高分子材料课件-2.7聚碳酸酯.ppt

1、第二章第二章 热塑性塑料热塑性塑料第七节第七节 聚碳酸酯聚碳酸酯n n7.1 聚碳酸酯的定义和聚合n n7.2 聚碳酸酯的结构（重点重点）n n7.3 聚碳酸酯的性能（重点重点）n n7.4 聚碳酸酯的改性与应用7.1 聚碳酸酯的定义与聚合聚碳酸酯的定义与聚合 定义定义 分子主链中含有碳碳酸酸酯酯基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。R R代表二羟基化合物的主体部分，代表二羟基化合物的主体部分，R R可以属于脂可以属于脂肪族、脂环族、芳香族或脂肪肪族、脂环族、芳香族或脂肪-芳香族。迄今最普芳香族。迄今

2、最普遍的是遍的是双酚双酚双酚双酚A A型聚碳酸酯型聚碳酸酯型聚碳酸酯型聚碳酸酯。PC的聚合的聚合 n n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.光气法光气法光气法光气法：目前约目前约9090的的PCPC用用该法合成。该法合成。双酚双酚双酚双酚A A4,4-4,4-二羟二羟二羟二羟-2-2，2-2-二苯基丙烷二苯基丙烷二苯基丙烷二苯基丙烷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的的PCPC2.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的的PCPC

3、。不不使使用用溶溶剂剂、也也不不使使用用有有毒毒的的光光气气、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合合成的一个发展方向成的一个发展方向。7.2 聚碳酸酯的结构聚碳酸酯的结构 链结构链结构苯环苯环苯环苯环刚性基团刚性基团刚性基团刚性基团 醚氧醚氧醚氧醚氧键键键键提高提高提高提高链柔性链柔性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型的聚碳酸酯是刚性较强的型的聚碳酸酯是刚性较强的型的聚碳酸酯是刚性较

4、强的型的聚碳酸酯是刚性较强的分子链。分子链。分子链。分子链。TgTg150150o oC C。聚集态结构聚集态结构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n nPC的是有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

5、组成的无定形高分子材料。n n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。纤维原结构纤维原结构纤维原结构纤维原结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7.3 聚碳酸酯的性能聚碳酸酯的性能 基本特征基本特征n n聚碳酸酯为透明的硬而韧的颗粒。n n可见光透光率接近90%。n n密度为1.2g.cm-3。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PVCPVCPSPSPAPAPTFEPTFEPCPC聚碳酸酯是硬而聚碳酸酯是硬而聚碳酸酯是硬而聚碳酸酯是硬而韧的高聚物韧的高聚物韧的高聚物韧的高聚物：其抗其抗

6、拉、抗弯、抗压强度拉、抗弯、抗压强度和硬度较高。和硬度较高。PCPC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最最最最好好好好的的的的塑塑塑塑料。料。料。料。n n为什么PC会具有高抗冲击性能？n n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

7、身的变形也也吸收冲击能量吸收冲击能量PCPC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 热性能热性能n n具有较好的耐热性和耐寒性，可以在-100130oC范围内使用；n n强度随温度的变化较小；n n线膨胀系数较小；n n导热性在聚合物中居中。电性能电性能n nPC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。n nPC吸水率小、Tg高，在很宽的温度范围在很宽的温度范围和潮湿的条件下可保持良好的电性能和潮湿的条件下可保持良好的电性能。n nPC的介电常数在教宽范围内保持不变，适合做电容器。n nPC的电性能优良。的电

8、性能优良。耐化学药品性耐化学药品性PC的耐化学药品性一般一般；n n常温下耐水、脂肪烃类、油类、醇类；n n酮类、芳香烃类、酯类可使之溶胀；n n极性有机溶剂可以溶解PC；n nPC在与一些溶剂接触时会产生应力开裂应力开裂；n n在高温下，PC容易水解，耐沸水性不好耐沸水性不好。n n不耐碱不耐碱，稀氢氧化钠、稀氨水可使之水解。耐候性耐候性n nPC分子主链上无仲、叔碳原子，抗氧化抗氧化性强性强，n n无双键、具有良好的耐臭氧性良好的耐臭氧性；n n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；n nPC对紫外光有很强紫外光有很强的吸收作用。加工性能加工性能n nP

9、C分子链刚性大，熔体黏度高熔体黏度高；n nPC的熔体更接近牛顿流体，提高温度比提高温度比增大压力更能降低熔体黏度增大压力更能降低熔体黏度；n nPC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即使微量的水分也要在加工前尽量去除去除（含水率要0.02）；n n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。n nPC的分子链刚硬，成型冷却后易残余很很大的内应力大的内应力。n n降低内应力的方法：提高熔体温度提高熔体温度、提提高模具温度高模具温度、制品成型后热处理制品成型后热处理。n nPC是无定形聚合物，其制品的尺寸稳定性较好。n nPC

10、与金属的黏附性很强，生产结束后应生产结束后应趁热清理料筒趁热清理料筒。7.4 聚碳酸酯的改性与应用聚碳酸酯的改性与应用 改性改性PC的缺点：的缺点：n n制品残余内应力大、不耐溶剂、高温易水解；不耐磨损。1.纤维增强纤维增强PC：玻璃纤维、碳纤维等玻璃纤维、碳纤维等n n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合金合金n nPC/PE合金：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，但耐热性耐热性会降低。n nPC/ABS合金：合金：ABS含量不超过30，提高加工流动性，但力学性能和耐热

11、性下降。应用应用耐热性耐热性透明透明抗抗冲击冲击电电绝缘性绝缘性大型灯罩、防护玻璃、照相器材、眼科用玻璃大型灯罩、防护玻璃、照相器材、眼科用玻璃飞机坐舱玻璃，天窗。飞机坐舱玻璃，天窗。纯净水、矿泉水筒、热水瓶、透明餐具纯净水、矿泉水筒、热水瓶、透明餐具纯净水、矿泉水筒、热水瓶、透明餐具纯净水、矿泉水筒、热水瓶、透明餐具电子电器的零部件、薄膜制造电容器、录电子电器的零部件、薄膜制造电容器、录电子电器的零部件、薄膜制造电容器、录电子电器的零部件、薄膜制造电容器、录音、录像带音、录像带音、录像带音、录像带VCDVCD、DVDDVD光盘。光盘。光盘。光盘。高强度高强度纤维增强纤维增强PCPC具有具有与金属材料类似与金属材料类似的力学性能的力学性能制造承载的机械零部件制造承载的机械零部件制造承载的机械零部件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n n比较造成PE、PS和PC容易发生应力开裂原因的异同点。n n分析PC具有高抗冲击性能的原因。