-
聚碳酸酯
鎖定
- 安全性描述
- 不可食用
- 可用温度
- −40 ℃ 至 +135 ℃
- 熱變形温度
- 135 ℃
- 屈折率
- 1.585 ± 0.001
- 光透過率
- 90% ± 1%
- 熱傳導率
- 0.19 W/mK
- 線膨脹率
- 3.8×10-5 cm/cm℃
聚碳酸酯成分
雙酚A和碳酸二苯酯反應原理：
雙酚A和碳酸二苯酯反應原理
聚碳酸酯性質
聚碳酸酯化學
按醇結構的不同，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，熔點和玻璃化温度低，強度差，不能用作結構材料；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，耐弱鹼，耐中性油。
聚碳酸酯不耐紫外光，不耐強鹼。
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温度大約為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。
聚碳酸酯物理
聚碳酸酯管(2張)
聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗衝擊，阻燃BI級，在普通使用温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錶面進行特殊處理。
聚碳酸酯分類
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。
聚碳酸酯主要優點
優點 | 詳細描述 |
|---|---|
機械性能 | |
耐熱老化性 | 使用温度範圍廣，增強後的UL温度指數達120~140℃（户外長期老化性也很好）； |
耐溶劑性 | 無應力開裂 |
對水穩定性 | 高温下遇水易分解（高温高濕環境下使用需謹慎） |
絕緣性能 | 優良（潮濕、高温也能保持電性能穩定，是製造電子、電氣零件的理想材料） |
介電係數 | 3.0-3.2 |
耐電弧性 | 120s |
成型加工性 | 普通設備註塑或擠塑。 |
PC塑料的粘接
根據不同需要，可以選擇以下粘合劑：
粘合劑 | 特點描述 |
|---|---|
G-933 | 單組分常温固化軟彈性防震粘合劑，耐高低温，不同粘度速度幾秒至幾個小時固化完畢 |
KD-833 | 瞬間粘接劑，數秒鐘或數十秒鐘快速粘合PC塑料，但膠層硬脆，不耐60度以上熱水浸泡 |
QN-505 | 雙組分膠，膠層柔軟，適合PC塑料大面積粘接或複合，耐高温性能較差 |
QN-906 | 雙組分膠，耐高温 |
G-988 | 單組份室温硫化膠，固化後是彈性體具有優秀的防水，防震粘合劑，耐高低温， 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，無需加温。 |
KD-5606 |
聚碳酸酯應用
聚碳酸酯發展行業
PC工程塑料的三大應用領域是玻璃裝配業、汽車工業和電子、電器工業，其次還有工業機械零件、光盤、包裝、計算機等辦公室設備、醫療及保健、薄膜、休閒和防護器材等。PC可用作門窗玻璃，PC層壓板廣泛用於銀行、使館、拘留所和公共場所的防護窗，用於飛機艙罩，照明設備、工業安全檔板和防彈玻璃。
PC板可做各種標牌，如汽油泵錶盤、汽車儀表板、貨棧及露天商業標牌、點式滑動指示器， PC樹脂用於汽車照明系統，儀表盤系統和內裝飾系統，用作前燈罩，帶加強筋汽車前後檔板，反光鏡框，門框套、操作杆護套、阻流板、PC被應用用作接線盒、插座、插頭及套管、墊片、電視轉換裝置，電話線路支架下通訊電纜的連接件，電閘盒、電話總機、配電盤元件，繼電器外殼。PC可做低載荷零件，用於家用電器馬達、真空吸塵器，洗頭器、咖啡機、烤麪包機、動力工具的手柄，各種齒輪、蝸輪、軸套、導規、冰箱內擱架。PC是光盤儲存介質的理想材料。
PC瓶（容器）透明、重量輕、抗衝性好，耐一定的高温和腐蝕溶液洗滌，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，打印機零件。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。
聚碳酸酯的應用開發是向高複合、高功能、專用化、系列化方向發展，已推出了光盤、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。
聚碳酸酯建材行業
聚碳酸酯板材具有良好的透光性，抗衝擊性，耐紫外線輻射及其製品的尺寸穩定性和良好的成型加工性能，使其比建築業傳統使用的無機玻璃具有明顯的技術性能優勢。中國建有聚碳酸酯建材中空板生產線20餘條，年需用聚碳酸酯7萬噸左右，到2005年達到14萬噸。
聚碳酸酯汽車製造業
醫療級PC料 製作成的注射器
聚碳酸酯醫療器械
由於聚碳酸酯製品可經受蒸汽、清洗劑、加熱和大劑量輻射消毒，且不發生變黃和物理性能下降，因而被廣泛應用於人工腎血液透析設備和其他需要在透明、直觀條件下操作並需反覆消毒的醫療設備中。如生產高壓注射器、外科手術面罩、一次性牙科用具、血液分離器等。
聚碳酸酯航空航天
隨着航空、航天技術的迅速發展，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宇航員的防護用品等。
聚碳酸酯包裝領域
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，隨着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。
聚碳酸酯電子行業
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、冰箱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。
聚碳酸酯光學透鏡
聚碳酸酯以其獨特的高透光率、高折射率、高抗衝性、尺寸穩定性及易加工成型等特點，在該領域佔有極其重要的位置。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、激光束打印機透鏡，以及各種稜鏡、多面反射鏡等諸多辦公設備和家電領域，其應用市場極為廣闊。
聚碳酸酯光盤製造業
隨着信息產業的崛起，由光學級聚碳酸酯製成的光盤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盤製造業的主要原料。世界光盤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%。中國光盤產量增長迅速，據國家新聞出版總署公佈的數字，2002年全國共有光盤生產線748條，年耗光學級聚碳酸酯約8萬噸，且全部進口。因而聚碳酸酯在光盤製造領域的應用前景是極為廣闊的。
聚碳酸酯用途
聚碳酸酯光學照明
聚碳酸酯電子電器
聚碳酸酯是優良的E（120℃）級絕緣材料，用於製造絕緣接插件、線圈框架、管座、絕緣套管、電話機殼體及零件、礦燈的電池殼等。也可用於製作尺寸精度很高的零件，如光盤、電話、電子計算機、視頻錄象機、電話交換器、信號繼電器等通訊器材。聚碳酸酯薄膜還被廣泛用作電容器、絕緣皮包、錄音帶、彩色錄象磁帶等。
聚碳酸酯機械設備
聚碳酸酯醫療器材
聚碳酸酯其它方面
聚碳酸酯改性用途
PC/PET、PBT工可改善耐藥品性，耐溶劑料性等。
聚碳酸酯製備
聚碳酸酯工藝過程
料筒三區温度為200-220、 250-280、 260-290℃，噴咀温度比料筒稍低些，低5-10℃。注射壓力60-100MPa，成型週期25秒，熱處理温度115-120℃， 1小時，要採用倒懸式進行熱處理。
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，或高抗衝聚苯乙烯樹脂，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%。
聚碳酸酯擠出板
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。
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。
聚碳酸酯壓延方法
典型的PC板擠出條件：
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%時共混效採較好，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。
聚碳酸酯薄膜
聚碳酸酯主要影響
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 等發現在室温一種內分泌干擾素Bisphenol A（C15H16O2）（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低藥量影響的文件，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、使用温度範圍廣；
2．高度透明性及自由染色性；
3．H.D.T.高；
4．耐疲勞性差；
5、耐候性佳；
6．電氣特性優；
7．無味無臭對人體無害符合衞生安全；
聚碳酸酯物性表
密度 | 1.18 | g/cm3 | ASTM D792, ISO 1183 |
熔流率 (260°C/2.16 kg) | 22 | g/10 min | ASTM D1238 |
溶化體積流率（MVR） (260°C/2.16 kg) | 23.5 | cm3/10min | ISO 1133 |
收縮率 - 流動 | 0.40 到 0.60 | % | ASTM D955 |
吸水率 (23°C, 24 hr) | 0.40 | % | ASTM D570 |
- | 額定值 | 單位 | 測試方法 |
比重 | 1.14 | g/cm3 | ASTM D792, ISO 1183 |
熔流率 (260°C/5.0 kg) | 20 | g/10 min | ASTM D1238 |
溶化體積流率（MVR） (260°C/3.8 kg) | 13.0 | cm3/10min | ISO 1133 |
聚碳酸酯合成
工業上應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，抗衝性能和透明性特好，尺寸穩定，耐蠕變，性能優於滌綸聚酯，是重要的工程塑料。但聚碳酸酯易應力開裂，受熱時易水解，加工前應充分乾燥。
（1）酯交換法
酯交換法需用催化劑，分兩個階段進行：第一階段，温度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，從高粘熔體中脱除並不容易。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着更高的要求。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
光氣屬於酰氯，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采用界面縮聚技術。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。
聚碳酸酯加工方法
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%，微量水份在高温下加工會使製品產生白濁色澤，銀絲和氣泡，PC在室温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。
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點，並降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要貢獻高耐熱性，較好的韌性和衝擊強度，高強度、阻燃性， ABS則能改進可成型性，表觀質量，降低密度。
密度 | 1.18~1.20 | 模具温度 | 50~80 | - | |
收縮率 | 0.5~0.8 | 注射壓力 | 80~130 | ||
預熱 | 温度/°C | 110~120 | 工 藝 參 數 | 注射時間 | 20~90 |
時間/h | 8~10 | 高壓時間 | 0~5 | - | - |
料筒温度/°C | 後段 | 210~240 | 冷卻時間 | 20~90 | |
中段 | 230~280 | 總週期 | 40~190 | - | |
前段 | 240~285 | 螺桿轉數 | 28 | ||
噴嘴温度 | 240~250 | 使用注射機類型 | 螺桿式 | ||
一、原料的乾燥
1、原料烘乾：普通烘乾箱温度110-130，時間2-4小時，機頂料斗烘乾箱温度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）：
料筒温度： | 前部250-310，中部240-280，後部230-250。 |
|---|---|
噴嘴温度： | 比後部低10。 |
模具温度： | 70-120。 |
注射壓力： | 70-140MPa。 |
螺桿轉速： | 30-120r/min。 |
成型週期： | 注射1-25s，冷卻5-40s。 |
三、注意事項
1、注射温度視原料的分子量、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。
5、模具温度視製品的形狀、厚薄而定，適當提高模具温度有利於脱模，提高產品質量。
方法：製品置於烘乾箱後開始升温，由室温升至100-105時保温10-20min，繼續升温至120-125時保温30-40min，然後緩慢冷卻至60以下取出。
聚碳酸酯粘接問題
根據不同需要，可以選擇以下粘合劑：
2. KD-833瞬間粘接劑，可以數秒鐘或數十秒鐘快速粘合PC塑料，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塑料大面積粘接或複合。但耐高温性能較差；
4.QN-906：雙組分膠，耐高温；
5.G-988:單組份室温粘接膠，固化後是彈性體具有優秀的防水，防震粘合劑，耐高低温， 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，無需加温[2]
聚碳酸酯注意事項
聚碳酸酯成型過程問題
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————減低成型温度
d、模温過低————加熱模具
2、氣泡
a、原材料受潮————乾燥原料
b、排氣不良————改進模具設計
3、樹脂變色、黑點
b、成型温度過高————降低成型温度
4、製品未充滿
a、物料塑化不夠————提高料筒温度
b、模具温度過低————提高模具温度
c、噴嘴溢料————調整模具位置
d、注射壓力過低————提高注射壓力
e、加料量過少————調整加料量
5、收縮真空泡
a、保壓不足————延長保壓時間
b、模温過低————提高模具温度
c、注射壓力過低————提高注射壓力
d、模具設計不合理————增加流道和澆口尺寸
e、成型温度較低————提高料筒温度
6、透明度降低
a、原材料受潮————乾燥原料
b、模具温度過低————提高模具温度
c、物料過熱分解————降低成型温度
7、熔接痕
a、模具設計不合理————採用環形澆口和多點澆口
b、模具温度過低————提高模具温度
c、脱模劑過多————減少脱模劑用量
d、成型温度較低————提高料筒温度
8、製品開裂
a、模温過低————提高模具温度
b、成型温度較低————提高料筒温度
c、物料的相對分子量過小————重新選擇物料
d、成型過程中相對分子量下降過多————嚴格乾燥，縮短成型週期
e、強行脱模————加大型腔斜度，改進模具結構
9、脱模困難
a、模內冷卻不充分————降低成型温度，延長成型週期
b、型腔斜度太小————增加型腔斜度
c、頂出裝置不良————改進頂出裝置
d、模具表面粗糙————修整模具，使用脱模劑
10、翹曲
a、模內冷卻不充分————降低成型温度，延長成型週期
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、成型温度過高————降低料筒温度
c、鎖模力不足————提高鎖模力
d、模具加工精度不足————提高模具加工精度
聚碳酸酯安全性爭議
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。中國衞生部等部門發佈公告稱，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。
聚碳酸酯包裝運輸
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。
聚碳酸酯儲運條件
密閉，陰涼，通風乾燥處，並平整存放。
IMD/IML工藝專用低温注塑PC塑料
主要解決以下問題：1、衝墨 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
低温注塑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
注塑温度：低温注塑PC塑料A類 注塑温度220℃到240℃ ；低温注塑PC塑料B類注塑温度230℃到260℃。
以下是IMD/IML工藝專用低温注塑PC塑料A類部分物性表；
性能項目 | 測試方法 | 數值/描述 | 單位 | |
機械性能 | 拉伸強度(引張強度) | ASTM D638/ISO 527 | 65 | kg/cm²(MPa)[Lb/in2] |
斷裂伸長率 | ASTM D638/ISO 527 | 120 | % | |
拉伸模量 | ASTM D638/ISO 527 | 2450 | kg/cm²(MPa)[Lb/in2] | |
拉伸屈服伸長率(延伸率) | ASTM D638/ISO 527 | 9 | % | |
拉伸斷裂伸長率(延伸率) | ASTM D638/ISO 527 | 40 | % | |
彎曲模量(彎曲彈性率) | ASTM D790/ISO 178 | 2450 | kg/cm²(MPa)[Lb/in2] | |
彎曲強度 | ASTM D790/ISO 178 | 105 | kg/cm²(MPa)[Lb/in2] | |
洛氏硬度 | ASTM D785 | 122 | - | |
注塑性能 | 注塑温度 | ASTM D648/ISO 75 | 270-310 | ℃（℉） |
- 參考資料
-
- 1. 聚碳酸酯、25037-45-0 CAS查詢、聚碳酸酯物化性質 ．中國化工製造網[引用日期2020-08-29]
- 2. 聚碳酸酯 ．化源網[引用日期2022-07-05]
