聚碳酸酯精选课件.ppt

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1、关于聚碳酸酯第一页，本课件共有39页PC应用实例电脑外壳电脑外壳阳光板阳光板汽车仪表盘汽车仪表盘中空板、中空板、三层板三层板光盘光盘第二页，本课件共有39页什么是聚碳酸酯？聚碳酸酯是一类分子主链中含有O-R-O-CO链节的高分子化合物及以它为基质而制得的各种材料的总称。可以看作是由二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。Polycarbonate,简称PC。式中式中R代表生成碳酸酯的二羟基化合物的主体部分代表生成碳酸酯的二羟基化合物的主体部分第三页，本课件共有39页分类 聚碳酸酯是分子主链中含有聚碳酸酯是分子主链中含有O-R-O-CO链节的热塑性树脂。链节的热塑性树脂。按分子结构中所带酯基不同可分为 1

2、.脂肪族聚碳酸酯 2.脂环族聚碳酸酯 3.脂肪-芳香族聚碳酸酯 4.芳香族聚碳酸酯 第四页，本课件共有39页w双酚双酚A型聚碳酸酯型聚碳酸酯9.1双酚双酚A型聚碳酸酯型聚碳酸酯迄今最普遍的是迄今最普遍的是双酚双酚双酚双酚A A A A型聚碳酸酯型聚碳酸酯型聚碳酸酯型聚碳酸酯。用量第二大的工程塑料。用量第二大的工程塑料。第五页，本课件共有39页 PC PC的聚合的聚合 w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。1.1.光气法光气法：目前约90的PC用该法合成。双酚双酚双酚双酚A A4,44,44,44,4-二羟二羟二羟二羟-2-2-2-2，2 2 2 2-二苯基丙烷二苯基丙烷二苯

3、基丙烷二苯基丙烷Bisphenol ABisphenol A(毒性问题毒性问题毒性问题毒性问题)光气光气光气光气可可 得得 分分 子子量量为为1.51.52.0102.0105 5的PCPC第六页，本课件共有39页2.2.酯交换法（熔融缩聚法）酯交换法（熔融缩聚法）碳酸二苯酯碳酸二苯酯碳酸二苯酯碳酸二苯酯 分分子子量量为为2.52.55105104 4的PCPC。不使用溶剂、也不使用有毒的光气、聚聚聚聚合合合合反反反反应应应应过过过过程程程程比比比比较较较较环环环环保保保保。是是目目前前PCPC合合成成的的一个发展方向一个发展方向。第七页，本课件共有39页 聚碳酸酯的结构聚碳酸酯的结构链结构链

4、结构苯环苯环刚性基团刚性基团 醚氧键醚氧键提高提高链柔性链柔性极极极极 性性性性 基基基基 团团团团 提提提提高高高高分分分分子子子子间间间间作用力作用力作用力作用力w概括而言，分子链上的苯撑基、酯基的影响大于醚键的影响，概括而言，分子链上的苯撑基、酯基的影响大于醚键的影响，决定了分子链属于刚性链。决定了分子链属于刚性链。第八页，本课件共有39页9.1.2 9.1.2 结构与性能结构与性能l分子链刚性，u较高的玻璃化温度和熔融温度、熔体粘度高，抗变形性好（刚性好、蠕变小、尺寸稳定性优)，力学性能也颇优。u限制了分子链的取向和结晶，苦一旦取问，又不易松弛，致使内应力不易消除，容易产生内应力被冻结

5、的现象，导致在某种应用条件下的应力开裂现象。总体来讲，双酚总体来讲，双酚总体来讲，双酚总体来讲，双酚A A A A型的聚碳酸酯是刚性较强的分子型的聚碳酸酯是刚性较强的分子型的聚碳酸酯是刚性较强的分子型的聚碳酸酯是刚性较强的分子链。链。链。链。TgTgTgTg150150150150o o o oC C C C。黏流温度。黏流温度。黏流温度。黏流温度300300o oC第九页，本课件共有39页聚集态结构聚集态结构1.1.基本特征基本特征分子链比较分子链比较刚硬刚硬分子间有较强分子间有较强的作用力的作用力 PC很难结晶、是无定形高分无定形高分子材料子材料 由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又由于

6、聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又高度透明，故俗称高度透明，故俗称“透明金属透明金属”。第十页，本课件共有39页2.2.超分子结构超分子结构PCPC容易形成分子链束容易形成分子链束原纤维结构原纤维结构FloryFlory提出的无定形高提出的无定形高聚物的无规线团结构聚物的无规线团结构模型。模型。最长最长2 2微米微米宽宽0.050.05微米微米第十一页，本课件共有39页wPC的是由进进入入和和未未进进入入原原纤纤维维结结构构高分子组成的无定形高分子材料。w由原纤混乱交错形成的疏疏松松三三维维网网络络结结构构是整个材料的增强骨架。其间存在较多的微空隙微空隙。原纤维结构原纤维结构原纤维结构原纤维结

7、构低密度区低密度区低密度区低密度区微空隙微空隙微空隙微空隙第十二页，本课件共有39页双酚A型聚碳酸酯具有刚性分子链，但却具有优异的韧性w1.分子链易形成稳定的分子链易形成稳定的原纤维聚集状结构原纤维聚集状结构。原纤维会成束并混乱交错排列组成疏松的网络，原纤维会成束并混乱交错排列组成疏松的网络，使聚合物内存在大量空隙使聚合物内存在大量空隙(自由空间自由空间)。原纤维内的分子链间作用力较大，敛集密度较高。原纤维内的分子链间作用力较大，敛集密度较高。在快速的外加载荷作用下，聚合物以原纤维为单在快速的外加载荷作用下，聚合物以原纤维为单位可自由移动，吸收大量外载荷的能量。这种结位可自由移动，吸收大量外载

8、荷的能量。这种结构特性赋予聚合物很高的抗冲击性能。构特性赋予聚合物很高的抗冲击性能。w2.聚合物的聚合物的无定形结构无定形结构有利于材料的韧性。有利于材料的韧性。第十三页，本课件共有39页 聚碳酸酯的性能聚碳酸酯的性能 基本特征基本特征w聚碳酸酯为透明的硬而韧的颗粒。w可见光透光率接近90%。w无臭无味、无毒w密度为1.2g.cm-3。第十四页，本课件共有39页 力学性能力学性能 软质软质软质软质PVCPVC硬质硬质硬质硬质PVCPVCPSPSPAPAPCPC聚碳酸酯是硬而韧聚碳酸酯是硬而韧聚碳酸酯是硬而韧聚碳酸酯是硬而韧的高聚物的高聚物的高聚物的高聚物：其抗拉、其抗拉、抗弯、抗压强度和硬抗弯

9、、抗压强度和硬度较高。度较高。PCPCPCPC是是是是热热热热塑塑塑塑性性性性塑塑塑塑料料料料中中中中抗抗抗抗冲冲冲冲击击击击强强强强度度度度非非非非常常常常高高高高的的的的塑塑塑塑料。料。料。料。(仅低于仅低于仅低于仅低于UHWHDPE)UHWHDPE)UHWHDPE)UHWHDPE)第十五页，本课件共有39页第十六页，本课件共有39页w为什么PC会具有高抗冲击性能？无缺口冲击强度无缺口冲击强度无缺口冲击强度无缺口冲击强度PCPC的原纤维的原纤维增强骨架间增强骨架间存在着存在着大量大量大量大量的微孔隙的微孔隙的微孔隙的微孔隙原纤维结构易滑移原纤维结构易滑移原纤维结构易滑移原纤维结构易滑移吸收

10、冲击能量吸收冲击能量微孔隙本身的变形微孔隙本身的变形微孔隙本身的变形微孔隙本身的变形也也吸收冲击能量吸收冲击能量PCPCPCPC具有很高的具有很高的具有很高的具有很高的抗冲击强度抗冲击强度抗冲击强度抗冲击强度第十七页，本课件共有39页 热性能热性能w具有较好的耐热性和耐寒性，可以在-100100130130o oC C范围内使用；w强度随温度的变化较小；w线膨胀系数较小；w比热容不大；w导热性在聚合物中居中。第十八页，本课件共有39页 电性能电性能wPC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但仍有较好的电绝缘性。wPC吸水率小、Tg高，在很宽的温度范围和在很宽的温度范围

11、和潮湿的条件下可保持良好的电性能潮湿的条件下可保持良好的电性能。wPC的介电常数在教宽范围内保持不变，适合做电容器。wPCPC的电性能优良。的电性能优良。第十九页，本课件共有39页 耐化学药品性耐化学药品性PC的耐化学药品性一般一般；w常温下耐水、脂肪烃类、油类、醇类；w酮类、芳香烃类、酯类可使之溶胀；w极性有机溶剂可以溶解PC；wPC在与一些溶剂接触时会产生应力开裂应力开裂；w在高温下，PC容易水解，耐沸水性不好耐沸水性不好。w不耐碱不耐碱，稀氢氧化钠、稀氨水可使之水解。第二十页，本课件共有39页 耐候性耐候性wPC分子主链上无仲、叔碳原子，抗氧化抗氧化性强性强，w无双键、具有良好的耐臭氧性

12、良好的耐臭氧性；w在较干燥条件较干燥条件下，具有优异的耐候性；但在潮湿环境下，容易气候老化；wPC对紫外光有很强紫外光有很强的吸收作用。w升温、水 加速老化耐候性较好，对热、辐射、空气、臭氧有良好的稳定性，耐候性较好，对热、辐射、空气、臭氧有良好的稳定性，制品在户外暴露一年，性能几乎不变。制品在户外暴露一年，性能几乎不变。第二十一页，本课件共有39页存在的缺陷 因抗疲劳强度差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。第二十二页，本课件共有39页工艺特性工艺特性工艺特性工艺特性w wPCPC分子链刚性大，分子链刚性大，熔体黏度高熔体黏度高；w wPC的熔体更接近牛顿流体，的熔体更接近牛顿流体，

13、提高温度比增大压力提高温度比增大压力提高温度比增大压力提高温度比增大压力更能降低熔体黏度更能降低熔体黏度更能降低熔体黏度更能降低熔体黏度；w wPCPC虽然吸湿性很小，但因为容易高温水解，虽然吸湿性很小，但因为容易高温水解，即使即使微量的水分也要在加工前尽量去除微量的水分也要在加工前尽量去除（含水率要（含水率要0.020.02）；）；w w光气法光气法PC的分子量较高且分布宽；而酯交换法的分子量较高且分布宽；而酯交换法PCPC的的分子量较低且分布窄，加工特性不同。分子量较低且分布窄，加工特性不同。w wPCPC的分子链刚硬，成型冷却后易残余的分子链刚硬，成型冷却后易残余很大的内应很大的内应很大

14、的内应很大的内应力力力力。10.1.3 10.1.3 加工与应用加工与应用第二十三页，本课件共有39页w降低内应力的方法：提高熔体温度提高熔体温度、提高模提高模具温度具温度、制品成型后热处理制品成型后热处理。wPC是无定形聚合物，其制品的尺寸稳定性较好。wPC与金属的黏附性很强，生产结束后应趁热生产结束后应趁热清理料筒清理料筒。第二十四页，本课件共有39页w2PC成型加工方法聚碳酸酯可以采用注塑、挤出、吹塑、旋塑、聚碳酸酯可以采用注塑、挤出、吹塑、旋塑、热成型和发泡成型等工艺，但主要是前三种热成型和发泡成型等工艺，但主要是前三种方法。方法。注塑成型主要采用螺杆式注塑机，螺杆应是等距、深度渐变注

15、塑成型主要采用螺杆式注塑机，螺杆应是等距、深度渐变的单头螺纹螺杆，螺杆头部应带有止逆环，喷嘴采用延长式的单头螺纹螺杆，螺杆头部应带有止逆环，喷嘴采用延长式敞开型或大通道密闭型。敞开型或大通道密闭型。挤出成型所用挤出机螺杆与注塑机用螺杆基本相同，但长径挤出成型所用挤出机螺杆与注塑机用螺杆基本相同，但长径比在比在1820之间，进一步增大长径比，易引起材料降之间，进一步增大长径比，易引起材料降解。解。聚碳酸酯可以吹塑中空容器，亦可吹塑薄膜。中空吹塑采用聚碳酸酯可以吹塑中空容器，亦可吹塑薄膜。中空吹塑采用分子量较高的聚合物，薄膜吹塑用分子量稍低的聚合物。分子量较高的聚合物，薄膜吹塑用分子量稍低的聚合物

16、。第二十五页，本课件共有39页二、PC的应用 w聚碳酸酯可以作为聚碳酸酯可以作为E级绝缘材料级绝缘材料(最高工作温度最高工作温度120)。聚碳酸酯薄膜广泛用于电容器中。聚碳酸酯薄膜广泛用于电容器中。w聚碳酸酯也广泛用于制造承载的机械零件。聚碳酸酯也广泛用于制造承载的机械零件。w聚碳酸酯由于透光率高，也经常用于制备光学零聚碳酸酯由于透光率高，也经常用于制备光学零件或装置。也可用于制备高速飞机的风挡与天窗。件或装置。也可用于制备高速飞机的风挡与天窗。在医疗器材方面，可用于制备杯、筒、瓶、人工在医疗器材方面，可用于制备杯、筒、瓶、人工内脏内脏(肾、肺肾、肺)等。此外，近年来聚碳酸酯还广泛用等。此外，

17、近年来聚碳酸酯还广泛用于制造影视光盘。于制造影视光盘。w聚碳酸酯在其它方面还有较多应用，如食品包装、各聚碳酸酯在其它方面还有较多应用，如食品包装、各种容器、导管等。种容器、导管等。第二十六页，本课件共有39页黑角PSP聚碳酸酯保护壳第二十七页，本课件共有39页阻燃PC护目镜护目镜第二十八页，本课件共有39页有机玻璃聚碳酸酯管材第二十九页，本课件共有39页灯具第三十页，本课件共有39页10.1.4 双酚A型聚碳酸酯的改性 w一、增强聚碳酸酯一、增强聚碳酸酯 用用1040的玻璃纤维对聚碳酸酯增强，可以显著改善聚碳酸酯的玻璃纤维对聚碳酸酯增强，可以显著改善聚碳酸酯的耐应力开裂性，可以使引起开裂的应力

18、提高的耐应力开裂性，可以使引起开裂的应力提高45倍，同时也可以倍，同时也可以提高拉伸、压缩、弯曲、疲劳等强度。增强材料的耐热性也有所提高，提高拉伸、压缩、弯曲、疲劳等强度。增强材料的耐热性也有所提高，但韧性降低、加工性变差。但韧性降低、加工性变差。w二、共混聚碳酸酯二、共混聚碳酸酯1与聚乙烯共混与聚乙烯共混 2与与ABS共混共混3与聚甲醛共混与聚甲醛共混 w此外，向双酚此外，向双酚A型聚碳酸酯中加入特定的助剂，型聚碳酸酯中加入特定的助剂，可得到特定性能要求的品级，例如耐候型、阻燃可得到特定性能要求的品级，例如耐候型、阻燃型等聚碳酸酯。型等聚碳酸酯。第三十一页，本课件共有39页ABS合金主要品种

19、：主要品种：主要品种：主要品种：w wABS/PC w wABS/PVCABS/PVCw wABS/PAABS/PAw wABS/PBTABS/PBT合金的目的是什么？-取长补短。以ABS/PC为例。PCPC的优点的优点：高强度、高抗冲、高耐热PCPC的缺点的缺点：熔体黏度大难加工、应力开裂、缺口冲击强度低、昂贵ABSABS的优点的优点：加工性好，缺口敏感度低、价格相对便宜。ABS/PCABS/PC合金合金：既具较高的冲击强度、挠曲性、刚性和耐热性,同时又具有良好的加工性能,并改善了耐化学品性和低温韧性,热变形温度比ABS 高10 左右,同时价格适中。用量最大的商品化高分子合金材料。ABS 合

20、金材料的研究进展.炼油与化工2008(2):15-17.ABS合金的最新研究进展.上海塑料2009(2):1-5.第三十二页，本课件共有39页9.2 其它聚碳酸酯其它聚碳酸酯w9.2.1 卤代双酚卤代双酚A型聚碳酸酯型聚碳酸酯 如果将制备聚碳酸酯的主要单体双酚如果将制备聚碳酸酯的主要单体双酚A改用其它双酚型单体，改用其它双酚型单体，则可以得到性能有颇大不同的聚碳酸酯，其中用卤代双酚则可以得到性能有颇大不同的聚碳酸酯，其中用卤代双酚A最最受人们的重视。例如可采用四氯代双酚受人们的重视。例如可采用四氯代双酚A和四溴代双酚和四溴代双酚A。将。将卤代双酚卤代双酚A(通过钠盐形式通过钠盐形式)与光气进行

21、界面缩聚，可以制得与光气进行界面缩聚，可以制得耐热性更高，同时可保持透明性和良好韧性的聚碳酸酯。耐热性更高，同时可保持透明性和良好韧性的聚碳酸酯。w卤代双酚卤代双酚A型聚碳酸酯的缺点是密度大，加工更困难型聚碳酸酯的缺点是密度大，加工更困难(因熔融温度更高)。第三十三页，本课件共有39页9.2.2 聚酯聚碳酸酯 w聚酯聚碳酸酯是以聚酯聚碳酸酯是以双酚双酚A A、对苯二甲酸、光气、对苯二甲酸、光气为单体进行共缩聚得到的产物，是分子链中为单体进行共缩聚得到的产物，是分子链中含有双酚含有双酚A型聚碳酸酯链节与双酚型聚碳酸酯链节与双酚A对苯二甲对苯二甲酸酯链节的共聚物，共聚物的全称可称为双酸酯链节的共聚

22、物，共聚物的全称可称为双酚酚A聚碳酸酯对苯二甲酸双酚聚碳酸酯对苯二甲酸双酚A酯。酯。第三十四页，本课件共有39页9.2.3 烯丙基二甘醇碳酸酯烯丙基二甘醇碳酸酯 w烯丙基二甘醇碳酸酯缩写代号为烯丙基二甘醇碳酸酯缩写代号为ADC，商品牌号为，商品牌号为CR39，是一种优质镜片材料。它是由一缩乙二醇与烯，是一种优质镜片材料。它是由一缩乙二醇与烯丙基碳酸酯缩聚而得。该聚合物分子链中具有双键，丙基碳酸酯缩聚而得。该聚合物分子链中具有双键，是一种可由过氧化苯甲酰在是一种可由过氧化苯甲酰在80左右引发交联的热固左右引发交联的热固性透明塑料。该聚合物的特点是硬度高、耐磨、力学性性透明塑料。该聚合物的特点是硬

23、度高、耐磨、力学性能亦较好，透光率可达能亦较好，透光率可达91，折射率为，折射率为1.498，是目前，是目前应用最广泛的镜片材料。应用最广泛的镜片材料。第三十五页，本课件共有39页本本 章章 思思 考考 题题w1试述双酚试述双酚A型聚碳酸酯两种制备方法的原理，并说明酯交型聚碳酸酯两种制备方法的原理，并说明酯交换法的技术要点。比较两种方法的优缺点。换法的技术要点。比较两种方法的优缺点。w2试述双酚试述双酚A型聚碳酸酯的结构及性能。型聚碳酸酯的结构及性能。w3双酚双酚A型聚碳酸酯分子链是刚性链，为什么却具有优异的冲击型聚碳酸酯分子链是刚性链，为什么却具有优异的冲击韧性韧性?w4双酚双酚A型聚碳酸酯

24、可以结晶吗型聚碳酸酯可以结晶吗?为什么一般总是得到无定形制为什么一般总是得到无定形制品品?w5聚碳酸酯有哪些工艺特性聚碳酸酯有哪些工艺特性?对成型加工有何影响对成型加工有何影响?w6双酚双酚A型聚碳酸酯的主要缺点是什么型聚碳酸酯的主要缺点是什么?如何克服这些缺点如何克服这些缺点?w7聚酯聚碳酸酯结构与双酚聚酯聚碳酸酯结构与双酚A型聚碳酸醋有何不同型聚碳酸醋有何不同?它何以具有它何以具有更高的耐热性更高的耐热性?w8试述烯丙基二甘醇碳酸酯的结构和性能特点。试述烯丙基二甘醇碳酸酯的结构和性能特点。第三十六页，本课件共有39页十、聚碳酸酯（PC）塑料材料学聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）

25、聚碳酸酯为一种线型聚酯，是一种无色或呈微黄色透明的无定形塑料。CH3 O C OCn CH31.性状：性状：无色透明无色透明（或淡黄色透明）（或淡黄色透明）、刚硬、刚硬 而坚韧的而坚韧的材料，无毒、无材料，无毒、无味，外观类似于味，外观类似于有机玻璃。有机玻璃。第三十七页，本课件共有39页硬而韧特性：优越的耐高温性能及在高温下的高强度，且耐低温性能也很好，脆化温度低于-100，可在130 下长期使用。其它力学性能，尤其是冲击韧性也非常优良，但耐应力开裂性差。聚碳酸酯耐稀酸，耐脂肪烃、醇、油脂和洗涤剂，溶于卤代烃，易与碱作用。薄膜对水、蒸气和空气的渗透率高，可用于蔬菜等需要呼吸的食品的包装，若需阻隔性时，必须进行涂覆处理。无毒、无味、无臭具有透明性。透光率可达93，作为透明材料，表面不易划伤。耐候性较好，对热、辐射、空气、臭氧有良好的稳定性，制品在户外暴露一年，性能几乎不变。第三十八页，本课件共有39页感感谢谢大大家家观观看看第三十九页，本课件共有39页