《聚碳酸酯》PPT课件.ppt
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1、第九章第九章 聚碳酸酯聚碳酸酯19.1 9.1 概概 述述9.2 9.2 双酚双酚A A型聚碳酸酯型聚碳酸酯9.3 9.3 其他类型聚碳酸酯其他类型聚碳酸酯主要内容主要内容29.1 概概 述述 一、聚碳酸酯的定义一、聚碳酸酯的定义 分子分子主链主链中含有通式为中含有通式为 链节链节的的高分子化合物高分子化合物及以它为及以它为基质基质而制得而制得的各种材料的的各种材料的总称总称总称总称。33.3.脂肪脂肪-芳香族芳香族PCPC2.2.脂环族脂环族PCPC熔点提高,溶解度下降,但结晶趋熔点提高,溶解度下降,但结晶趋势较大、性脆、机械强度仍不足,势较大、性脆、机械强度仍不足,实用价值不大实用价值不大
2、1.1.脂肪族脂肪族PCPC二、聚碳酸酯的分类和应用价值分析二、聚碳酸酯的分类和应用价值分析4.4.芳香族芳香族PCPC原材料成本、制品性能、成型加工性原材料成本、制品性能、成型加工性能、经济因素等,具有工业价值,尤能、经济因素等,具有工业价值,尤以双酚以双酚A A型聚碳酸酯最为重要。型聚碳酸酯最为重要。熔点低、溶解度大、亲水、热稳定熔点低、溶解度大、亲水、热稳定性差、机械强度不高性差、机械强度不高4双酚双酚A A型聚碳酸酯型聚碳酸酯(polycarbonate of bisphenol A)结构式:结构式:三、性能和应用三、性能和应用优点优点:突出的突出的冲击韧性、透明性和尺寸稳定性冲击韧性
3、、透明性和尺寸稳定性;优良的机械强度和电绝缘性;优良的机械强度和电绝缘性;较宽的使用温度范围较宽的使用温度范围(-60120)。(4)可与许多其它树脂共混,形成共混物。可与许多其它树脂共混,形成共混物。缺点缺点:耐溶剂性和耐磨性差、耐疲劳强度低、缺口敏感耐溶剂性和耐磨性差、耐疲劳强度低、缺口敏感 在五大工程塑料中,在五大工程塑料中,PCPC产量仅次于产量仅次于PAPA,应用由,应用由电子、电电子、电气、汽车、建筑、办公机械、包装气、汽车、建筑、办公机械、包装等部门正迅速扩展到等部门正迅速扩展到航空、航空、航天、电子计算机、光盘航天、电子计算机、光盘等许多等许多高新技术领域高新技术领域5一、主要
4、原料一、主要原料1.1.碳酸二苯酯碳酸二苯酯(diphenyl carbonates,DPC)9.2 9.2 双酚双酚A A型聚碳酸酯型聚碳酸酯化学结构式化学结构式6(2)(2)酯交换法合成酯交换法合成(3)(3)氧化羰基化法合成氧化羰基化法合成(1)(1)光气法合成光气法合成最早法最早法 工业法工业法 产率高产率高;光气剧毒光气剧毒,副产物副产物HClHCl腐蚀性强腐蚀性强,污染环境污染环境腐蚀状况减轻腐蚀状况减轻,无毒无毒;产率较低产率较低工艺简单、原料便宜、无污染工艺简单、原料便宜、无污染;副反应副反应7通常由通常由苯酚苯酚与与丙酮丙酮经经酸性物质酸性物质催化缩合而成,是一种重催化缩合而
5、成,是一种重要化工原料。要化工原料。2.2.双酚双酚A(Bisphenol A;BPA),学名,学名2,22,2双双(4-(4-羟基羟基苯基苯基)丙烷丙烷2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane,亦,亦称称二酚基丙烷二酚基丙烷(disphenylol propane)(disphenylol propane)。83.3.光气光气(Phosgene),学名碳酰氯,学名碳酰氯(Carbonyl chloride)或或氯代甲酰氯氯代甲酰氯(Chloroformyl chloride)。结构式为。结构式为 剧毒剧毒气态
6、物质;极其活泼,极易与多种胺类、醇类及其气态物质;极其活泼,极易与多种胺类、醇类及其它一些化合物反应,生成酮、酯、酸等;遇热分解、遇水它一些化合物反应,生成酮、酯、酸等;遇热分解、遇水发生剧烈反应,产物有很强的腐蚀性。发生剧烈反应,产物有很强的腐蚀性。9PCPC的的合合成成方方法法光气法光气法酯交换法酯交换法二、聚碳酸酯的合成二、聚碳酸酯的合成101.1.酯交换法酯交换法又叫又叫熔融缩聚法熔融缩聚法,在,在碱性催化剂碱性催化剂存在下,由存在下,由双双酚酚A A与与碳酸二苯酯碳酸二苯酯(1 1)在在高温高温、高真空度高真空度条件下,条件下,经经酯交换反应酯交换反应(余压余压6.65kPa;175
7、6.65kPa;175230)230)和和缩聚反应缩聚反应(余压小于余压小于133Pa;295133Pa;295300)300)而生成而生成PCPC的一种工艺的一种工艺过程。过程。112.2.光气法光气法 光气界面缩聚法光气界面缩聚法合成是在合成是在常温常压下,由双酚常温常压下,由双酚A A钠盐与光气钠盐与光气进行进行界面缩聚界面缩聚得到得到PCPC,化学反应式为,化学反应式为 光气溶液缩聚法光气溶液缩聚法是将光气通入双酚是将光气通入双酚A A的的吡啶溶液吡啶溶液中进行。中进行。此法中所用此法中所用吡啶有吡啶有恶臭恶臭、易燃易爆易燃易爆、有一定、有一定毒性毒性、污染环境污染环境,给,给生产操作
8、带来困难,操作人员需要特殊劳动保护,且生产操作带来困难,操作人员需要特殊劳动保护,且吡啶较贵吡啶较贵,溶,溶剂及沉淀剂需分离回收,致使过程复杂,经济性差剂及沉淀剂需分离回收,致使过程复杂,经济性差。故。故该法处于该法处于被限制发展的状况被限制发展的状况。121 1、PCPC的结构的结构 目前,具有工业价值的目前,具有工业价值的PCPC是芳香族是芳香族PCPC难以弯曲。刚性难以弯曲。刚性,机械强度、,机械强度、耐热性、耐化学药品性、耐候性耐热性、耐化学药品性、耐候性和尺寸稳定性和尺寸稳定性,在有机溶剂中,在有机溶剂中的溶解性和吸水性的溶解性和吸水性。柔顺性柔顺性,易于发生,易于发生分子内旋转,加
9、大分子内旋转,加大溶解性和吸水性溶解性和吸水性极性较大,分子链中较薄弱部极性较大,分子链中较薄弱部分。易水解断裂,易溶于极性分。易水解断裂,易溶于极性有机溶剂,电绝缘性能有机溶剂,电绝缘性能 。结构对称结构对称三、聚碳酸酯的结构与性能三、聚碳酸酯的结构与性能13 刚性相当大的刚性相当大的PCPC分子链及相互间较大引力使分子链及相互间较大引力使彼彼此缠结不易解除,分子链间相对滑动困难此缠结不易解除,分子链间相对滑动困难;聚合物在外力作用下聚合物在外力作用下不易变形,尺寸稳定性提不易变形,尺寸稳定性提高高;大分子链大分子链取向困难,结晶不易,无定形态取向困难,结晶不易,无定形态;外力强迫取向后,分
10、子链不易松弛,外力强迫取向后,分子链不易松弛,PCPC制品内制品内的残留内应力难以自行消除。的残留内应力难以自行消除。14(2)PC(2)PC的凝聚态结构特点的凝聚态结构特点易形成长而硬的易形成长而硬的原纤维状结构原纤维状结构。它们混合交错。它们混合交错地连接组成疏松的网络,使高聚物中存在大量地连接组成疏松的网络,使高聚物中存在大量微空隙微空隙。原纤维内部分子敛集的原纤维内部分子敛集的规整度规整度及及分子间的作用分子间的作用力力都较大,成为一种都较大,成为一种整体性的结构单元整体性的结构单元。当外。当外力作用时,首先是以原纤维为单位开始移动。力作用时,首先是以原纤维为单位开始移动。15聚集态结
11、构不同会给聚集态结构不同会给PCPC树脂带来一些新特点。树脂带来一些新特点。PC PC具有很高的冲击强度?具有很高的冲击强度?原因:原因:由于由于原纤维骨架原纤维骨架在高聚物中的在高聚物中的增强增强作用所作用所致;而聚合物中致;而聚合物中大量微小空隙大量微小空隙的存在又使原纤维的存在又使原纤维骨架在受到冲击作用时能迅速位移以致显示出骨架在受到冲击作用时能迅速位移以致显示出更更高的弹性高的弹性。162 2、PCPC的性能的性能双酚双酚A A型型PCPC是无色或微黄色透明、刚硬、坚韧的是无色或微黄色透明、刚硬、坚韧的固体,微黄色是由于双酚固体,微黄色是由于双酚A A纯度不高所致。透光纯度不高所致。
12、透光率达率达89%89%,无臭无味,密度,无臭无味,密度3 3。硬度大于。硬度大于PMMAPMMA,表,表面不易划伤。面不易划伤。171.1.结晶性结晶性 双酚双酚A A型型PCPC大分子链较僵硬,结晶较困难,一大分子链较僵硬,结晶较困难,一般为般为无定型聚合物无定型聚合物,但分子量较低时有结晶趋势。,但分子量较低时有结晶趋势。结晶时,熔点结晶时,熔点,强度,强度,伸长率,伸长率,同时电绝,同时电绝缘性缘性,溶解性和吸湿性,溶解性和吸湿性。2.2.吸水性吸水性 PC PC大分子链上堆砌了大量大分子链上堆砌了大量苯环苯环且且极性低极性低,其吸水性,其吸水性在通用工程塑料甚至所有热塑性塑料中都是较
13、小的。在通用工程塑料甚至所有热塑性塑料中都是较小的。吸水主要原因:分子中的吸水主要原因:分子中的极性基团极性基团(酯基等酯基等)和和表面表面吸附作用。吸附作用。PCPC的吸水性小,一般不会影响其制品的尺的吸水性小,一般不会影响其制品的尺寸和形状稳定性,因此适于制造寸和形状稳定性,因此适于制造精密精密制品。制品。183.3.力学性能力学性能n力学性能优良,尤其是力学性能优良,尤其是冲击性能冲击性能优异,低温下仍保持优异,低温下仍保持较高力学强度,是一种强韧性材料。在很宽范围内能较高力学强度,是一种强韧性材料。在很宽范围内能保持较好的保持较好的尺寸稳定性尺寸稳定性。n 冲击强度冲击强度非常突出,与
14、非常突出,与GFGF增强酚醛和聚酯玻璃钢相增强酚醛和聚酯玻璃钢相当。当。n 拉伸应力拉伸应力-应变曲线属应变曲线属硬硬而而韧韧类型,拉伸过程中产生类型,拉伸过程中产生明显的明显的屈服点屈服点,强度很高,强度很高,断裂伸长率断裂伸长率较大。较大。n 耐蠕变性耐蠕变性优于优于PAPA和和POMPOM,尺寸稳定性高,而,尺寸稳定性高,而耐疲劳强耐疲劳强度度较低、较低、缺口敏感性缺口敏感性高、高、耐磨性耐磨性较差较差。n 耐应力开裂性耐应力开裂性较差较差,主要是,主要是PCPC熔体粘度大熔体粘度大,成型时,成型时易产生易产生内应力内应力,内应力使,内应力使分子间力分子间力和和链的缠结数链的缠结数减少,
15、减少,在外力作用下,在外力作用下,承受点减少承受点减少,易断裂。,易断裂。增加分子量增加分子量有有利于改善应力开裂性能。利于改善应力开裂性能。194.4.光学性能和耐辐射性光学性能和耐辐射性 PC PC无色透明,透光性高,无色透明,透光性高,透光率透光率大于大于87%87%,最高可,最高可达达90%90%以上;以上;折射率折射率随温随温度的变化呈直线关系。由度的变化呈直线关系。由于折射率高,韧性高,适于折射率高,韧性高,适宜制作宜制作精密光学精密光学仪器。仪器。PC PC的的耐辐射性能欠佳,耐辐射性能欠佳,高剂量辐射会使高剂量辐射会使PCPC薄膜的薄膜的高温机械强度明显下降。高温机械强度明显下
16、降。PC材料不变形监视窗材料不变形监视窗205.5.化学性能化学性能n PCPC具具有有一一定定的的耐耐化化学学药药品品性性,对对有有机机酯酯、稀稀无无机酸、盐类、油、脂肪烃及醇机酸、盐类、油、脂肪烃及醇都比较稳定;都比较稳定;n 不不耐耐稀稀碱碱、浓浓酸酸、王王水水、氯氯烃烃、胺胺、酮酮、酯酯、芳芳烃烃及及糠糠醛醛等等。酯酯基基存存在在使使PCPC较较容容易易溶溶于于极极性性有有机机溶剂。溶剂。n 常用的溶剂是二氯甲烷、三氯甲烷和四氯乙烷。常用的溶剂是二氯甲烷、三氯甲烷和四氯乙烷。216.6.热性能热性能n PCPC具有很高的耐热性能和耐寒性具有很高的耐热性能和耐寒性。长期使用温长期使用温度
17、度可在可在-100-100130130范围内,脆化温度范围内,脆化温度-100-100,甚至在甚至在-180-180的低温下,仍具有一定韧性。的低温下,仍具有一定韧性。n PCPC无明显熔点无明显熔点,220220230230呈熔融状态,比通呈熔融状态,比通用塑料的熔点高得多。用塑料的熔点高得多。PCPC在在320320以下很少降解,以下很少降解,330330340340出现降氧和热降解。出现降氧和热降解。227.7.电性能电性能nPCPC的的分分子子极极性性小小,T Tg g高高,吸吸水水性性低低,因因此此具具有有优优良的电绝缘性能良的电绝缘性能,但比非极性的聚合物差。,但比非极性的聚合物差
18、。n在在较较宽宽的的温温度度范范围围和和潮潮湿湿条条件件下下,仍仍可可保保持持较较优优异异的的电电性性能能,如如介介电电常常数数和和介介电电损损耗耗角角正正切切在在室室温温至至125125范范围围内内几几乎乎不不变变;在在120120加加热热后后,电电性性能能也也基基本本保保持持不不变变;在在-40-40-120-120的的低低温温下下,体积电阻率仅比常温下稍有降低体积电阻率仅比常温下稍有降低238.8.稳定性稳定性 PC PC加工温度高加工温度高(300(300或更高或更高),在存在,在存在水、铁或残余水、铁或残余碱碱等杂质的情况下,树脂易变黄,分子量降低。碱的等杂质的情况下,树脂易变黄,分
19、子量降低。碱的存在会引起变黄、支化和交联。存在会引起变黄、支化和交联。PC PC吸水性高于聚烯烃,但吸水性高于聚烯烃,但不影响尺寸稳定性不影响尺寸稳定性。一般。一般PCPC吸水率吸水率0.15%0.15%,2525是吸水率是吸水率0.34%0.34%,100100时为时为0.48%0.48%。能耐。能耐6060热水,在热水,在更高温度水中易开裂更高温度水中易开裂。树脂。树脂中杂质可以与水反应,降低机械性能。中杂质可以与水反应,降低机械性能。24 PC PC耐候性较好耐候性较好,对,对热、空气、臭氧热、空气、臭氧稳定性很好。制品稳定性很好。制品在室外暴露在室外暴露1 1年,力学性能基本不变。但较
20、长时间暴露于年,力学性能基本不变。但较长时间暴露于紫外光紫外光时,会因时,会因光氧化反应光氧化反应而发黄、降解、变脆。故常而发黄、降解、变脆。故常加入加入光稳定剂、热稳定剂光稳定剂、热稳定剂等以改善其性能。等以改善其性能。9.9.耐老化性和阻燃性耐老化性和阻燃性 PC PC可燃,燃烧时火焰呈淡黄色,离开火可燃,燃烧时火焰呈淡黄色,离开火焰后立即自动熄灭。焰后立即自动熄灭。25四、四、PCPC的物理改性的物理改性 在在复合改性复合改性中,单纯利用填料进行中,单纯利用填料进行填充改性填充改性的方法很少使用,所以目前的方法很少使用,所以目前主要集中在增强主要集中在增强和共混改性和共混改性方面,尤其是
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