PC及其它料的物理性能

聚碳酸酯(PC)一、简介聚碳酸酯是指大分子链由碳酸酯型重复结构单元组成的一类聚合物，英文名称Polycarbonate,简称PC。依具体组成不同，PC可分成脂肪族、脂环族和芳香族脂肪-芳香族三类，工程上具有实际应用价值的为芳香族PC，并以产量最大、可用途最广的双酚A型PC为主。PC的突出性能是优异的冲击性和透明性，优良的力学性能和电绝缘材料性，使用温度范围广（-130-100℃），尺寸稳定性高，耐蠕变性高，是一种集刚、硬、韧与一体材料的典型代表。PC的主要缺点为吸湿性能大、加工易产生气泡及银丝，配件易产生残余内应力、并对缺口敏感性大，耐疲劳性低、磨擦性及耐磨性不好。二、结构性能1、PC的结构PC的分子链中含有多种基因，它所表现的性能为各种基团的综合反映。亚苯基，提供刚性，力学性能和耐化稳定性能；湠基，增加刚性；酯基，易吸水、电性差、耐化学稳定差；氧基，赋予韧性。由于PC大分子主链的刚性和体积效应，使其结晶能力差，基本属于无定性聚合物，具有优异的透明性。2、PC的性能PC的性能如表1所示表1PC及玻璃纤维PC的性能性能PC30%玻璃纤维PC相对密度1.21.45吸水率/%0.150.1成型收缩率/%0.50.2拉伸强度/Mpa56~66132拉伸模量/Mpa2100-240010000断裂伸长率/%60~1205弯曲强度/Mpa80~85170弯曲模量/Mpa2100~2400—压缩强度/Mpa75~80120~130剪切强度/Mpa35—缺口冲击强度/(KJ/m2)17~248洛氏硬度M80M90疲劳极限106次/Mpa10.5—热变形温度(1.82Mpa)/℃130~135146长期使用温度/℃110130线膨胀系数/(×10-5K-1)7.22.7热导率[W/(M·K)]0.20.13体积电阻率/(Ω·cm)2.1×10161.5×1016介电常数(106HZ)2.93.45介电损耗角正切值(106HZ)0.00830.0070介电强度/(Kv/mm)1819耐电弧/s120120(1)一般性能PC为透明、呈微黄色或白色硬而韧的树脂，燃烧时发出花果臭味、离火自熄、火焰呈黄色、熔融起泡。(2)机械强度PC的力学性能十分优良，具有刚而韧的优点。其冲击性能是热塑性塑料中好的一种，比PA，POM高三倍之多，接近PF和UP玻璃钢的水平。PC的拉伸强度和弯曲强度都好，并受温度影响小。PC的耐蠕变性优于PA和POM，尺寸稳定性好。PC的耐应力开裂性差，缺口敏感性高；耐磨性一般，比PA、POM及F4等差，但比PSF、ABS、PMMA等高；疲劳强度低，与其他品种塑料比较如表2表示表2106旋转次数时PC同其他塑料耐疲劳强度比较材料POM布基PFPA6PA66PC氯化聚醚疲劳强度/MPa3527222110～147～7.5(3)热学性能PC的耐高低温性好,可在-130～130℃温度范围内使用;热变形温度可达130～140℃,并受载荷的作用小;热导率和线膨胀系数都较小,阻燃性好,属于自熄性能材料.(4)电学性能PC因属于弱极性聚合物,其绝缘性能一般.但可贵之处在于其电性能在很宽的温度及湿度范围内变化较小,如介电常数和介电损耗角正切值在23～125℃范围内几乎不变.但需注意的是,随PC制品结晶度的提高,其体积电阻率增大.(5)环境性能PC可耐有机酸、稀无机酸、盐、油、脂肪烃及醇类，但不耐氯烃、稀碱、溴水、浓酸、胺类、酮及酯等，可溶于二氯甲烷、二氯乙烷及甲酚等溶剂中。PC不耐60℃以上的热水，长期接触会导致应力开裂并失去韧性。PC的耐紫外线性不好，需加入紫外线吸收剂；但PC的耐空气、臭氧性较好。（6）光学性能PC为最优异的光学塑料品种之一，其透光率可达93%之多，折射率为1.587,适于透镜材料PC作为高档光学材料的不足之处为硬度低、耐磨性差；二为双折射高，不易于光学仪器等高精度制品中。三、成型加工1．加工特性PC的熔体粘度很高，可达103～104Pa·s;其熔度的流变性在低剪切速率下低近牛顿流体,应主要通过温度调节流动性,成型时的冷却、凝固和定型时间短。PC的刚韧性，在加工过程中易产生内应力，因此对成型工艺条件要严格控制。并要进行后处理，处理条件为110～120℃，处理时间视厚度而定，厚度20mm以下8h、厚度20mm以上24h。PC在成型中对水极为敏感，高温下微量水也会引起分解。因此，加工前一定要干燥处理，使含水量在0.02%以下.具体干燥条件为:温度110～120℃,时间10～12h,料层厚度30mm以下.PC属于无定型聚合物,成型收缩率低.PC制晶不易带金属嵌件,如必须加入,应将嵌件预热导200℃或更高.2.加工方法PC的加工比较容易,可用注塑、挤出及吸塑等方法加工。（1）注塑选用相对分子质量2.7～3.4万中低粘度PC树脂,料筒温度为前段250～300℃、中段230～270℃、后段220～250℃，喷嘴温度240～290℃，注塑压力40～100Mpa，模具温度为80～120℃。（2）挤出选用相对分子质量为3.4万以上高低粘度的PC树脂,挤出温度为230～300℃.（3）吹塑型坯的成型条件同挤出.吹塑的模聚温度为100～120℃,吹塑压力为0.4～0.8Mpa.四、改性品种/聚碳酸酯塑料的改性品种主要为增强PC和PC合金两类。1．增强PC增强材料为玻璃纤维、碳纤维和硼纤维等，增强后可明显提高疲劳强度、拉伸强度、弯曲强度及压缩强度等，改善耐应力开裂性和耐热性，降低吸水性、线膨胀系数和成型收缩率。但冲击强度会有所下降。具体可参看表1所示。以疲劳强度为例，加入20%的玻璃纤维可使疲劳强度从10Mpa增大到40Mpa，加入40%玻璃纤维会提高到50Mpa。增强PC的加工性能与PC相差不大。2．PC合金PC合金的种类很多，并已获得广泛应用。①PC/ABS。目的降低内应力，改善加工流动性。此合金已用于机械、电器、帽盔及汽车车身等制品。②PC/HDPE。降低熔体粘度，改善加工性能，提高冲击强度，改善耐应力开裂性。③PC/POM。两者可以任意比例混合，在POM为25﹪以下时，PC的力学性能变化不大，但可显著提高耐溶剂性的耐应力开裂性，耐热性也有明显提高。④PC/F4。可提高耐磨性5倍，如在其中加入玻璃纤维，PV值可大幅度提高。⑤PC/PBT（PET）。合金的耐热性好，耐化学腐蚀性、耐应力开裂性、耐磨损性好，耐低温冲击性好，成型加工性好。此合金可用于汽车保险杠及车身护板等。⑥PC/PMMA。合金具有耐溶剂性好、缺口冲击性高、耐热好、易加工、耐紫外线等优点，制晶具有珍珠般光泽。可用于装饰品的生产。⑦PC/PA。合金耐化学腐蚀性好、冲击强度高，可用于汽车、家电和光盘等。五、应用范围（1）光学材料主要为照明、建筑采光板、窗玻璃、光学仪器、光盘及通信等。照明材料有大型灯罩、防护玻璃、窗玻璃、建筑采光板等。通信材料有光盘及光导纤维等近年来开发的具有潜力的用途。PC可用作光学透镜材料和光学仪器材料。（2）电子/电器PC属E级绝缘材料，注塑件可用于接插件及线圈框架等，薄膜可用于电容器、录像带、录音带及磁带等。（3）机械零件PC可用于齿轮、齿条、蜗轮、凸轮、拉杆、曲轮及壳体等。（4）包装材料利用透明和耐热等性能，用于纯净水、矿泉水的周转桶，旅行用热水杯、奶瓶及餐具等。（5）医疗器材用于医疗器械如杯、瓶、筒、牙科器材、药晶容器及手术器械等，医用材料如人工肾、人工肺及人工脏器等。