pc及合金材料

PC及合金材料引言聚碳酸酯（polycarbonate）缩写为PC是一种无色透明的无定性热塑性材料，一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有突出的抗冲击性能、耐蠕变性能、优异的光学性能、良好的耐热性、尺寸稳定性和阻燃性、电性能等。聚碳酸酯（PC）是五大通用工程塑料中唯一具有良好透明性的热塑性的工程材料，广泛应用于汽车部件、电子电气、数据载体、建筑材料、机械零件、纺织、办公自动化设备、包装工业、运动器械、医疗保健、航天航空、电脑外壳、光盘和家庭用品等领域，是一种作为被世界范围内广泛使用的材料。PC合金是利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料。目前主要有pc/abs（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）合金、pc/pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)合金、pc/pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)合金、pc/ps(聚苯乙烯)合金、pc/pmma（聚甲基丙烯酸甲酯）合金等一系列PC合金材料。PC合金产品被广泛应用于汽车、电子、精密仪器、办公设备、包装材料、建筑材料等领域。pc材料生产技术已经相对比较成熟，先已实现大规模工业生产。PC材料成分、性质及分类成分聚碳酸酯（PC）是一种强韧的热塑性树脂。分子式C31H32O7，由双酚A和氧氯化碳（COCl2）合成。是一种线型碳酸聚酯，分子中碳酸基团与另一些基团交替排列，这些基团可以是芳香族，可以是脂肪族，也可两者皆有。双酚A型PC是最重要的工业产品。化学性质聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯类，碳酸本身并不稳定，但其衍生物（如光气，尿素，碳酸盐，碳酸酯）都有一定稳定性。按醇结构的不同，可将聚碳酸酯分成脂族和芳族两类。脂族聚碳酸酯。如聚亚乙基碳酸酯，聚三亚甲基碳酸酯及其共聚物，熔点和玻璃化温度低，强度差，不能用作结构材料；但利用其生物相容性和生物可降解的特性，可在药物缓释放载体，手术缝合线，骨骼支撑材料等方面获得应用。聚碳酸酯耐弱酸，耐弱碱，耐中性油。聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。PC是一种线型碳酸聚酯，分子中碳酸基团与另一些基团交替排列，这些基团可以是芳香族，可以是脂肪族，也可两者皆有。双酚A型PC是最重要的工业产品。PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性。PC耐水解性差，不能用于重复经受高压蒸汽的制品。物理性质密度：1.18－1.22g/cm^3线膨胀率：3.8×10^-5cm/°C热变形温度：135°C低温-45°C聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94V-0级阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。分类防静电PC，导电PC，阻燃PC，加纤防火PC，抗紫外线耐候PC，食品级PC，抗化学性PC。PC材料主要性能及优缺点主要性能1、机械性能：强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小（高温条件下也极少有变化）；2、耐热老化性：增强后的UL温度指数达120~140℃（户外长期老化性也很好）；3、耐溶剂性：无应力开裂；4、对水稳定性：高温下遇水易分解（高温高湿环境下使用需谨慎）；5、电气性能：绝缘性能：优良（潮湿、高温也能保持电性能稳定,是制造电子、电气零件的理想材料）；6、成型性能：1）、无定形料,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。2）、熔融温度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。3）、冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。4）、.料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高，抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢，易变形粘模。主要优点1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广;2、高度透明性及自由染色性;3、成形收缩率低、尺寸稳定性良好；4、耐疲劳性、耐候性佳;6、电气特性优，有较好的光学性和韧性;7、无味无臭对人体无害符合卫生安全。主要缺点1、和金属相比硬度不足，这导致它的外观较容易刮花,但其强度和韧性很好，无论是重压还是一般的摔打，只要你不是试图用石头砸它，它就足够长寿。2、不耐强酸，不耐强碱，不耐紫外线,耐弱酸,耐中性油。3、耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。和其他树脂一样，PC容易受某些有机溶剂的浸浊。PC材料的制备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。PC技术的发展历史聚碳酸酯的合成方法主要有以下四种工艺：溶液光气法、界面缩聚光气法、酯交换熔融缩聚法（简称酯交换法）和非光气酯交换熔融缩聚法（简称非光气法）。溶液光气法是一种较早期的生产工艺，由于工艺经济性较差且存在污染问题，因此很早就被淘汰了。目前工业上应用较为广泛的PC合成工艺为界面缩聚光气法。（1）、溶液光气法溶液光气法的工艺合成路线为：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。（2）、界面缩聚光气法界面缩聚光气法与溶液光气法主要区别在于：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分子量较高的PC产品。（3）、酯交换熔融缩聚法（简称酯交换法）酯交换法的工艺路线主要分为两步：一、光气+苯酚→碳酸二苯酯（DPC）;二、DPC+双酚A(BPA)→PC,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），然后在高温真空和微量卤化锂等催化剂和添加剂下与双酚A进行酯交换反应，得到低聚物，再进一步缩聚制得pc产品。（4）、非光气酯交换熔融缩聚法（简称非光气法）非光气酯交换熔融缩聚法因工艺过程中彻底不使用光气。其生产工艺也分为两步：①酯交换法合成DPC：苯酚+DMC→DPC；②DPC+BPA→PC。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。PC材料的改性尽管PC具有许多优异性能，然而由于PC分子链的高钢性和大的空间位阻使其具有较高的熔体粘度，因此加工比较困难，容易开裂，耐溶剂性和耐磨性能都比较差，因此对pc改性应用研究是一项重要的课题，目前聚合物合金化成为PC改性的重要途径。PC合金是利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料。改性PC的目的是为了增韧，改良成型加工性能，减少残余变形，增加阻燃性等。具体能改性PC的品种有：PC/ABS可提高弯曲模量、耐热性、电镀性能等。PC/PET、PBT工可改善耐药品性，耐溶剂料性等。PC/PMMA加入有机玻璃可提高外观珠光色彩。PC/PA、HIPS可提高冲击韧性、表面光洁度。PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐气候性，而LDPE效果较差。PC用玻纤或碳纤维进行增强改性，提高机械强度。并用溴类阻燃剂和三氧化二锑，可制成阻燃级PC。其他和聚砜、芳香族聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯都可以进行共混改性，达到经济性和性能之间的平衡。物理共混物理共混是使几种材料均匀混合,以提高材料性能的物理方法。工业上用炼胶机将不同橡胶或橡胶与塑料，均匀地混炼成胶料是典型的例子,也可以在聚合物中加入某些特殊性能的成分以改变聚合物的性能如导电性能等。通过共混可提高高分子材料的物理力学性能、加工性能，降低成本，扩大使用范围。共混是实现聚合物改性和生产高性能新材料的重要途径之一。按生产方法可分为机械共混物、化学共混物、胶乳共混物和溶液共混物。其中以机械共混物，即通过辊筒、挤出机或强力混合器将不同聚合物溶体进行混合得到的共混物占主要地位。共混物一般是多组分多相体系，其性能取决于所含各组分的性质、形态和相界面性质。两种或多种橡胶并用，或橡胶与各种塑料并用，可大大扩展橡胶制品的用途，并显著提高橡胶制品的质量性能，还可改进胶料的工艺性能，降低橡胶的耗量和降低产品造价。不同橡胶或橡胶与塑料共混时，它们间应具有较好的相容性，或是利用最佳的配比，以有利于最大限度发挥共混的技术效果。化学接枝通过化学键的方式使一种外来物质粘附于另一种基体物质之上的过程被称之为“化学接枝”。化学引发接枝是通过化学试剂与高聚物表面组分发生反应，产生活性中心，从而引发单体的聚合。例如，将含有偶氮基团的单体与高聚物表面羟基反应并引入高聚物表面，这可以通过偶氮基团的热分解引发单体在高聚物表面聚合。臭氧引发接枝是将材料置于臭氧之中，材料表面会形成过氧化物，过氧化物分解产生自由基以引发单体在材料表面的接枝聚合。如利用臭氧处理医用聚氨酯表面之后，使材料的抗凝血性有所提高。物理共混和化学接枝优缺点物理共混容易产生相分离,两者融合不好,化学接枝则把两分子固定,相分离程度小,复合物性能更好。物理共混的优点是混合的时候比较简单，比较快，但是带来的缺点就是不太稳定，容易相分离。化学接枝的优点就是稳定，性能会比较好，但是缺点就是化学反应可能需要的时间比较长，而且如果用到一些别的助剂类的，除去比较麻烦，如果引入的助剂影响下一步的应用，处理不干净的话，可能会导致下一步应用的受限。1、PC/ABS合金（聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物）PC/ABS合金是由聚碳酸酯（PC）和聚丙烯腈（ABS）合金而成的热可塑性塑胶，结合了两种材料的优异特性，ABS材料的成型性和PC的机械性、冲击强度和耐温、抗紫外线（UV）等性质，因而广泛应用于汽车内饰，外饰，车灯等高强度，高耐热零件。特点:PC/ABS具有PC和ABS两者的综合特性，PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能，一方面可以提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，另一方面可以降低PC成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。PC/ABS较之PC提高了流动性，改善了加工性能，减少了制品对应力的敏感性，抗冲击性提高，耐热性提高，硬度提高等等，且ABS的易加工特性和PC的优良机械特性和热稳定性都有所保留。PC和ABS二者的比率将影响PC/ABS材料的热稳定性。影响合金性能的因素1、原料和配比的影响不同品牌的PC以及ABS所构成的共混物性质有很大的差别。PC/SAN的溶解度参数差为0184(J/cm3)1/2,而PC/PB的溶解度参数差为7145(J/cm3)1/2,所以使用丁二烯含量高的ABS,PC/ABS共混物的相分离严重,反之则得到分散较均匀的共混物。研究发现,当ABS中橡胶含量较低时,PC/ABS共混物的弹性模量和屈服应力都随着ABS含量的增加而增加,相反,当ABS中橡胶含量较高时,共混物的弹性模量和屈服应力随ABS含量的增加而减小2、成型条件的影响加工温度、螺杆转速、混合时间是三种主要的共混参数,经常用来表征共混条件对PC/ABS产生的影响。短时间混合,PC相分散于ABS中,被ABS相包围。随着混合时间变长,PC与ABS两相都被拉伸,达到一种类似于两相连续的相态,在这种混合阶段,两相互相渗透,并且在很长的混合时间内都保持这种相态。PC与ABS在高温下混合,PC会与残余在ABS表面的化学物反应,导致PC链断裂,使混合物分子量降低。共混速度的提高对共混物的相态影响不大。在熔融状态下的退火处理可以使共混物的形态发生显著变化。PC/ABS在退火处理前相态不稳定,经过退火处理后,PC相和ABS相收缩结合,使PC相在ABS中达到稳定的分散相态。2、PC/PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)合金特点PBT与PC共混制得合金材料可以提高PC流动性、改善加