn)PC熔體粘度大（加工性）和制品易應(yīng)力開裂等缺陷， PC與不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具體有PC/ABS合金，PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/彈性體共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有兩種材料性能優(yōu)點，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要貢獻(xiàn)高耐熱性，較好的韌性和沖擊強度，高強度、阻燃性， ABS則能改進(jìn)可成型性，表觀質(zhì)量，降低密度。

5應(yīng)用領(lǐng)域

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        PC的應(yīng)用開發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，目前已推出了光盤、汽車、辦公設(shè)備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級牌號。

(1)用于包裝領(lǐng)域

         近年來，在包裝領(lǐng)域出現(xiàn)的新增長點是可重復(fù)消毒和使用的各種型號的儲水瓶。由于PC制品具有質(zhì)量輕，抗沖擊和透明性好，用熱水和腐蝕性溶液洗滌處理時不變形且保持透明的優(yōu)點，目***些領(lǐng)域PC瓶已完全取代玻璃瓶。據(jù)預(yù)測，隨著人們對飲用水質(zhì)量重視程度的不斷提高，聚碳酸酯在這方面的用量增長速度將保持在10%以上，預(yù)計到2005年將達(dá)到6萬t。

(2)用于生產(chǎn)醫(yī)療器械

        由于PC制品可經(jīng)受蒸汽、清洗劑、加熱和大劑量輻射消毒，且不發(fā)生變黃和物理性能下降，因而被廣泛應(yīng)用于人工腎血液透析設(shè)備和其他需要在透明、直觀條件下操作并需反復(fù)消毒的醫(yī)療設(shè)備中。如生產(chǎn)高壓注射器、外科手術(shù)面罩、一次性牙科用具、血液分離器等。

(3)用于汽車制造工業(yè)

        PC具有良好的抗沖擊、抗熱畸變性能，而且耐候性好、硬度高，因此適用于生產(chǎn)轎車和輕型卡車的各種零部件，其主要集中在照明系統(tǒng)、儀表板、加熱板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保險杠等。根據(jù)發(fā)達(dá)國家數(shù)據(jù)，聚碳酸酯在電子電氣、汽車制造業(yè)中使用比例在40%～50%，目前中國在該領(lǐng)域的使用比例只占10%左右，電子電氣和汽車制造業(yè)是中國迅速發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，未來這些領(lǐng)域?qū)�聚碳酸醋的需求量將是巨大的。預(yù)計2005年中國汽車總量將達(dá)300多萬輛，屆時需求量也將達(dá)到3萬t，因而聚碳酸酯在這一領(lǐng)域的應(yīng)用是極有拓展?jié)摿Φ摹?/p>

(4)用于建材行業(yè)

        PC板材具有良好的透光性，抗沖擊性，耐紫外線輻射及其制品的尺寸穩(wěn)定性和良好的成型加工性能，使其比建筑業(yè)傳統(tǒng)使用的無機(jī)玻璃具有明顯的技術(shù)性能優(yōu)勢。目前，中國建有PC建材中空板生產(chǎn)線20余條，年需用聚碳酸酯7萬t左右，預(yù)計到2005年將達(dá)到14萬t。

(5)用于電子電器領(lǐng)域

        由于PC在較寬的溫、濕度范圍內(nèi)具有良好而恒定的電絕緣性，是優(yōu)良的絕緣材料。同時，其良好的難燃性和尺寸穩(wěn)定性，使其在電子電器行業(yè)形成了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。聚碳酸酯樹脂主要用于生產(chǎn)各種食品加工機(jī)械，電動工具外殼、機(jī)體、支架、冰箱冷凍室抽屜和真空吸塵器零件等。而且對于零件精度要求較高的計算機(jī)、視頻錄像機(jī)和彩色電視機(jī)中的重要零部件方面，PC材料也顯示出了極高的使用價值。

(6)用于光盤的基礎(chǔ)材料

         近年來，隨著信息產(chǎn)業(yè)的倔起，由光學(xué)級PC制成的光盤作為***音像信息存儲介質(zhì)，正在以極快的速度迅猛發(fā)展。聚碳酸酯以其優(yōu)良的性能特點因而成為世界光盤制造業(yè)的主要原料。目前世界光盤制造業(yè)所耗聚碳酸酯量已超過聚碳酸酯整體消費量的20%，其年均增長速度超過10%。中國光盤產(chǎn)量增長迅速，據(jù)國家新聞出版總署公布的數(shù)字，2002年全國共有光盤生產(chǎn)線748條，年耗光學(xué)級聚碳酸酯約8萬噸，且全部進(jìn)口。因而聚碳酸酯在光盤制造領(lǐng)域的應(yīng)用前景是極為廣闊的。

(7)用于光學(xué)透鏡領(lǐng)域

         PC以其獨特的高透光率、高折射率、高抗沖性、尺寸穩(wěn)定性及易加工成型等特點，在該領(lǐng)域占有***重要的位置。采用光學(xué)級聚碳酸配制作的光學(xué)透鏡不僅可用于照相機(jī)、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡及光學(xué)測試儀器等，還可用于電影投影機(jī)透鏡、復(fù)印機(jī)透鏡、紅外自動調(diào)焦投影儀透鏡、激光束打印機(jī)透鏡，以及各種棱鏡、多面反射鏡等諸多辦公設(shè)備和家電領(lǐng)域，其應(yīng)用市場極為廣闊。聚碳酸酯在光學(xué)透鏡方面的另一重要應(yīng)用領(lǐng)域便是作為兒童眼鏡、太陽鏡和安全鏡和成人眼鏡的鏡片材料。近年來，世界眼鏡業(yè)聚碳酸酯消費量年均增長率一直保持在20%以上，顯示出***的市場活力。

(8)用于航空、航天領(lǐng)域

         近年來，隨著航空、航天技術(shù)的迅速發(fā)展，對飛機(jī)和航天器中各部件的要求不斷提高，使得PC在該領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨增加。據(jù)統(tǒng)計，僅一架波音型飛機(jī)上所用聚碳酸酯部件就達(dá)2500個，單機(jī)耗用聚碳酸酯約2噸。而在宇宙飛船上則采用了數(shù)百個不同構(gòu)型并由玻璃纖維增強的聚碳酸酯部件及宇航員的防護(hù)用品等。

6缺點

           在PC纖維不應(yīng)使用次氯酸鈉和其它堿性清潔劑，否則會泄出一種內(nèi)分泌干擾素酚甲烷（雙酚A），會影響生殖系統(tǒng)。