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1、聚碳酸酯,聚碳酸酯,聚碳酸酯的定义 聚碳酸酯的聚合（重点）聚碳酸酯的结构（重点）聚碳酸酯的性能（重点）聚碳酸酯的改性与应用,聚碳酸酯的定义,定义 分子主链中含有碳酸酯基的聚合物统称为聚碳酸酯，可看作二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。英文为Polycarbonate，缩写PC。是用量第二大的工程塑料。,R代表二羟基化合物的主体部分，R可以属于脂肪族、脂环族、芳香族或脂肪-芳香族。迄今最普遍的是双酚A型聚碳酸酯。,双酚A的结构,双酚A型聚碳酸酯,光气法,溶液光气法,界面缩聚光气法,工艺经济性较差，且存在环保问题，缺乏竞争力,在PC生产工艺中占绝对优势，目前世界上约有90%的PC生产采用该工艺。,PC的
2、聚合 由于碳酸不能稳定存在，所以不能通过二羟基和碳酸直接缩聚。光气法是常用的聚合方法之一,溶液光气法的工艺路线为：光气+双酚A(BPA)PC。以光气和双酚A为原料，在碱性水溶液和二氯甲烷(或二氯乙烷)溶剂中进行界面缩聚，得到的PC胶液经洗涤、沉淀、干燥、挤出造粒等工序制得PC产品。,溶液光气法,界面缩聚光气法,界面缩聚光气法是目前工业上应用较为广泛的工艺，其与溶液光气法的主要不同在于：双酚A首先与氢氧化钠溶液反应生成双酚A钠盐，后加入二氯甲烷，通入光气，使物料在界面上聚合，生成低分子量PC，然后经缩聚分离得到高分子量PC产品。,4,4-二羟基-2，2-二苯酚基丙烷,可得分子量为1.52.010
3、5的PC,1.界面缩聚光气法：目前约90的PC用该法合成。,酯交换熔融缩聚法的工艺路线分为两步：光气+苯酚DPC；DPC+BPAPC，简称酯交换法，又称本体聚合法，也是一种间接光气法工艺。苯酚经光气法反应生成碳酸二苯酯(DPC)，然后在高温、高真空和微量卤化锂或氢氧化锂等催化剂和添加剂存在下与双酚A进行酯交换反应生成低聚物，再进一步缩聚制得PC产品。该工艺流程短，无溶剂，全封闭，无污染，生产成本略低于光气法，但产品光学性能较差，催化剂易污染，副产品难以去除，加工困难，应用范围有限，再加上搅拌、传热等问题的限制，难以实现大吨位工业化生产。,2.酯交换法（熔融缩聚法）,非光气酯交换熔融缩聚法全非光
4、法,非光气酯交换熔融缩聚法因工艺过程中彻底不使用光气，是在酯交换法生产工艺的基础上开发成功，属绿色环保工艺路线，又称全非光法。其生产工艺也分为两步：酯交换法合成DPC：苯酚+DMCDPC；DPC+BPAPC。首先，以碳酸丙烯酯与甲醇酯交换生产碳酸二甲酯(DMC)；其次，苯酚和 DMC反应首先生成甲基苯基碳酸酯(MPC)，然后MPC和苯酚进一步反应生成DPC，同时MPC发生歧化反应也生成DPC。得到非光法DPC后，在熔融状态下与双酚A进行酯交换、缩聚制得PC产品。,该法与光气法及酯交换法相比，有以下优点：不使用剧毒的光气和溶剂二氯甲烷，无脱溶剂和水洗脱盐工序，流程简单，大大降低了对环境的污染；产
5、品质量高，聚碳透明度可达98%，达到光学级聚碳酸酯性能指标，可用来制造光盘类光电子产品；副产品甲醇和苯酚可循环使用，降低原料成本。,聚碳酸酯的结构,链结构,总体来讲，双酚A型的聚碳酸酯是刚性较强的分子链。Tg150oC。,聚集态结构1.基本特征,分子链比较刚硬,分子间有较强的作用力,2.超分子结构,PC容易形成分子链束原纤维结构,Flory提出的无定形高聚物的无规线团结构模型。,PC的是有进入和未进入原纤维结构高分子组成的无定形高分子材料。由原纤混乱交错形成的疏松三维网络结构是整个材料的增强骨架。其间存在较多的微空隙。,聚碳酸酯的性能,基本特征 聚碳酸酯是一种无定形、无味、无臭无毒、透明的热塑
6、性塑料。聚碳酸酯为透明的硬而韧的颗粒。可见光透光率接近90%。-3。,力学性能,软质PVC,硬质PVC,PS,PA,PTFE,PC,聚碳酸酯是硬而韧的高聚物：其抗拉、抗弯、抗压强度和硬度较高。PC是热塑性塑料中抗冲击强度最好的塑料。,为什么PC会具有高抗冲击性能？,无缺口冲击强度,PC的原纤维增强骨架间存在着大量的微孔隙,热性能具有较好的耐热性和耐寒性，可以在-100130oC范围内使用；强度随温度的变化较小；线膨胀系数较小；导热性在聚合物中居中。,电性能PC是弱极性的高分子材料，电性能不如聚烯烃类，但仍有较好的电绝缘性。PC吸水率小、Tg高，在很宽的温度范围和潮湿的条件下可保持良好的电性能。
7、PC的介电常数在教宽范围内保持不变，适合做电容器。PC的电性能优良。,耐化学药品性PC的耐化学药品性一般；常温下耐水、脂肪烃类、油类、醇类；酮类、芳香烃类、酯类可使之溶胀；极性有机溶剂可以溶解PC；PC在与一些溶剂接触时会产生应力开裂；在高温下，PC容易水解，耐沸水性不好。不耐碱，稀氢氧化钠、稀氨水可使之水解。,耐候性PC分子主链上无仲、叔碳原子，抗氧化性强，无双键、具有良好的耐臭氧性；在较干燥条件下，具有优异的耐候性；但在潮湿环境下，容易气候老化；PC对紫外光有很强的吸收作用。,加工性能PC分子链刚性大，熔体黏度高；PC的熔体更接近牛顿流体，提高温度比增大压力更能降低熔体黏度；PC虽然吸湿性
8、很小，但因为容易高温水解，即使微量的水分也要在加工前尽量去除（含水率要0.02）；光气法PC的分子量较高且分布宽；而酯交换法PC的分子量较低且分布窄，加工特性不同。PC的分子链刚硬，成型冷却后易残余很大的内应力。,降低内应力的方法：提高熔体温度、提高模具温度、制品成型后热处理。PC是无定形聚合物，其制品的尺寸稳定性较好。PC与金属的黏附性很强，生产结束后应趁热清理料筒。,聚碳酸酯的改性与应用,改性PC的缺点：制品残余内应力大、不耐溶剂、高温易水解；不耐磨损。1.纤维增强PC：玻璃纤维、碳纤维等拉伸强度、弯曲强度、耐热性、耐应力开裂性可明显提高、减少吸湿性和膨胀系数；抗冲击性和加工性会降低。,2
9、.PC合金PC/PE合金：PE含量不超过10；提高加工流动、耐应力开裂、耐沸水性、电绝缘性、冲击强度提高，但耐热性会降低。PC/ABS合金：ABS含量不超过30，提高加工流动性，但力学性能和耐热性下降。,应用,耐热性,透明,抗冲击,电绝缘性,谢谢,PC会发生应力开裂的原因,PC微观结构导致PC内应力开裂 PC材料容易内应力开裂是它本身分子结构决定，那就是聚碳酸酯分子结构中有苯环，所以取向比较困难，在成型后，被取向的链节有恢复自然状态的趋势，但是由于分子链节已被冻结和分子链之间作用力，从而可能造成制品存在应力，这就是大家常说的应力开裂现象，尤其是回收的PC，由于回收PC的相对分子质量下降，相对分子质量分布变宽，少量存在的水分、颜料、杂质、溶剂等极易引发开裂现象。,聚碳酸酯内部存在很多力，而其中比较重要是“抗开裂力”，这个力的大小决定于PC分子链的长短，链与链之间缠结数目，分子链与分子链之间的作用力，简单说的PC料子好一点，抗开裂能力就好一点。当抗开裂力平衡于内应力时，产品不会出现开裂现象当抗开裂力小于内应力时，就会出现开裂现象。,酯交换法（熔融缩聚法）,分子量为2.55104的PC。不使用溶剂、也不使用有毒的光气、聚合反应过程比较环保。是目前PC合成的一个发展方向。,
