聚碳酸酯，英文名Polycarbonate, 簡稱PC。

 

PC是一種無定型、無臭、無毒、高度透明的無色或微黃色熱塑性工程塑料，具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，尤其是耐沖擊性優(yōu)異，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度高;蠕變性小，尺寸穩(wěn)定。

 

具有良好的耐熱性和耐低溫性，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的力學(xué)性能，尺寸穩(wěn)定性，電性能和阻燃性，可在 -60~120℃下長期使用；無明顯熔點(diǎn)，在 220-230℃呈熔融狀態(tài)；由于分子鏈剛性大，樹脂熔體粘度大；吸水率小，收縮率小，尺寸精度高，尺寸穩(wěn)定性好，薄膜透氣性小；屬自熄性材料；對光穩(wěn)定，但不耐紫外光，耐候性好。

耐油、耐酸、不耐強(qiáng)堿、氧化性酸及胺、酮類，溶于氯化烴類和芳香族溶劑，長期在水中易引起水解和開裂，缺點(diǎn)是因抗疲勞強(qiáng)度差，容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，抗溶劑性差，耐磨性欠佳。

 

PC塑料的工藝特點(diǎn)如下：

 

①屬無定型塑料，Tg為149～150℃;Tf為215～225℃;成型溫度為250～310℃;相對平均分子質(zhì)量為2～4萬。

 

②熱穩(wěn)定性較好，并隨相對分子質(zhì)量的增大而提高。

 

③流變特性接近牛頓液體，表觀粘度受溫度的影響較大，受剪切速率的影響較小，隨相對平均分子質(zhì)量的增大而增大。無明顯的熔點(diǎn)，熔體粘度較高。PC分子鏈中有苯環(huán)，所以，分子鏈的剛性大。

 

④PC的抗蠕變性好，尺寸穩(wěn)定性好;但內(nèi)應(yīng)力不易消除。

 

⑤PC高溫下遇水易降解，成型時要求水分含量在0.02%以下。

 

⑥制品易開裂。

 

聚碳酸酯的成型工藝

 

在成型前，PC樹脂必須進(jìn)行充分干燥。干燥方法可采用沸騰床干燥(溫度120～130℃，時間1～2h)、真空干燥(溫度110℃，真空度96kPa以上、時間10～25h)、熱風(fēng)循環(huán)干燥(溫度120～130℃，時間6h以上)。

 

為防止干燥后的樹脂重新吸濕，應(yīng)將其置于90℃的保溫箱內(nèi)，隨用隨取，不宜久存。成型時料斗必須是密閉的，料斗中應(yīng)設(shè)有加熱裝置，溫度不低于100℃、對無保溫裝置的料斗，一次加料量最好少于半小時的用量，并要加蓋蓋嚴(yán)。

 

判斷干燥效果的快速檢驗(yàn)法，是在注塑機(jī)上采用“對空注射”。如果從噴嘴緩慢流出的物料是均勻透明、光亮無銀絲和氣泡的細(xì)條時，則為合格。此法對一般塑料均適用。

 

PC的熔體粘度比PA、PS、PE等大得多，流動性較差。熔體的流動特性接近于牛頓流體，熔體粘度受剪切速率影響較小，而對溫度的變化十分敏感，因此，成型時只要調(diào)節(jié)加工溫度，就能有效地控制PC的表現(xiàn)粘度。

 

成型溫度的選擇與樹脂的相對平均分子質(zhì)量及其分布、制品的形狀與尺寸、注塑機(jī)的類型等有關(guān)，一般控制在250～310℃范圍內(nèi)。注塑用料，宜選用相對平均分子質(zhì)量稍低的樹脂，MFR為5～7g/10min;對形狀復(fù)雜或薄壁制品。成型溫度應(yīng)偏高，為285～305℃;而厚壁制品，成型溫度稍低，為250～280℃。不同的注塑機(jī)，成型溫度也不一樣。

 

螺桿式為260～285℃，柱塞式為270～310℃。料筒溫度的設(shè)定是用前高后低的方式，靠近料斗一端的后料筒溫度要控制在PC的軟化溫度以上，即大于230℃，以減少物料阻力和注射壓力損失。

 

盡管提高成型溫度有利熔體充模。但不能超過230℃，否則，PC會發(fā)生降解，使制品顏色變深，表面出現(xiàn)銀絲、暗條、黑點(diǎn)、氣泡等缺陷，同時，物理力學(xué)性能也會顯著下降。

 

噴嘴溫度為260～310℃，兩種類型的注塑機(jī)噴嘴的溫度控制有所不同。

 

模具溫度對制品的力學(xué)性能影響很大。隨著模溫的提高.料溫與模溫間的溫差變小，剪切應(yīng)力降低，熔體可在模腔內(nèi)緩慢冷卻，分子鏈得以松弛，取向程度減小，從而減少了制品的內(nèi)應(yīng)力，但制品的沖擊強(qiáng)度、伸長率顯著下降，同時會出現(xiàn)制品脫模困難。

 

脫模時易變形，并延長了成型周期，降低生產(chǎn)效率;而模溫較低，又會使制品的內(nèi)應(yīng)力增加。因此，必須控制好模溫。通常，PC的模溫為80～120℃。普通制品控制在80～100℃，而對于形狀復(fù)雜、薄壁及要求較高的制品，則控制在100～120℃，不允許超過其熱變形溫度。

 

成型PC厚壁制品時，模具溫度的控制顯得特別重要。例如，在成型簡支梁沖擊試驗(yàn)樣條(厚度為10mm)時，如果模具不進(jìn)行控制溫度，則成型的樣條內(nèi)部縮孔很多，也很大。

 

此時，模具如果沒有設(shè)置加熱裝置，則可采用簡易的方法將模具主流道加熱。該簡易的方法就是在一根鐵絲上系上棉花球，蘸上工業(yè)酒精，加熱主流道，這樣，雖不能消除縮孔，但縮孔的數(shù)量大為減少。程度大為減輕。當(dāng)然.這是一種沒有辦法的辦法，是一種土辦法，不推薦使用。因?yàn)檫@樣，容易使模具主流道變形和氧化。

 

盡管注塑時注射壓力對熔體強(qiáng)度和流動性影響較小，但由于PC熔體粘度高、流動性較差，因此，注射壓力不能太低，一般控制在80～120MPa，采用柱塞式注塑機(jī)時，注射壓力應(yīng)為100～150MPa;而對于薄壁長流距、形狀復(fù)雜、澆口尺寸較小的制品，為使熔體順利、及時充模，注射壓力要適當(dāng)提高至120～150MPa。

 

保壓壓力大小和保壓時間長短直接影響制品的質(zhì)量。保壓壓力過小，則補(bǔ)縮作用小，制品內(nèi)部會因收縮而形成氣泡，制品表面也會出現(xiàn)凹痕；保壓壓力過大。

 

在澆口周圍易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。

 

保壓時間長，制品尺寸精度高、收縮率低、表面質(zhì)量良好，但增加了制品中的內(nèi)應(yīng)力，延長了成型周期。保壓壓力為80～100 MPa。如前所述方法??用火加熱主流道，延長澆口中熔體的凝固時間，以增加補(bǔ)縮作用。PC注射成型時，可提高背壓壓力。

 

注射速率對制品的性能影響不大。但從成型角度考慮，注射速率不宜太慢，否則進(jìn)入模腔內(nèi)的熔體易冷凝而導(dǎo)致充模不足，即使充滿了，制品表面包易出現(xiàn)波紋、料流痕等缺陷;注射速率也不宜太快，以防裹入空氣和出現(xiàn)熔體破裂現(xiàn)象。生產(chǎn)中，一般采用中速或慢速，最好采用多級注塑。注塑時，速度沒定為慢→快→慢，這樣可大大提高制品質(zhì)量。

 

螺桿轉(zhuǎn)速不可太高，一般為30～60 r/min。嵌件需預(yù)熱到200℃，至少也要有120℃，一般為110～130℃。再生料的再生次數(shù)不超過3次，用量為20%左右。

 

PC是透明性塑料，成型時一般不推薦使用脫模劑，以免影響制品透明度。對脫模確有困難的制品，可使用硬脂酸或硅油類物質(zhì)作脫模劑，但用量要嚴(yán)格控制。

 

PC制品中應(yīng)盡量避免使用金屬嵌件。若確需使用金屬嵌件時，則必須先把金屬嵌件預(yù)熱至200℃左右后，再置人模腔中進(jìn)行注塑，這樣可避免因膨脹系數(shù)的懸殊差別，在冷卻時發(fā)生收縮不一致而嚴(yán)生較大的內(nèi)應(yīng)力，使制品開裂。

 

減小內(nèi)應(yīng)力的方法，除了在制品造型設(shè)計(jì)時避免缺口、銳角、厚薄懸殊以及采用正確的成型工藝參數(shù)等外，最好是對制品進(jìn)行熱處理，熱處理溫度控制在125～135℃(樹脂Tg以下10～20℃)，處理時間為2h左右，制品越厚處理時間越長。一般壁厚小于5mm的制品，時間為8h;大于20mm的制品、時間為24h。

 

制品的內(nèi)應(yīng)力大小可通過偏振光檢驗(yàn)法和溶劑浸漬法。偏振光檢驗(yàn)法適用各種透明制品，它是利用PC的透明性，把制品置于偏振光鏡片之間，從鏡上觀察制品表面彩色光帶面積，以彩色光帶面積的大小來確定制品內(nèi)應(yīng)力大小，如果觀察到的彩包光帶面積大，說明制品內(nèi)應(yīng)力大。

 

溶劑浸漬法是工廠中普遍采用的一種檢測手段，該法是將PC制品浸入某些溶劑(如苯、四氯化碳、環(huán)己烷、乙醇、甲醇等)之中，以制品發(fā)生開裂破壞所需的時間，來判斷應(yīng)力的大小，時間越長則應(yīng)力越小。如果浸漬5～15 s就開裂，說明內(nèi)應(yīng)力很大;如果浸漬1～2min不出現(xiàn)裂紋，說明內(nèi)應(yīng)力很小，這種制品在使用過程一般不會開裂。

 

聚碳酸酯的應(yīng)用 

 

PC可注塑、擠出、模壓、吹塑、熱成型、印刷、粘接、涂覆和機(jī)加工，最重要的加工方法是注塑。

 

成型之前必須預(yù)干燥，水分含量應(yīng)低于0.02%，微量水份在高溫下加工會使制品產(chǎn)生白濁色澤，銀絲和氣泡，PC在室溫下具有相當(dāng)大的強(qiáng)迫高彈形變能力。沖擊韌性高，因此可進(jìn)行冷壓，冷拉，冷輥壓等冷成型加工。擠出用PC分子量應(yīng)大于3萬，要采用漸變壓縮型螺桿，長徑比1：18~24，壓縮比1：2.5，可采用擠出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高質(zhì)量，高透明瓶子。

 

PC合金種類繁多，改進(jìn)PC熔體粘度大(加工性)和制品易應(yīng)力開裂等缺陷，PC與不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。

 

具體有PC/ABS合金，PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/彈性體共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有兩種材料性能優(yōu)點(diǎn)，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要貢獻(xiàn)高耐熱性，較好的韌性和沖擊強(qiáng)度，高強(qiáng)度、阻燃性， ABS則能改進(jìn)可成型性，表觀質(zhì)量，降低密度。

 

PC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。