第3章-聚碳酸酯

第三章工程塑料第二节聚碳酸酯2.1聚碳酸酯的定义和聚合2.2聚碳酸酯的结构（重点）2.3聚碳酸酯的性能（重点）2.4聚碳酸酯的改性与应用2.1聚碳酸酯的定义与聚合一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。OROCOnR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。二PC的聚合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。1.光气法：目前约90％的PC用该法合成。双酚A4,4‘-二羟-2，2’-二苯基丙烷BisphenolA(毒性问题)光气可得分子量为1.5～2.0×105的PC2.酯交换法（熔融缩聚法）碳酸二苯酯分子量为2.5～5×104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。2.2聚碳酸酯的结构一链结构苯环—刚性基团醚氧键—提高链柔性极性基团—提高分子间作用力总体来讲，双酚A型的聚碳酸酯是刚性较强的分子链。Tg～150oC。黏流温度~300oC二聚集态结构1.基本特征分子链比较刚硬分子间有较强的作用力PC很难结晶、是无定形高分子材料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。最长2微米宽0.05微米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。原纤维结构低密度区微空隙2.3聚碳酸酯的性能一基本特征聚碳酸酯为透明的硬而韧的颗粒。可见光透光率接近90%。密度为1.2g.cm-3。二力学性能软质PVC硬质PVCPSPAPC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非常高的塑料。(仅低于UHWHDPE)为什么PC会具有高抗冲击性能？拉伸强度与冲击强度在受力方式上有什么区别？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原纤维结构易滑移－吸收冲击能量微孔隙本身的变形也吸收冲击能量PC具有很高的抗冲击强度三热性能具有较好的耐热性和耐寒性，可以在-100～130oC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。四电性能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。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。五耐化学药品性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。六耐候性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。七加工性能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。2.4聚碳酸酯的改性与应用一改性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.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％，提高加工流动性和抗冲击强度，但力学性能和耐热性下降。二应用透明抗冲击大型灯罩、防护玻璃、照相器材、眼科用玻璃飞机坐舱玻璃，天窗。眼镜/太阳镜公路/成铁隔音玻璃幕墙防暴盾牌透明性抗冲击性耐热性纯净水、矿泉水筒、热水瓶、透明餐具电绝缘性VCD、DVD光盘。高强度电子电器的零部件、消费性电子产品外壳多为PC/ABS合金纤维增强PC具有与金属材料类似的力学性能制造承载的机械零部件：齿轮、轴承、轴承、轴套；发动机零部件。作业分析比较造成PE、PS和PC容易发生应力开裂原因的异同点。分析比较PC、PA、ABS和具有高抗冲击性能的微观结构原因。