化工领域的新材料-一PC (聚碳酸酯).docx

化工领域的新材料-一PC (聚碳酸酯)-、什么是聚碳酸酯?聚碳酸酯是一类分子主链中含有一[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英文名Polycarbonate^简称PCO二.分类.(聚碳酸酯是分子主链中含有一[O・R・O・CO]—链节的热塑性树 脂) 按分子结构中所带酯基不同分为:(1) •脂肪族聚碳酸酯(2 ) •脂肪族聚碳酸酯(3 ) •脂肪■芳香族聚碳酸酯(4) •芳香族聚碳酸酯三、性质C热变形1 •物性：密度:1・1&1・22g/cE3线膨胀率:3・8x 10^5crrVo温度：135C低温45C聚碳酸酯无色透明,耐热,抗冲击,阻燃BI级f在普通使用温度内 都有良好的机械性能同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比,聚碳酸酯的耐冲击性能好,折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具UL94V・0级阻燃性能但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低,并可通过本体聚 合的方法生产大型的器件2•化性:聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯类，碳酸本身并不稳定f但其衍生 物（如光气，尿素,碳酸盐,磧酸酯）都有一定的稳定性聚礁酸醋耐弱酸,耐弱碱,耐中性油不耐紫外光,不耐强碱pc材料具有阻燃性,耐磨。

抗氧化性PC是一种线型磧酸聚酯,分子中磧酸基团与另一些基团交替排列， 这些基团可以是芳香族，可以是脂肪族,也可两者皆有双酚A型PC是 最壺要的工业产品几乎是无色的玻璃态的无定形聚合物,有很好的光学 性PC高分子最树脂有很高的韧性,悬臂梁缺口冲击强度为60（b900|/m,未填充牌号的热变形温度大约为130 C ,玻璃纤维增强后 可使这个数值增加10 Co PC的弯曲模量可达2400MPa以上r树脂可加工制成大的刚性制品低于100 C时，在负载下的蠕变率很低PC耐水解性差,不能用于重复经受高压蒸汽的制品PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高f对缺口敏感f耐有机化学品性,耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄和其他树脂一样,PC容易受某些有机溶剂的浸浊四、主要性能比机械性能：强度高.耐疲劳性.尺寸稳定、蠕变也小（高温条件下也极 少有变化）;b.耐热老化性：增强后的UL温度指数达（户外长期老化性也很好）;G耐溶剂性：无应力开裂;Ck对水稳定性：高温下遇水易分解（高温高湿环境下使用需谨慎）;R电气性能:仁绝缘性能:优良（潮湿.高温也能保持电性能稳定，是制造电 子.电气零件的理想材料）；2.介电系数3032 3.耐电弧性:120s;f、成型加工性:普通设备注塑或挤塑。

五. 主要优点具高强度及弹性系数.高冲击强度.使用温度范围广;高度透明性及自由染色性;成形收缩率低.尺寸稳定性良好;耐疲劳性佳;耐候性佳;电气特性优;7、无味无臭对人体无害符合卫生安全八、生产工艺工业上应用的聚碳酸酯主要由双酚A和光气来合成,其主链含有苯 环和四取代的季碳原子，刚性和耐热性增加f TmF26S270C fLUTg= 149C ,可在15130C内保持良好地力学性能,抗冲性能和透明性 特好，尺寸稳定，耐蠕变，性能优于涤纶聚酯，是重要的工程塑料 但聚碳酸酯易应力开裂,受热时易水解，加工前应充分干燥1 •溶液光气法溶液光气法的工艺路线为：光气+双酚A(BPA)tPC以光气和双酚 A为原料，在碱性水溶液和二氯甲烷(或二氯乙烷)溶剂中进行界面缩 聚r得到的PC胶液经洗涤、沉淀.干燥、挤出造粒等工序制得PC 产品此工艺经济性较差，且存在环保问题，缺乏竟争力2. 界面缩聚光气法界面缩聚光气法是目前工业上应用较为广泛的工艺,其与溶液光气 法的主要不同在于：双酚首 先与氢氧化钠溶液反应生成双酚A钠 盐f后加入二氯甲烷,通入光气r使物料在界面上聚合f生成低分量 PCf然后经缩聚分离得到高分子量PC产品。

此工艺路线技术成熟f 产品质量高f不用脱除溶剂,成本较低,适合大规模和连续生产,而 且产品纯净.易加工、分子畳高,能满足各种用途性能要求f在PC 生产工艺中占绝对优势,目前世界上约有90%的PC生产采用该工艺3. 酯交换熔融缩聚法酯交换熔融缩聚法的工艺路线分为两步：①光气+苯酚TDPC ；②DPC+BPAtPC ,简称酯交换法f又称本体聚合法f也是一 种间接光气法工艺苯酚经光气法反应生成碳酸二苯酯(D PC),然后在高温.高真空和 微量卤化锂或氢氧化锂等催化剂和添加剂存在下与双酚A进行酯交 换反应生成低聚物,再进一步缩聚制得PC产品该工艺流程短,无 溶剂，全封闭，无污染，生产成本略低于光气法，但产品光学性能较 差,催化剂易污染，副产品难以去除,加工困难,应用范围有限f再 加上搅拌.传热等问题的限制,难以实现大吨位工业化生产4. 非光气酯交换熔融缩聚法(全非光法)非光气酯交换熔融缩聚法因工艺过程中彻底不使用光气,是在酯 交换法生产工艺的基础上开发成功f属绿色环保工艺路线，又称全非 光法其生产工艺也分为两步：①酯交换法合成DPC :苯酚+DMC tDPC ；②DPC+BPAtPC首先f以碳酸丙烯酯与甲醇酯交换生产 碳酸二甲酯(DMC)；其次，苯酚和DMC反应首先生成甲基苯基碳酸 酯(MPC),然后MPC和苯酚进一步反应生成D PC ,同时MPC发生歧 化反应也生成DPCO得到非光法DPC后，在熔融状态下与双酚A进 行酯交换、缩聚制得PC产品。

该法与光气法及酯交换法相比，有以 下优点：①不使用剧毒的光气和溶剂二氯甲烷，无脱溶剂和水洗脱盐 工序，流程简单，大大降低了对环境的污染；②产品质量高，聚碳透 明度可达98% ,达到光学级聚碳酸酯性能指标，可用来制造光盘类光 电子产品；③副产品甲醇和苯酚可循环使用，降低原料成本目前世界各大聚碳酸酯公司已先后建立起了非光气酯交换法的工业装置根据生成碳酸二甲酯所采用的原料的不同，分别有GE公 司以甲醇.一氧化碳和氧气为原料#经氧化.梭基化等反应制成DMC；日本旭化成公司开发的非光气酯交换法有独特的创意f使用二氧化碳.环氧乙烷(E0)和双酚A(BPA)作为主要原料生产聚碳酸酯 (PC),副产乙二醇(EG)O该工艺既不使用光气,也不使用二氯甲烷, 产生很少的废物,是一项污染小的新工艺，该工艺已用于台湾旭化成 奇美聚碳酸酯装置r生产能力已达到65万吨/年七、主要应用聚碳酸酯板材具有良好的透光性,抗冲击性，耐紫外线辐射及其 制品的尺寸稳定性和良好的成型加工性能,使其比建筑业传统使用的 无机玻璃具有明显的技术性能优势中国建有聚碳酸酯建材中空板生 产线20余条,年需用聚碳酸酯7万t左右，到2005年达到14万匸聚碳酸酯具有良好的抗冲击.抗折叠汽车制造业热畸变性能，而且耐候性好.硬度 高,因此适用于生产轿车和轻型卡车 的各医疗级PC料制作成的注射器 种零部件f其主要集中在照明系统. 仪表板.加热板.除霜器及聚碳酸酯 合金制的保险杠等。

根据发达国家数据,聚碳酸酯在电子电气.汽车 制造业中使用比例在40%~50% r中国在该领域的使用比例只占10%左右，电子电气和汽车制造业是中国迅速发展的支柱产业,未来这些 领域对聚碳酸酯的需求量将是巨大的预计2005年中国汽车总量达300多万辆,需求畳达到3万t,因而聚碳酸酯在这一领域的应用是极有拓展潜力的折叠医疗器械IIE由于聚碳酸酯制品可经受蒸汽.清洗剂.加热和大剂畳辐射消毒,且 不发生变黄和物理性能下降,因而被广泛应用于人工肾血液透析设备 和其他需要在透明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中如 生产高压注射器.外科手术面罩.一次性牙科用具.血液分离器等航天随着航空.航天技术的迅速发展，对飞机和航天器中各部件的要求 不断提高，使得PC在该领域的应用也日趋增加据统计，仅一架波 音型飞机上所用聚碳酸酯部件就达2500个,单机耗用聚碳酸酯约2 吨而在宇宙飞船上则采用了数百个不同构型并由玻璃纤维增强的聚 碳酸酯部件及宇航员的防护用品等折叠包装领域在包装领域出现的新增长点是可重复消毒和使用的各种型号的储水 瓶由于聚碳酸酯制品具有质量轻r抗冲击和透明性好f用热水和腐 蚀性溶液洗涤处理时不变形且保持透明的优点，一些领域PC瓶已完 全取代玻璃瓶。

据预测,随着人们对饮用水质量更视程度的不断提 高，聚碳酸酯在这方面的用畳增长速度将保持在10%以上，预计到 2005年将达到6万匚折叠电子电器由于聚碳酸酯在较宽的温、湿度范围内具有良好而恒定的电绝缘性, 是优良的绝缘材料同时，其良好的难燃性和尺寸稳定性，使其在电 子电器行业形成了广阔的应用领域聚磧酸酯树脂主要用于生产各种 食品加工机械,电动工具外壳.机体、支架、冰箱冷冻室抽屉和真空 吸尘器零件等而且对于零件精度要求较高的计算机、视频录像机和 彩色电视机中的更要零部件方面,聚碳酸酯材料也显示岀了极高的使 用价值折叠光学透镜聚碳酸酯以其独特的高透光率.高折射率.高抗冲性.尺寸稳定性及 易加工成型等特点,在该领域占有极其重要的位置采用光学级聚碳 酸配制作的光学透镜不仅可用于照相机、显微镜、望远镜及光学测试 仪器等,还可用于电影投影机透镜.复印机透镜.红外自动调焦投影 仪透镜、激光束打印机透镜，以及各种棱镜、多面反射镜等诸多办公 设备和家电领域,其应用市场极为广阔聚碳酸酯在光学透镜方面的 另一重要应用领域便是作为儿童眼镜.太阳镜和安全镜和成人眼镜的 镜片材料世界眼镜业聚碳酸酯消费量年均增长率一直保持在20%以 上f显示出极大的市场活力。

折叠光盘随着信息产业的崛起,由光学级聚碳酸酯制成的光盘作为新一代音像信息存储介质，正在以极快的速度迅猛PC料制作成的光盘发展聚碳酸酯以其优良的性能特点因而成为世界光盘制造业的主要原荣斗世界光盘制造业所耗聚碳酸酯量已超过聚碳酸酯整体消费量的20% r 其年均增长速度超过10%o中国光盘产置增长迅速f据国家新闻出版 总署公布的数字,2002年全国共有光盘生产线748条f年耗光学级聚 碳酸酯约8万吨f且全部进口因而聚碳酸酯在光盘制造领域的应用 前景是极为广阔的。