2023.12.13

聚碳酸酯（PC）——五大工程塑料之首

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聚碳酸酯（英文簡稱PC）是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物

，根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族

、芳香族、脂肪族－芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族－芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低

，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用

。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲得了工業(yè)化生產(chǎn)

。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性

，已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。

聚碳酸酯的合成

聚碳酸酯是一種強(qiáng)韌的熱塑性樹脂

，其名稱來源于其內(nèi)部的-CO3基團(tuán)

。可由雙酚A和氧氯化碳（COCl2）合成?div id="jfovm50" class="index-wrap">，F(xiàn)較多使用的方法為熔融酯交換法即雙酚A和碳酸二苯酯通過酯交換和縮聚反應(yīng)合成

。

雙酚A和碳酸二苯酯反應(yīng)原理：

聚碳酸的性能

化學(xué)性質(zhì)

聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯類，碳酸本身并不穩(wěn)定

，但其衍生物（如光氣

，尿素，碳酸鹽

，碳酸酯）都有一定穩(wěn)定性

。

按醇結(jié)構(gòu)的不同，可將聚碳酸酯分成脂族和芳族兩類

。

脂族聚碳酸酯

。如聚亞乙基碳酸酯，聚三亞甲基碳酸酯及其共聚物

，熔點(diǎn)和玻璃化溫度低

，強(qiáng)度差，不能用作結(jié)構(gòu)材料

；但利用其生物相容性和生物可降解的特性

，可在藥物緩釋放載體，手術(shù)縫合線

，骨骼支撐材料等方面獲得應(yīng)用。

聚碳酸酯耐弱酸

，耐弱堿

，耐中性油。聚碳酸酯不耐紫外光

，不耐強(qiáng)堿

。

PC是一種線型碳酸聚酯

，分子中碳酸基團(tuán)與另一些基團(tuán)交替排列，這些基團(tuán)可以是芳香族

，可以是脂肪族

，也可兩者皆有。雙酚A型PC是最重要的工業(yè)產(chǎn)品

。

PC是幾乎無色的玻璃態(tài)的無定形聚合物

，有很好的光學(xué)性。PC高分子量樹脂有很高的韌性

，懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度為600~900J/m

，未填充牌號的熱變形溫度大約為130°C ，玻璃纖維增強(qiáng)后可使這個(gè)數(shù)值增加10°C

。PC的彎曲模量可達(dá)2400MPa以上

，樹脂可加工制成大的剛性制品。低于100°C 時(shí)

，在負(fù)載下的蠕變率很低

。PC耐水解性差，不能用于重復(fù)經(jīng)受高壓蒸汽的制品

。

PC主要性能缺陷是耐水解穩(wěn)定性不夠高

，對缺口敏感，耐有機(jī)化學(xué)品性

，耐刮痕性較差

，長期暴露于紫外線中會發(fā)黃。和其他樹脂一樣

，PC容易受某些有機(jī)溶劑的侵蝕

。

PC材料具有阻燃性?div id="jfovm50" class="index-wrap">？寡趸?div id="jfovm50" class="index-wrap">。

物理性質(zhì)

密度：1.18－1.22 g/cm^3

線膨脹率：3.8×10^-5 cm/°C

熱變形溫度：135°C 低溫-45°C

聚碳酸酯無色透明，耐熱

，抗沖擊

，阻燃BI級，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī)械性能

。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比

，聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射率高

，加工性能好

，不需要添加劑就具有UL94 V-2級阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相對聚碳酸酯價(jià)格較低，并可通過本體聚合的方法生產(chǎn)大型的器件

。

材料的耐磨性是相對的

，把ABS材料與PC材料做比較的話，那就是PC材料耐磨性比較好

。但是相對于大部分的塑膠材料來看

，聚碳酸酯的耐磨性是比較差的，處于中下水平

，所以一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進(jìn)行特殊處理

。

聚碳酸酯的分類

防靜電PC、導(dǎo)電PC

、加纖防火PC

、抗紫外線耐候PC、食品級PC

、抗化學(xué)性PC

。

聚碳酸酯的應(yīng)用

PC工程塑料的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工業(yè)和電子

、電器工業(yè)

，其次還有工業(yè)機(jī)械零件、光盤

、包裝

、計(jì)算機(jī)等辦公室設(shè)備、醫(yī)療及保健

、薄膜

、休閑和防護(hù)器材等。PC可用作門窗玻璃

，PC層壓板廣泛用于銀行

、使館、拘留所和公共場所的防護(hù)窗

，用于飛機(jī)艙罩

，照明設(shè)備、工業(yè)安全檔板和防彈玻璃

。

PC板可做各種標(biāo)牌

，如汽油泵表盤、汽車儀表板

、貨棧及露天商業(yè)標(biāo)牌

、點(diǎn)式滑動指示器， PC樹脂用于汽車照明系統(tǒng)

，儀表盤系統(tǒng)和內(nèi)裝飾系統(tǒng)

，用作前燈罩

，帶加強(qiáng)筋汽車前后檔板

，反光鏡框

，門框套、操作桿護(hù)套

、阻流板

、PC被應(yīng)用用作接線盒、插座

、插頭及套管

、墊片、電視轉(zhuǎn)換裝置

，電話線路支架下通訊電纜的連接件

，電閘盒、電話總機(jī)

、配電盤元件

，繼電器外殼。PC可做低載荷零件

，用于家用電器馬達(dá)

、真空吸塵器，洗頭器

、咖啡機(jī)

、烤面包機(jī)、動力工具的手柄

，各種齒輪

、蝸輪、軸套

、導(dǎo)規(guī)

、冰箱內(nèi)擱架。PC是光盤儲存介質(zhì)的理想材料

。

PC瓶（容器）透明

、重量輕、抗沖性好

，耐一定的高溫和腐蝕溶液洗滌

，作為可回收利用瓶（容器）。PC及PC合金可做計(jì)算機(jī)架

，外殼及輔機(jī)

，打印機(jī)零件。改性PC耐高能輻射殺菌

，耐蒸煮和烘烤消毒

，可用于采血標(biāo)本器具

、血液充氧器、外科手術(shù)器械

、腎透析器等

、PC可做頭盔和安全帽、防護(hù)面罩

、墨鏡和運(yùn)動護(hù)眼罩

。PC薄膜廣泛用于印刷圖表、醫(yī)藥包裝

、膜式換向器

。

聚碳酸酯的應(yīng)用開發(fā)是向高復(fù)合、高功能

、專用化

、系列化方向發(fā)展，已推出了光盤

、汽車

、辦公設(shè)備、箱體

、包裝

、醫(yī)藥、照明

、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級牌號

。

建材行業(yè)

聚碳酸酯板材具有良好的透光性，抗沖擊性

，耐紫外線輻射及其制品的尺寸穩(wěn)定性和良好的成型加工性能

，使其比建筑業(yè)傳統(tǒng)使用的無機(jī)玻璃具有明顯的技術(shù)性能優(yōu)勢。中國建有聚碳酸酯建材中空板生產(chǎn)線20余條

，年需用聚碳酸酯7萬噸左右

，到2005年達(dá)到14萬噸。

汽車制造業(yè)

聚碳酸酯具有良好的抗沖擊

、抗熱畸變性能

，而且耐候性好、硬度高

，因此適用于生產(chǎn)轎車和輕型卡車的各種零部件

，其主要集中在照明系統(tǒng)、儀表板

、加熱板

、除霜器及聚碳酸酯合金制的保險(xiǎn)杠等。

根據(jù)發(fā)達(dá)數(shù)據(jù)

，聚碳酸酯在電子電氣

、汽車制造業(yè)中使用比例在40%～50%

，中國在該領(lǐng)域的使用比例只占10%左右，電子電氣和汽車制造業(yè)是中國迅速發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)

，未來這些領(lǐng)域?qū)厶妓狨サ男枨罅繉⑹蔷薮蟮?div id="d48novz" class="flower left">

。中國汽車總量多，需求量大

，因而聚碳酸酯在這一領(lǐng)域的應(yīng)用是極有拓展?jié)摿Φ摹?/p>

醫(yī)療器械

由于聚碳酸酯制品可經(jīng)受蒸汽

、清洗劑、加熱和大劑量輻射消毒

，且不發(fā)生變黃和物理性能下降，因而被廣泛應(yīng)用于人工腎血液透析設(shè)備和其他需要在透明

、直觀條件下操作并需反復(fù)消毒的醫(yī)療設(shè)備中

。如生產(chǎn)高壓注射器、外科手術(shù)面罩

、一次性牙科用具

、血液分離器等。

航空航天

隨著航空

、航天技術(shù)的迅速發(fā)展

，對飛9機(jī)和航天器中各部件的要求不斷提高，使得PC在該領(lǐng)域的應(yīng)用也日趨增加

。據(jù)統(tǒng)計(jì)

，僅一架波音型飛機(jī)上所用聚碳酸酯部件就達(dá)2500個(gè)，單機(jī)耗用聚碳酸酯約2噸

。而在宇宙飛船上則采用了數(shù)百個(gè)不同構(gòu)型并由玻璃纖維增強(qiáng)的聚碳酸酯部件及宇航員的防護(hù)用品等

。

包裝領(lǐng)域

在包裝領(lǐng)域出現(xiàn)的新增長點(diǎn)是可重復(fù)消毒和使用的各種型號的儲水瓶。由于聚碳酸酯制品具有質(zhì)量輕

，抗沖擊和透明性好

，用熱水和腐蝕性溶液洗滌處理時(shí)不變形且保持透明的優(yōu)點(diǎn)，一些領(lǐng)域PC瓶已完全取代玻璃瓶

。據(jù)預(yù)測

，隨著人們對飲用水質(zhì)量重視程度的不斷提高，聚碳酸酯在這方面的用量增長速度將保持在10%以上

，預(yù)計(jì)到2005年將達(dá)到6萬噸

。

電子行業(yè)

由于聚碳酸酯在較寬的溫、濕度范圍內(nèi)具有良好而恒定的電絕緣性

，是優(yōu)良的絕緣材料

。同時(shí)，其良好的難燃性和尺寸穩(wěn)定性

，使其在電子電器行業(yè)形成了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域

。

聚碳酸酯樹脂主要用于生產(chǎn)各種食品加工機(jī)械

，電動工具外殼、機(jī)體

、支架

、冰箱冷凍室抽屜和真空吸塵器零件等。而且對于零件精度要求較高的計(jì)算機(jī)

、視頻錄像機(jī)和彩色電視機(jī)中的重要零部件方面

，聚碳酸酯材料也顯示出了極高的使用價(jià)值。

光學(xué)透鏡

聚碳酸酯以其獨(dú)特的高透光率

、高折射率

、高抗沖性、尺寸穩(wěn)定性及易加工成型等特點(diǎn)

，在該領(lǐng)域占有極其重要的位置

。采用光學(xué)級聚碳酸配制作的光學(xué)透鏡不僅可用于照相機(jī)、顯微鏡

、望遠(yuǎn)鏡及光學(xué)測試儀器等

，還可用于電影投影機(jī)透鏡、復(fù)印機(jī)透鏡

、紅外自動調(diào)焦投影儀透鏡

、激光束打印機(jī)透鏡，以及各種棱鏡

、多面反射鏡等諸多辦公設(shè)備和家電領(lǐng)域

，其應(yīng)用市場極為廣闊。

聚碳酸酯在光學(xué)透鏡方面的另一重要應(yīng)用領(lǐng)域便是作為兒童眼鏡

、太陽鏡和安全鏡和成人眼鏡的鏡片材料

。世界眼鏡業(yè)聚碳酸酯消費(fèi)量年均增長率一直保持在20%以上，顯示出極大的市場活力

。

光盤制造業(yè)

隨著信息產(chǎn)業(yè)的崛起

，由光學(xué)級聚碳酸酯制成的光盤作為新一代音像信息存儲介質(zhì)，正在以極快的速度迅猛發(fā)展

。聚碳酸酯以其優(yōu)良的性能特點(diǎn)因而成為世界光盤制造業(yè)的主要原料

。世界光盤制造業(yè)所耗聚碳酸酯量已超過聚碳酸酯整體消費(fèi)量的20%，其年均增長速度超過10%

。中國光盤產(chǎn)量增長迅速

，據(jù)新聞出版總署公布的數(shù)字，2002年全國共有光盤生產(chǎn)線748條

，年耗光學(xué)級聚碳酸酯約8萬噸

，且全部進(jìn)口。因而聚碳酸酯在光盤制造領(lǐng)域的應(yīng)用前景是極為廣闊的

。

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