聚碳酸酯PC
PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐气候性,而 LDPE效果较差。
嵌件必须预热至110~130℃以减少开裂倾向; 最后,制品必须在110℃退火处理几小时,改善应力开 裂性; 针对聚碳酸酯具有缺口敏感性,制品设计切忌尖角、 缺口,厚薄变化大,制品厚薄尽量均一等等。
四、PC的成型加工
聚碳酸酯可以采用注射、挤压、模压、吹塑、铸 塑等方法加工,其中以注射成型应用最为广泛, 占有极重要地位。
聚碳酸酯
一、概述—定义 凡分子链中含有碳酸酯基 的聚合物,统称聚碳酸酯。 可以看作是由二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。
式中R可以是脂肪族、脂环族、芳香族或脂肪-芳香族。 因此,理论上聚碳酸酯可以有很多品种。但作为工程塑 料最有应用价值的是芳香族聚碳酸酯,其中特别是以双 酚A型聚碳酸酯最重要,应用也最普遍。
三、 PC结构与性能—PC的主要性能
PC抗蠕变性能要优于聚酰胺和聚甲醛,特别是用玻 璃纤维增强改性的PC的耐蠕变性更优异,故在较高
温度下能承受较高的载荷并能保证尺寸的稳定性。
PC力学性能的主要缺点:是易产生应力开裂、耐疲
劳性差、缺口敏感性高、不耐磨损等。三、 PC结构与性能—PC Nhomakorabea主要性能
一、概述—特点 PC是一种综合性能优良的热塑性工程塑料。 PC具有较高的抗冲击强度、透明性、刚性、耐火焰 性、优良的电绝缘性以及耐热性。 它的尺寸稳定性高,可以替代金属和其他材料。 缺点为:容易产生应力开裂,耐溶剂性差、不耐碱、 高温易水解、对缺口敏感性大、与其他树脂相容性 差,摩擦系数大,无自润滑性。
四、PC的成型加工
1. PC的成型工艺特性 (1) PC在用熔融状态下的流变性接近牛顿型。也 就是说熔体粘度的变化与剪切速率关系不大,而 主要与温度有关。熔体温度每升高28℃。则流速 度加快1倍。
四、PC的成型加工 (2)PC制品的吸湿性小,吸湿后性能变化不大。但是 加工前的粒料却对水极为敏感,那怕含有微量水分 气泡甚至裂纹。从而引起制品强度显著下降。 如分子量为 5 万,含水量为 0.2 ~ 0.25 %的聚碳酸酯, 经 190℃ 加 工 后 下 降 为 20700 ; 240℃ 加 工 后 下 降 为 19000。所以加工前树脂必须进行干燥,干燥至0.02% 以下。
制备方法—光气法 光气法的优点是:反应温度低速度快,可得到高 分子量产物。
缺点是:消耗较昂贵的溶剂,具有毒性与火灾危
险。
三、 PC结构与性能—PC结构
目前,具有工业价值的聚碳酸酯是芳香族聚碳酸酯, 其分子的化学结构式为:
式中, n=100~500。
三、 PC结构与性能—PC结构
1.主链上的基团对PC性能影响
四、PC的成型加工
PC的加工工艺和采用设备,就应根据上述工艺特性来 选定。
即加工前粒料必须长时间严格干燥,且干燥过的树脂, 也必须置于90℃的保温箱内随用随取。 如采用注射成型,则以移动螺杆式为好,喷嘴以选用 普通敞口延伸式为优;
四、PC的成型加工
模具流道设计以粗而短为佳,模具应设控温装置,常 在80~120℃范围内,根据制品厚薄适当控制;
酯交换法制备双酚A型聚碳酸酯的原理是用双酚A(4,
4’- 二羟-2,2’一二苯基丙烷)与碳酸二苯酯在碱性
催化剂的存在下进行酯交换。
制备方法---酯交换法 上述的酯交换反应必须在高温的真空条件下进行,并必
须采用催化剂。 催化剂可以是苯甲酸钠或醋酸锂、醋酸铬、醋酸钴或四 硼酸钠。 进行反应的两单体用量理论上应是1:1,才能获得高分 子量产物,但因碳酸二苯酯沸点低于双酚 A ,反应时容 易逸出反应体系,故实际上采用双酚 A 与碳酸二苯酯的
二、双酚A型聚碳酸酯
双酚A型聚碳酸酯具有如下结构:
(一) 制备方法 由于自由状态的碳酸并不存在,因此双酚A型聚碳酸 酯的制备需采用碳酸酯类与二羟基化合物的酯交换法 或光气法来实现。 两种方法都要采用单体双酚A。 双酚A是由丙酮与苯酚在离子交换树脂或其它催化剂 存在下反应而得。
制备方法---酯交换法
晶,尺寸稳定性高; ④分子链的刚性大,大分子链取向较难,不易结 晶,制品的透明性好; ⑤ 当受外力强迫取向后,大分子链又不易松弛, 导致PC制品内残留的应力难以自行消除。
三、 PC结构与性能—PC结构
2.超分子结构对PC性能的影响
所谓的超分子结构就是指线型的PC分子链容易敛集成束, 形成长而硬的原纤维结构。 尽管有时也成球粒结构,但在加热或受拉伸时也会转变 为原纤维结构。
配比为1:1.05,以弥补后者的损失。
保持真空条件同样是为了获得高分子量产物。
制备方法---酯交换法
酯交换工艺是:将两反应组分加人交换釜内,加人催化剂,将反 应釜抽至余压2600~4000 Pa,起初反应控制在 170~180℃,进 行酯交换的第一阶段反应 (由于双酚 A 在超过180℃时会分解,此阶段控制在该范围温度 的目的是使双酚A先反应成为低聚物)。
三、 PC结构与性能—PC结构
(3)羰基 由于羰基的极性较大,增大了分子链间的作 用力↑,从而使分子链的刚性↑,导致Tg 、T熔程↑。
(4)酯基 酯基是一种极性较大的基团,是PC分子链
中较薄弱的部分。它容易水解断裂,导致PC分子量下降,
使PC较易溶于极性有机溶剂,也导致PC的电绝缘性能↓。
(2) 热性能: PC具有很好的耐高低温性能,120℃
同时又具有良好的耐寒性,脆性温度为-100℃,
下具有良好的耐热性,热变形温度达130 ~140 ℃。
长期使用温度为-70~120℃。
它的热导率及比热容都不高,线胀系数也较小,阻
燃性也好,并具有自熄性。
三、 PC结构与性能—PC的主要性能
聚碳酸酯缩写代号为PC。
概述-发展简史
双酚A聚碳酸酯,1953年联邦德国Bayer公司首先申请制造专利, 1954年发表专利,并且在1958年首次工业化生产。 美国的G.E公司在1955年申请专利,于1959年发表。并在1960年 投入工业生产。 日本的帝人化成、三菱江户川化学、出光石油化学等公司也在 1960年用光气法制造了 PC。并且从 1964年开始,向联邦德国引 进酯交换法工艺,随后日本也有了酯交换法的PC生产。 目前陶氏化学、GE塑料公司、拜耳公司、道化学公司、重庆长风 化工厂、上海申聚化工厂等。
三、 PC结构与性能—PC结构
综上所述,
①多个苯撑基、羰基的作用超过了醚键的反作用, 从而使PC分子链的刚性↑,导致Tg↑。 ②刚性大的分子链之间彼此的缠结不易解除,因而 造成分子链间相对滑动困难,T熔程↑;
三、 PC结构与性能—PC结构 ③分子链的刚性大,大分子链取向较难,不易结
(1)苯撑基 是一种大共轭芳环,是PC主链中难以 弯曲的刚性部分,阻碍分子链的内旋,导致分子链 的柔曲性↓,从而使PC在有机溶剂中的溶解度↓, Tg、T熔程↑。
(2)醚键 由于其存在使链段容易绕氧基两端单键 发生分子内旋转,增大了分子链的柔曲性↑,从而 使PC的韧性↑,导致在有机溶剂中的溶解性↑,Tg↓。
然后升温至 220℃继续反应,至80%~90%的苯酚被交换出,这 时产生分子量仍不太高的聚合物。 将物料移到聚合釜,在 290~300℃,真空度 130 Pa的条件下进一 步缩聚。
制备方法---酯交换法
缩聚结束后,在惰性气体中加热至 300℃保持2~5 h,再将熔 融物料排出,用 10%的盐酸浸泡粒料,除去碱性催化剂金属 离子,用水洗至PH为7,干燥后包装。 酯交换法所得聚碳酸酯数均分子量为(2.5~5)× 104 。 取得较高分子量的关键因素是保持要求的真空度,否则分子 量很难超过 3 × 104。 酯交换法的优点是不使用溶剂、无毒性和无火灾危险,但反 应时间长,产物分子量低,设备要求高。
(4) 耐化学药品性
PC具有一定的耐化学药品性。在室温下耐水、有机酸、 稀无机酸、氧化剂、盐、油、脂肪烃、醇类。 但它受碱、胺、酮、酯、芳香烃的侵蚀,并溶解在三氯 甲烷、二氯乙烷、甲酚等溶剂中。长期浸在沸水中也会 发生水解现象。
在某些化学试剂(如四氯化碳)中PC可能会发生“应力开 裂”的现象。
(3)电性能: PC是一种弱极性聚合物,虽然电绝缘性 不如聚烯烃类,但仍然具有较好的电绝缘性。
由于其玻璃化转变温度高、吸湿性小,因此可在很
宽的温度和潮湿的条件下保持良好的电性能。特别 是它的介电常数和介电损耗在10~30℃的范围内接 近常数,因此适合于制造电容器。
三、 PC结构与性能—PC的主要性能
一、概述—用途
机械方面:齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、轴承、滑轮。 电子电器方面:风扇、计算机、收录机、电视机等的零部件 航空方面:美国的波音747上有2500个零部件是用PC制造的, 用量近2吨。
光学照明:可作大型灯罩、信号灯、防暴灯。 其他方面:可作安全帽、纯净水桶、耐高压消毒的医疗器 械等。 薄膜可用于电容器、录音带、录像带等。此外,近些年来, 聚碳酸酯还广泛地用于光盘、储存器等方面。
制备方法—光气法
采用光气法可以获得分子量更高的聚碳酸酯。光气法的原理是
将双酚A先转变成钠盐,再与光气(碳酰氯)在常温常压下进行
界面缩聚。
制备方法—光气法
将配好的双酚A钠盐的NaOH水溶液加入光气化釜,然后加入二氯
甲烷,开动搅拌器至釜温降至20℃,通人光气。在两相界面进行
缩聚反应,当反应介质的PH值达到7~8时停止光气。 将光气化后的物料移入缩聚釜,加入催化剂三甲苄基氯化铵,分 子量调节剂苯酚,在25~30℃下反应 3~4 h,即可得到数均分 子量为(1.5~2.0)× 105产物。
(0.2%左右),则加工出来的制品,常常在出现银丝、
四、PC的成型加工
(3)不同的制法,所制得PC的分子量是不同的,
一般光气法合成的聚碳酸酯分子量较高,可达6~7万;