成分
雙酚A和碳酸二苯酯反應原理:
性質
化學
按醇結構的不同,可將聚碳酸酯分成脂族和芳族兩類。
PC是一種
線型碳酸聚酯,分子中碳酸基團與另一些基團交替排列,這些基團可以是芳香族,可以是
脂肪族,也可兩者皆有。雙酚A型PC是最重要的
工業產品。
PC是幾乎無色的
玻璃態的無定形聚合物,有很好的光學性。PC高分子量樹脂有很高的韌性,
懸臂樑缺口
衝擊強度為600~900J/m,未填充牌號的
熱變形溫度大約為130°C ,
玻璃纖維增強後可使這個數值增加10°C。PC的
彎曲模量可達2400MPa以上,樹脂可加工製成大的剛性製品。低於100°C 時,在負載下的蠕變率很低。PC耐水解性差,不能用於重複經受高壓蒸汽的製品。
PC主要性能缺陷是耐
水解穩定性不夠高,對缺口敏感,耐有機化學品性,耐刮痕性較差,長期暴露於
紫外線中會發黃。和其他樹脂一樣,PC容易受某些
有機溶劑的侵蝕。
物理
密度:1.18-1.22 g/cm 線膨脹率:3.8×10 cm/°C 熱變形溫度:135°C 低溫-45°C
聚碳酸酯無色透明,耐熱,抗衝擊,阻燃BI級,在普通使用溫度內都有良好的
機械性能。同性能接近
聚甲基丙烯酸甲酯相比,聚碳酸酯的耐衝擊性能好,
折射率高,加工性能好,不需要添加劑就具有
UL94 V-2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,並可通過
本體聚合的方法生產大型的器件。
材料的
耐磨性是相對的,把
ABS材料與PC材料做比較的話,那就是PC材料耐磨性比較好。但是相對於大部分的
塑膠材料來看,聚碳酸酯的耐磨性是比較差的,處於中下水平,所以一些用於易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進行特殊處理。
分類
防靜電PC、導電PC、加纖防火PC、抗紫外線耐候PC、食品級PC、抗化學性PC。
主要優點
優點 | 詳細描述 |
---|
| |
| 使用溫度範圍廣,增強後的UL 溫度指數達120~140℃(戶外長期老化性也很好); |
| |
| |
| 優良(潮濕、高溫也能保持電性能穩定,是製造電子、電氣零件的理想材料) |
| |
| |
| |
PC塑膠的粘接
根據不同需要,可以選擇以下粘合劑:
粘合劑 | 特點描述 |
---|
| 單組分常溫固化軟彈性防震粘合劑,耐高低溫,不同粘度速度幾秒至幾個小時固化完畢 |
| 瞬間粘接劑,數秒鐘或數十秒鐘快速粘合PC塑膠,但膠層硬脆,不耐60度以上熱水浸泡 |
| 雙組分膠,膠層柔軟,適合PC塑膠大面積粘接或複合,耐高溫性能較差 |
| |
| 單組份室溫 硫化膠,固化後是彈性體具有優秀的防水,防震粘合劑,耐高低溫, 1-2mm厚度的話,10分鐘左右初固,5-6小時基本固化,有一定的強度。完全固化的話需要至少24小時。單組份,不需要混合,擠出後塗抹靜置即可,無需加溫。 |
| |
套用
發展行業
PC瓶(容器)透明、重量輕、抗沖性好,耐一定的高溫和腐蝕溶液洗滌,作為可回收利用瓶(容器)。PC及PC合金可做計算機架,外殼及輔機,印表機零件。改性PC耐
高能輻射殺菌,
耐蒸煮和烘烤消毒,可用於採血標本器具、血液充氧器、
外科手術器械、
腎透析器等、PC可做頭盔和
安全帽、
防護面罩、
墨鏡和運動護眼罩。 PC薄膜廣泛用於印刷圖表、
醫藥包裝、膜式
換向器。
聚碳酸酯的套用開發是向高複合、高功能、專用化、系列化方向發展,已推出了光碟、汽車、
辦公設備、箱體、包裝、醫藥、照明、薄膜等多種產品各自專用的品級牌號。
建材行業
汽車製造業
聚碳酸酯具有良好的抗衝擊、抗熱畸變性能,而且
耐候性好、硬度高,因此適用於生產轎車和輕型卡車的各種零部件,其主要集中在
照明系統、
儀錶板、
加熱板、除霜器及聚碳酸酯合金制的
保險槓等。
根據
已開發國家數據,聚碳酸酯在電子電氣、
汽車製造業中使用比例在40%~50%,中國在該領域的使用比例只占10%左右,電子電氣和汽車製造業是中國迅速發展的
支柱產業,未來這些領域對聚碳酸酯的
需求量將是巨大的。中國汽車總量多,需求量大,因而聚碳酸酯在這一領域的套用是極有拓展潛力的。
醫療器械
航空航天
隨著航空、
航天技術的迅速發展,對飛機和
太空飛行器中各部件的要求不斷提高,使得PC在該領域的套用也日趨增加。據統計,僅一架波音型飛機上所用聚碳酸酯部件就達2500個,單機耗用聚碳酸酯約2噸。而在
宇宙飛船上則採用了數百個不同構型並由
玻璃纖維增強的聚碳酸酯部件及太空人的
防護用品等。
包裝領域
在包裝領域出現的新增長點是可重複消毒和使用的各種型號的儲水瓶。由於聚碳酸酯製品具有質量輕,抗衝擊和透明性好,用熱水和腐蝕性溶液洗滌處理時不變形且保持透明的優點,一些領域PC瓶已完全取代
玻璃瓶。據預測,隨著人們對飲用水質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,預計到2005年將達到6萬噸。
電子行業
由於聚碳酸酯在較寬的溫、濕度範圍內具有良好而恆定的
電絕緣性,是優良的
絕緣材料。同時,其良好的
難燃性和尺寸穩定性,使其在電子
電器行業形成了廣闊的套用領域。
聚碳酸酯樹脂主要用於生產各種食品加工機械,
電動工具外殼、機體、支架、冰櫃冷凍室抽屜和真空吸塵器零件等。而且對於零件精度要求較高的計算機、視頻
錄像機和
彩色電視機中的重要零部件方面,聚碳酸酯材料也顯示出了極高的
使用價值。
光學透鏡
聚
碳酸酯以其獨特的高
透光率、高
折射率、高抗沖性、尺寸穩定性及易加工成型等特點,在該領域占有極其重要的位置。採用光學級聚碳酸配製作的光學透鏡不僅可用於照相機、
顯微鏡、望遠鏡及
光學測試儀器等,還可用於電影投影機透鏡、
複印機透鏡、紅外
自動調焦投影儀透鏡、
雷射束印表機透鏡,以及各種稜鏡、多面
反射鏡等諸多辦公設備和家電領域,其套用市場極為廣闊。
光碟製造業
隨著
信息產業的崛起,由光學級聚碳酸酯製成的光碟作為新一代音像信息
存儲介質,正在以極快的速度迅猛發展。聚碳酸酯以其優良的性能特點因而成為世界光碟製造業的主要原料。世界光碟製造業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%。中國光碟產量增長迅速,據國家新聞出版總署公布的數字,2002年全國共有光碟生產線748條,年耗光學級聚碳酸酯約8萬噸,且全部進口。因而聚碳酸酯在光碟製造領域的套用前景是極為廣闊的。
用途
光學照明
電子電器
機械設備
醫療器材
其它方面
建築上用作中空筋雙壁板、暖房玻璃等;在紡織行業用作紡織紗管、
紡織機軸瓦等;日用方面作奶瓶、餐具、玩具、模型、
LED燈外殼和
手機外殼等。
改性用途
改性PC的目的是為了增韌,改良成型加工性能,減少
殘餘變形,增加
阻燃性等,具體能改性PC的品種有:
PC/PET、PBT工可改善耐藥品性,耐溶劑料性等。
製備
工藝過程
烘箱
乾燥溫度115-120℃, 16-20小時,物料在
料盤上厚度為30毫米以下,使樹脂
含水量在0.03%以下。
料筒三區溫度為200-220、 250-280、 260-290℃,噴咀溫度比料筒稍低些,低5-10℃。
注射壓力60-100MPa,
成型周期25秒,熱處理溫度115-120℃, 1小時,要採用倒懸式進行熱處理。
該紗管比木質紗管使用壽命長3倍、尺寸穩定、
耐候性好,不起毛、光潔度好,能提供各種顏色的紗管,便於搞好
班組經濟核算。
對於廢舊再生PC材料,還可以進行增韌處理,頂替新料使用。可在再生PC料中,
共混少量的尼龍樹脂,或
高抗沖聚苯乙烯樹脂,可使製品的
衝擊強度提高1倍以上,
彎曲強度也有改善,對樹脂的加工性能、表面光鐸均有所提高了很多。
此外,由於尼龍在熔融時粘度極低,能對共混體系中的顏料有優良的浸潤包復作用,破壞了顏料較子的聚集給構,增加了顏料
分散性,為此可降低顏料用量的20%。
擠出板
PC料一定要乾燥,使之含水量降到0.02%以下。
PC板原料的分子量應選在3.5萬為好。
擠出機螺桿長徑比為20:1,桿中的加料段和計量段長度各占全長的25%,而且螺槽深度一定,壓縮段長度為全長的一半。
螺桿壓縮比為2.5-3,螺槽深度一般應小於4毫米,用
銷釘螺桿
混煉效果更好。
過遮網組可採用80/120/200/120/80目型式。
衣架式機頭比較常用,但造價較貴。
壓延方法
片材的壓延方法有
水平方向擠出壓延片,傾斜方向擠出壓延片,向下或向上擠出壓延片。但目 前最 好的是
輥筒傾斜
壓延法。
典型的PC板擠出條件:
機簡溫度260、 280、300℃,機頭溫度2801℃、壓延輥筒溫度:上輥121-135℃、中輥129-139℃、下輥132-150℃,
螺桿轉速12-24轉/分,
過濾網組40/60/100目。
其他:PC可和
ABS共混,提高衝擊強度,ABS添加量為50%時,提高幅度最大。ABS含量過少時如3%,衝擊強度反而下降。
PC可和
HDPE共混,共中HDPE含量為30%時共混效采較好,可改善衝擊強度,加工流動性能提高,易於充模。
LDPE共餛效果很差,出現分層,不能使用。
薄膜
主要影響
超過100 項研究探索了聚碳酸酯纖維的bisphenol A leachates 在生態的反應。Howdeshell 等發現在室溫一種
內分泌干擾素Bisphenol A(C
15H
16O
2)(
雙酚A) 看來從聚碳酸酯纖維動物籠子被滲入水,而它也許是引至對雌鼠
生殖器官的發達的原因。由vom Saal和休斯在2005 年8月出版在對分析bisphenol A leachate低藥量影響的檔案,似乎發現了暗示在財政的資助和得出結論之間有關係: 工業界資助的研究看上去傾向於沒有發現重大作影響;
政府資助的研究傾向於發現有
重大影響。
易和其他物質發生化學作用
特性:
特點:
1.具高強度及
彈性係數、高衝擊強度、使用溫度範圍廣;
2.高度透明性及自由染色性;
3.H.D.T.高;
5、耐候性佳;
7.無味無臭對人體無害符合衛生安全;
物性表
| | | |
| | | |
溶化體積流率(MVR) (260°C/2.16 kg) | | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
| | | |
溶化體積流率(MVR) (260°C/3.8 kg) | | | |
合成
工業上套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℃內保持良好地
力學性能,抗沖性能和透明性特好,尺寸穩定,耐蠕變,性能優於
滌綸聚酯,是重要的
工程塑膠。但聚碳酸酯易應力開裂,受熱時易水解,加工前應充分乾燥。
酯交換法需用催化劑,分
兩個階段進行:第一階段,溫度180-200℃,壓力270-400Pa,反應1-3h,
轉化率為80%-90%;第二階段,290-300℃,130Pa 以下,加深反應程度。起始碳酸二苯酯應過量,經
酯交換反應,排出苯酚,由苯酚
排出量來調節兩基團數比,控制分子量。
苯酚沸點高,從高粘熔體中脫除並不容易。與滌綸聚酯相比,聚碳酸酯的
熔體粘度要高得多,例如分子量3萬,300℃時的粘度達600Pa·s,對反應設備的
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
光氣屬於
醯氯,活性高,可以與
羥基化合物直接酯化。光氣法合成聚碳酸酯多採用
界面縮聚技術。
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℃下反應。反應主要在水相一側,
反應器內的攪拌要保證有機相中的光氣及時地擴散至界面,以供反應。光氣直接法比酯交換法經濟,所得分子量也較高。
界面縮聚是
不可逆反應,並不嚴格要求兩基團數相等,一般光氣稍過量,以彌補水解損失。可加少量單
官能團苯酚進行
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,或產生交聯。
加工方法
PC可注塑、擠出、模壓、
吹塑、
熱成型、印刷、粘接、塗覆和
機加工,最重要的加工方法是注塑。成型之前必須
預乾燥,水分含量應低於0.02%,微量水份在高溫下加工會使製品產生
白濁色澤,
銀絲和氣泡,PC在室溫下具有相當大的強迫
高彈形變能力。
衝擊韌性高,因此可進行冷壓,
冷拉,冷輥壓等
冷成型加工。擠出用PC分子量應大於3萬,要採用漸變壓縮型螺桿,
長徑比1:18~24,
壓縮比1:2.5,可採用
擠出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高質量,高透明瓶子。PC合金種類繁多,為了改進PC熔體粘度大(
加工性)和製品易應力開裂等缺陷,PC與不同聚合物形成合金或
共混物,提高
材料性能。
一、原料的乾燥
1、原料烘乾:普通
烘乾箱溫度110-130,時間2-4小時,機頂料斗烘乾箱溫度100-120,要求水分含量低於0.03%。
2、判斷水含量是否合格:看空注射的料條情況,物料通過塑化後由
噴嘴流出來的料條應是均勻無色、無銀絲和無氣泡的細條;否則則是烘乾不徹底。
二、注射工藝
1、注塑機調整成型參數(視原料分子量高低調整):
料筒溫度: | 前部250-310,中部240-280,後部230-250。 |
---|
噴嘴溫度: | |
---|
模具溫度: | |
---|
注射壓力: | |
---|
螺桿轉速: | |
---|
成型周期: | |
---|
三、注意事項
1、注射溫度視原料的分子量、製品的形狀和尺寸、
注塑機的類型而相應調整。
2、注射速度最 好採取多級注射,採用慢-快-慢的方法。
3、注射壓力視製品的形狀和尺寸而定,柱塞式注塑機一般為100-160MPa,螺桿式注塑機為70-140MPa。
4、成型周期視製品壁厚和注射量而定,一般情況下充模時間較短,
保壓時間較長,
冷卻時間以脫模時不引起製品變形為原則。
5、模具溫度視製品的形狀、厚薄而定,適當提高模具溫度有利於脫模,提高
產品質量。
6、製品
後處理:對於形狀複雜、帶有金屬嵌件、使用溫度極低或很高的製品有必要進行後處理——消除或減少
內應力。
方法:製品置於烘乾箱後開始升溫,由室溫升至100-105時保溫10-20min,繼續升溫至120-125時保溫30-40min,然後緩慢冷卻至60以下取出。
粘接問題
根據不同需要,可以選擇以下粘合劑:
1.G-933:
單組分常溫固化軟彈性防震
粘合劑,耐高低溫,不同粘度
粘接速度幾秒至幾個小時固化完畢,固化後
膠層透明無痕跡;
2. KD-833瞬間
粘接劑,可以數秒鐘或數十秒鐘快速粘合PC塑膠,但膠層硬脆,不耐60度以上熱水浸泡;
3. QN-505,雙組分膠,膠層柔軟,適合PC塑膠大面積粘接或複合。但耐高溫性能較差;
4.QN-906:雙組分膠,耐高溫;
5.G-988:單組份室溫粘接膠,固化後是
彈性體具有優秀的防水,防震粘合劑,耐高低溫, 1-2mm厚度的話,15分鐘左右初固,5-6小時基本固化,有一定的強度。完全固化的話需要至少24小時。單組份,不需要混合,擠出後塗抹
靜置即可,無需加溫[2]
注意事項
成型過程問題
產生原因 及解決辦法
1、銀絲
a、原材料受潮————乾燥原料
b、樹脂過熱分解————減低成型溫度
d、模溫過低————加熱模具
2、氣泡
a、原材料受潮————乾燥原料
3、樹脂變色、黑點
b、成型溫度過高————降低成型溫度
4、製品未充滿
a、物料塑化不夠————提高料筒溫度
b、模具溫度過低————提高模具溫度
c、噴嘴溢料————調整模具位置
e、加料量過少————調整加料量
5、收縮真空泡
b、模溫過低————提高模具溫度
c、注射壓力過低————提高注射壓力
e、成型溫度較低————提高料筒溫度
6、透明度降低
a、原材料受潮————乾燥原料
b、模具溫度過低————提高模具溫度
c、物料過熱分解————降低成型溫度
b、模具溫度過低————提高模具溫度
d、成型溫度較低————提高料筒溫度
8、製品開裂
a、模溫過低————提高模具溫度
b、成型溫度較低————提高料筒溫度
d、成型過程中相對分子量下降過多————嚴格乾燥,縮短
成型周期e、強行脫模————加大型腔斜度,改進模具結構
9、脫模困難
a、模內冷卻不充分————降低成型溫度,延長成型周期
b、型腔斜度太小————增加型腔斜度
d、模具表面粗糙————修整模具,使用脫模劑
10、翹曲
a、模內冷卻不充分————降低成型溫度,延長成型周期
c、澆口位置和尺寸不合理————改進澆口結構
11、溢邊
a、注射壓力過大————降低注射壓力
b、成型溫度過高————降低料筒溫度
安全性爭議
由於製造聚碳酸酯中需要添加
雙酚A,而雙酚A作為一種化工原料,2008年4月18日已經被
加拿大聯邦政府正式認定為
有毒物質,並嚴禁在
食品包裝中添加,所以,聚碳酸酯的安全性是值得注意的問題。歐盟認為含
雙酚A奶瓶會誘發
性早熟,從2011年3月2日起,禁止含生產化學
物質雙酚A(BPA)的嬰兒奶瓶。中國衛生部等部門發布公告稱,2011年9月1日起
禁止進口和銷售聚碳酸酯嬰幼兒奶瓶和其他含雙酚A的嬰幼兒奶瓶,由生產企業或進口商負責召回。
包裝運輸
聚碳酸酯(PC)產品一般採用普通
編織袋包裝,存放於乾燥處,按普通物品貯運。
儲運條件
密閉,陰涼,通風乾燥處,並平整存放。
主要解決以下問題:1、沖墨 2、流動性不好 3、產品發黃 4、跟片材相溶性不好等相關問題
低溫注塑PC產品特點:1、產品超高韌性 2、產品高透明度 3、超高流動性 4、
耐化學性好 5、與片材相溶性好
注塑溫度:低溫注塑PC塑膠A類 注塑溫度220℃到240℃ ;低溫注塑PC塑膠B類注塑溫度230℃到260℃。
以下是IMD/IML工藝專用低溫注塑PC塑膠A類部分物性表;