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文档简介
1、聚碳酸酯(PC) 一、简介 聚碳酸酯是指大分子链由碳酸酯型重复结构单元组成的一类聚合物,英文名称Polycarbonate, 简称PC。 依具体组成不同,PC可分成脂肪族、脂环族和芳香族脂肪-芳香族三类,工程上具有实际应用价值的为芳香族PC,并以产量最大、用途最广的双酚A型PC为主。 PC的突出性能是优异的冲击性和透明性,优良的力学性能和电绝缘材料性,使用温度范围广(-130100ºC),尺寸稳定性高,耐蠕变性高,是一种集刚、硬、韧与一体材料的典型代表。 PC的主要缺点为吸湿性能大、加工易产生气泡及银丝,制件易产生残余内应力、并对缺口敏感性大,耐疲劳性低、磨擦性及耐磨性不好。
2、 df二、结构性能 1PC的结构 PC的分子链中含有多种基团,它所表现的性能为各种基团的综合反映。 亚苯基,提供刚性、力学性能和耐化学稳定性能;湠基,增加刚性;酯基,易吸水、电性差、耐化学稳定差;氧基,赋予韧性。 由于PC大分子主链的刚性和体积效应,使其结晶能力差,基本属于无定性聚合物,具有优异的透明性。 2PC的性能 PC的性能如表1所示。 表1 PC及玻璃纤维PC的性能 性能PC30%玻璃纤维PC 相对密度 吸水率/%0.150.1 成型收缩率/% 拉伸强度/Mpa5666132 拉伸模量/Mpa2100240010000 断裂伸长率/%60120<5 sf弯曲强度/Mpa80851
3、70 弯曲模量/Mpa21002400- 压缩强度/Mpa7580120130 剪切强度/Mpa35- 缺口冲击强度/(KJ/m2)17248 洛氏硬度M80M90 疲劳极限106次/Mpa10.5- 热变形温度(1.82Mpa)/130135146 长期使用温度/110130 线膨胀系数/(x10-5k-1) 热导率W/(MK) 体积电阻率/(cm)2.1×10161.5×1016 介电常数(106Hz)2.93.45 介电损耗角正切值(106Hz)0.00830.0070 介电强度/(kV/mm)1819 耐电弧/s120120 (1)一般性能 PC为透明、呈微黄色或白
4、色硬而韧的树脂,燃烧时发出花果臭味、离火自熄、火焰呈黄色、熔融起泡。 dfsfefefs(2)机械强度 PC的力学性能十分优良,具有刚而韧的优点。其冲击性能是热塑性塑料中好的一种,比PA,POM高三倍之多,接近PF和UP玻璃钢的水平。PC的拉伸强度和弯曲强度都好,并受温度影响小。PC的耐蠕变性优于PA和POM,尺寸稳定性好。 PC的耐应力开裂性差,缺口敏感性高;耐磨性一般,比PA、POM及F4等差,但比PSF、ABS、PMMA等高;疲劳强度低,与其他品种塑料比较如表2所示 表2 106旋转次数时PC同其他塑料耐疲劳强度比较 材料POM布基PFPA6PA66PC氯化聚醚 疲劳强度/MPa3527
5、2221101477.5 (3) 热学性能 PC的耐高低温性好,可在-130130温度范围内使用;热变形温度可达130140,并受载荷的作用小;热导率和线膨胀系数都较小,阻燃性好,属于自熄性能材料。 okimgd(4) 电学性能 PC因属于弱极性聚合物,其绝缘性能一般。但可贵之处在于其电性能在很宽的温度及湿度范围内变化较小,如介电常数和介电损耗角正切值在23125范围内几乎不变。但需注意的是,随PC制品结晶度的提高,其体积电阻率增大。 (5) 环境性能 PC可耐有机酸、稀无机酸、盐、油、脂肪烃及醇类,但不耐氯烃、稀碱、溴水、浓酸、胺类、酮及酯等,可溶于二氯甲烷、二氯乙烷及甲酚等溶剂中。 PC不
6、耐60以上的热水,长期接触会导致应力开裂并失去韧性。PC的耐紫外线性不好,需加入紫外线吸收剂;但PC的耐空气、臭氧性较好。 (6) 光学性能 PC为最优异的光学塑料品种之一,其透光率可达93%之多,折射率为1.587,适于透镜材料PC作为高档光学材料的不足之处为硬度低、耐磨性差;二为双折射高,不易于光学仪器等高精度制品中。 img 三、成型加工 1加工特性 PC的熔体粘度很高,可达103104Pas;其熔体的流变性在低剪切速率下接近牛顿流体,应主要通过温度调节流动性,成型时的冷却、凝固和定型时间短。 PC的刚性大,在加工过程中易产生内应力,因此对成型工艺条件要严格控制。并要进行后处理,处理条件
7、为110120,处理时间视厚度而定,厚度20mm以下8h、厚度20mm以上24h。 PC在成型中对水极为敏感,高温下微量水也会引起分解。因此,加工前一定要干燥处理,使含水量在0.02%以下。具体干燥条件为:温度110120,时间1012 h,料层厚度30mm以下。 PC属于无定型聚合物,成型收缩率低。PC制品不易带金属嵌件,如必须加入,应将嵌件预热导200或更高。 dfsfefefs2加工方法 PC的加工比较容易,可用注塑、挤出及吸塑等方法加工。 (1)注塑 选用相对分子质量为2.73.4万中低粘度PC树脂,料筒温度为前段250300、中段230270、后段220250,喷嘴温度240290,
8、注塑压力40100Mpa,模具温度为80120。 (2)挤出 选用相对分子质量为3.4万以上高低粘度的PC树脂,挤出温度为230300。 (3)吹塑 型坯的成型条件同挤出。吹塑的模聚温度为100120,吹塑压力为0.40.8Mpa。 四、改性品种 聚碳酸酯塑料的改性品种主要为增强PC和PC合金两类。 1增强PC 增强材料为玻璃纤维、碳纤维和硼纤维等,增强后可明显提高疲劳强度、拉伸强度、弯曲强度及压缩强度等,改善耐应力开裂性和耐热性,降低吸水性、线膨胀系数和成型收缩率。但冲击强度会有所下降。具体可参看表1所示。 设计动量df以疲劳强度为例,加入20%的玻璃纤维可使疲劳强度从10Mpa增大到40M
9、pa,加入40%玻璃纤维会提高到50 Mpa。增强PC的加工性能与PC相差不大。 2PC合金 PC合金的种类狠多,并已获得广泛应用。 PC/ABS。目的降低内应力,改善加工流动性。此合金已用于机械、电器、帽盔及汽车车身等制品。 PC/HDPE。降低熔体粘度,改善加工性能,提高冲击强度,改善耐应力开裂性。 PC/POM。两者可以任意比例混合,在POM为25%以下时,PC的力学性能变化不大,但可显著提高耐溶剂性和耐应力开裂性,耐热性也有明显提高。 PC/F4。可提高耐磨性5倍,如在其中加入玻璃纤维,PV值可大幅度提高。 פPC/PBT(PET)。合金的耐热性好,耐化学腐蚀性、
10、耐应力开裂性、耐磨损性好,耐低温冲击性好,成型加工性好。此合金可用于汽车保险杠及车身护板等。 PC/PMMA。合金具有耐溶剂性好、缺口冲击性高、耐热好、易加工、耐紫外线等优点,制品具有珍珠般光泽。可用于装饰品的生产。 PC/PA。合金耐化学腐蚀性好、冲击强度高,可用于汽车、家电和光盘等。 五、应用范围 (1)光学材料 主要为照明、建筑采光板、窗玻璃、光学仪器、光盘及通信等。照明材料有大型灯罩、防护玻璃、窗玻璃、建筑采光板等。通信材料有光盘及光导纤维等近年来开发的具有潜力的用途。PC可用作光学透镜材料和光学仪器材料 df (2)电子/电器 PC属E级绝缘材料,注塑件可用于接插件及线圈框架等,薄膜
11、可用于电容器、录像带、录音带及磁带等。 (3)机械零件 PC可用于齿轮、齿条、蜗轮、凸轮、拉杆、曲轴及壳体等。 (4)包装材料 利用透明和耐热等性能,用于纯净水、矿泉水的周转桶,旅行用热水杯、奶瓶及餐具等。 (5)医疗器材 用于医疗器械如杯、瓶、筒、牙科器材、药品容器及手术器械等,医用材料如人工肾、人工肺及人工脏器等。 ABS塑料 一、ABS塑料简介 ABS为丙烯氰(23%41%)、丁二烯(10%30%)和苯乙烯(29%60%)三种单体共聚而成的聚合物,英文名称Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,简称ABS。ABS的制造有混炼法和接枝法两种,合成的ABS有中冲击型、
12、高冲击型、超高冲击型及耐热型四类。 ABS最初是在PS改性基础上发展起来的,由于其具有韧、刚、硬的优点,其用量与PS相当,而应用范围已远远超过PS,成为一种独立的塑料品种。ABS即可用于普通塑料又可用于工程塑料。 混炼法ABS最早由美国橡胶公司于1946年开发,接枝法ABS由美国Marbon公司于1954年首先合成。 设计动量df到2000年,ABS的生产能力可达85万t/a(包括AS),具体生产厂有台湾奇美惠州工厂(300kt/a)、吉林石化公司树脂厂(100kt/a)、大庆石化总厂(55kt/a)、抚顺石化公司(50kt/a)、盘锦乙烯公司(50kt/a)、台湾太平洋公司镇江厂(40kt/
13、a)、齐鲁石化公司(40kt/a)、上海高桥石化公司(40kt/a)、广州石化总厂(40kt/a)、上海石化总厂(30kt/a)、上海大赛路配料有限公司(30kt/a)、上海高桥石化公司(AS、30kt/a)、韩国LG公司宁波用兴化工有限公司(30kt/a)、兰州化学工业公司(20kt/a)、洛阳铭腾塑料有限公司(15kt/a)、兰州化学工业公司(AS、15kt/a)、盘锦有机化工二厂(10kt/a)。 sf二、ABS塑料的结构性能 1ABS塑料的结构 ABS大分子主链由三种结构单元重复连接而成,不同的结构单元赋予不同的性能:丙烯氰,耐化学腐蚀剂性好、表面硬度高;丁二烯,韧性好;苯乙烯,透明性
14、好、着色性、电绝缘性及加工性。 三种单体结合在一起,就形成了坚韧、硬质、刚性的ABS树脂。不同厂家生产的ABS因结构差异较大,所以性能差异也较大。 2ABS的性能 (1)一般性能 ABS的外观为不透明呈象牙色的粒料,其制品可着成五颜六色,并具有90%的高光泽度ABS的相对密度为1.05,吸水率低。ABS同其他材料的结合性好,易于表面印刷、涂层和镀层处理。ABS的氧指数为18.2,属易燃聚合物,火焰呈黄色,有黑烟,烧焦但不落滴,并发出特殊的肉桂味。 df(2)力学性能 ABS有优良的力学性能,其冲击强度极好,可以在极低的温度下使用;即使ABS制品被破坏也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏,这是ABS
15、高度韧的写实。ABS的耐磨性优良,尺寸稳定性好,又具有耐油性,可用于中等载荷和转速下的轴承。ABS的耐蠕变性比PSF及PC大,但比PA及POM小。ABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABS的力学性能受温度的影响较大。 (3)热学性能 ABS的热变形温度为93118,制品经退火处理后还可提高10左右。ABS在-40时仍能表现出一定的韧性,可在-40100的温度范围内使用。 (4)电学性能 ABS的电绝缘性较好,并且几乎不受温度、湿度和频率的影响,可在大多数环境下使用。 (5)环境性能 ABS不受水、无机盐、碱及多种酸的影响,但可溶于酮类、醛类及氯代烃中,受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂
16、。ABS的耐候性差,在紫外光的作用下易产生降解;于户外半年后,冲击强度下降一半。 ABS的具体性能见表1所示。 表1 ABS的性能 性能高抗冲型耐热型中抗冲型 相对密度 吸水率/% 成型收缩率/% 拉伸强度/Mpa 断裂伸长率/% 弯曲强度/Mpa 压缩强度/Mpa 悬壁粱缺口冲击强度/(J/m) 洛氏硬度 热变形温度(1.82 Mpa)/ 线膨胀系数/(x10-5k-1) 热导率W/(MK) 体积电阻率/(cm) 介电常数(106Hz) 介电损耗角正且值(106Hz) 介电强度/(kV/mm) 耐电弧/s 氧指数/% 1.021.05 0.20.45 0.30.8 3544 56 5281
17、4964 1644 R65109 93103 9.510.5 0.160.29 14.8x1016 2.43.8 0.009 1320 6682 201.061.08 0.20.45 0.30.8 4557 320 7085 6571 1125 R105115 104118 6.09.0 0.160.29 15x1016 2.43.8 0.009 1320 6682 201.051.07 0.20.45 0.30.8 4262 525 6972 7388 622 R108115 93107 פ58.5 0.160.29 2.7x1016 2.43.8 0.009 1320
18、 6682 20 三、ABS塑料的成型加工 1加工特性 ABS同PS一样是一种加工性能优良的热塑性塑料,可用通用的加工方法加工。 ABS的熔体流动性比PVC和PC好,但比PE、PA及PS差,与POM和HIPS类似;ABS的流动特性属非牛顿流体,其熔体粘度对加工温度和剪切速率都有关系,但对剪切速率更为敏感。 ABS的热稳定性好,不易出现降解现象。ABS的吸水性较高,加工前应进行干燥处理。一般制品的干燥条件为温度8085,时间24h;对特殊要求的制品(如电镀)的干燥条件为温度7080,时间1818h。 dfsfefefsABS制品在加工中易产生内应力,内应力的大小可通过浸入冰乙酸中检验;如应力太大和制品对应力开裂绝对禁止,应进行退火处理,具体条件为放于7080的热风循环干燥箱内24h,再冷却至室温即可。 2加工方法 ABS可用注塑、挤出、压延、吸塑及吹塑等方法成型加工,并以注塑法最广,挤出法次之。 (1)注塑 选用柱塞式注塑机的成型温度为180230,而选用螺杆式注塑机的成型
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