聚碳酸酯
聚碳酸酯(簡稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物,根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機械性能較低,從而限制了其在工程塑料方面的應用。目前芳香族聚碳酸酯獲的了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性,現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度快的通用工程塑料。
目錄
簡介
性質(zhì)
化學性質(zhì)物理性質(zhì)
應用
⑴用于建材行業(yè)⑵用于汽車制造工業(yè)⑶用于生產(chǎn)醫(yī)療器械⑷用于航空、航天領域⑸用于包裝領域⑹ 用于電子電器領域⑺用于光學透鏡領域⑻ 用于光盤的基礎材料
改性聚碳酸酯
聚碳酸酯應用舉例
影響
特性及優(yōu)點
物性表
合成及加工
合成加工
安全性的爭議
包裝運輸
儲運條件
簡介
中文名:聚碳酸酯
別名:聚碳酸脂 2,2-雙(4-羥基基) 丙烷聚碳酸酯 聚碳酸酯(阻燃) 聚碳酸酯(著色)
英文名:Polycarbonate
常用縮寫:PC
化學名:2,2'-雙(4-羥基基)丙烷聚碳酸酯
CAS編號:25037-45-0
聚碳酸酯是一種強韌的熱塑性樹脂,其名稱來源于其內(nèi)部的CO3基團??捎呻p酚A和氧氯化碳(COCl2)合成?,F(xiàn)較多使用的方法為熔融酯交換法(雙酚A和碳酸二酯通過酯交換和縮聚反應合成)。
性質(zhì)
化學性質(zhì)
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,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,可在藥物緩釋放載體,手術縫合線,骨骼支撐材料等方面獲得應用。
聚碳酸酯耐弱酸,耐弱堿,耐中性油。
聚碳酸酯不耐紫外光,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2400MPa以上,樹脂可加工制成大的剛性制品。低于100°C 時,在負載下的蠕變率很低。PC有較好的耐水解性,但不能用于重復經(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,耐有機化學品性,耐刮痕性較差,長期暴露于紫外線中會發(fā)黃。和其他樹脂一樣,PC容易受某些有機溶劑的浸濁。
物理性質(zhì)
密度:1.20-1.22 g/cm^3 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,抗沖擊,阻燃BI級,在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比,聚碳酸酯的耐沖擊性能好,折射率高,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。
聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進行特殊處理。
應用
聚碳酸酯的應用開發(fā)是向高復合、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。
⑴用于建材行業(yè)
聚碳酸酯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)使用的無機玻璃具有明顯的技術性能優(yōu)勢。目前,中國建有聚碳酸酯建材中空板生產(chǎn)線20余條,年需用聚碳酸酯7萬t左右,預計到2005年將達到14萬t。
⑵用于汽車制造工業(yè)
聚碳酸酯具有良好的抗沖擊、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),未來這些領域?qū)厶妓岽椎男枨罅繉⑹蔷薮蟮?。預計2005年中國汽車總量將達300多萬輛,屆時需求量也將達到3萬t,因而聚碳酸酯在這一領域的應用是極有拓展?jié)摿Φ摹?/div>
⑶用于生產(chǎn)醫(yī)療器械
由于聚碳酸酯制品可經(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,因而被廣泛應用于人工血液透析設備和其他需要在透明、直觀條件下操作并需反復消毒的醫(yī)療設備中。如生產(chǎn)高壓注射器、外科手術面罩、一次性牙科用具、血液分離器等。
⑷用于航空、航天領域
近年來,隨著航空、航天技術的迅速發(fā)展,對飛機和航天器中各部件的要求不斷提高,使得PC在該領域的應用也日趨增加。據(jù)統(tǒng)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用品等。
⑸用于包裝領域
近年來,在包裝領域出現(xiàn)的新增長點是可重復消毒和使用的各種型號的儲水瓶。由于聚碳酸酯制品具有質(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,目前一些領域PC瓶已完全取代玻璃瓶。據(jù)預測,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,預計到2005年將達到6萬t。
⑹ 用于電子電器領域
由于聚碳酸酯在較寬的溫、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)形成了廣闊的應用領域。聚碳酸酯樹脂主要用于生產(chǎn)各種食品加工機械,電動工具外殼、機體、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、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。
⑺用于光學透鏡領域
聚碳酸酯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,在該領域占有極其重要的位置。采用光學級聚碳酸配制作的光學透鏡不僅可用于照相機、顯微鏡、望遠鏡及光學測試儀器等,還可用于電影投影機透鏡、復印機透鏡、紅外自動調(diào)焦投影儀透鏡、激光束打印機透鏡,以及各種棱鏡、多面反射鏡等諸多辦公設備和家電領域,其應用市場極為廣闊。聚碳酸酯在光學透鏡方面的另一重要應用領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,眼鏡業(yè)聚碳酸酯消費量年均增長率一直保持在20%以上,顯示出極大的市場活力。
⑻ 用于光盤的基礎材料
近年來,隨著信息產(chǎn)業(yè)的倔起,由光學級聚碳酸酯制成的光盤作為新一代音像信息存儲介質(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光盤制造業(yè)的主要原料。目前光盤制造業(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,年耗光學級聚碳酸酯約8萬噸,且全部進口。因而聚碳酸酯在光盤制造領域的應用前景是極為廣闊的。
改性聚碳酸酯
改性PC的目的是為了增韌,改良成型加工性能,減少殘余變形,增加阻燃性等,具體能改性PC的品種有:
PC/ABS可提高彎曲模量、耐熱性、電鍍性能等。
PC/PET、PBT工可改善耐藥品性,耐溶劑料性等。
PC/PMMA加入有機玻璃可提高外觀珠光色彩。
PC/PA、 HIPS可提高沖擊韌性、表面光潔度。
PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐氣候性,而LDPE效果較差。
PC用玻纖或談纖維進行增強改性,提高機械強度。
并用溴類阻燃劑和三氧化二銻,可制成阻燃級PC。
其他和聚砜、芳香族聚碳