标题：聚碳酸酯
简介
中文名：聚碳酸酯 
别名：聚碳酸脂 2,2-双(4-羟基苯基) 丙烷聚碳酸酯 聚碳酸酯(阻燃) 聚碳酸酯(着色)[1]
英文名：Polycarbonate 
常用缩写：PC 
化学名：2,2'-双（4-羟基苯基）丙烷聚碳酸酯[2]
CAS编号：25037-45-0
  聚碳酸酯是一种强韧的热塑性树脂，其名称来源于其内部的CO3基团。可由双酚A和氧氯化碳（COCl2）合成。现较多使用的方法为熔融酯交换法（双酚A和碳酸二苯酯通过酯交换和缩聚反应合成）。
性质
化学性质聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯类，碳酸本身并不稳定[3]，但其衍生物（如光气，尿素，碳酸盐，碳酸酯）都有一定稳定性。 
按醇结构的不同，可将聚碳酸酯分成脂族和芳族两类。
脂族聚碳酸酯。如聚亚乙基碳酸酯，聚三亚甲基碳酸酯及其共聚物，熔点和玻璃化温度低，强度差，不能用作结构材料；但利用其生物相容性和生物可降解的特性，可在药物缓释放载体，手术缝合线，骨骼支撑材料等方面获得应用。
聚碳酸酯耐弱酸，耐弱碱，耐中性油。
聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。
PC是一种线型碳酸聚酯，分子中碳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是最重要的工业产品。
PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性。PC高分子量树脂有很高的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/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°C。PC的弯曲模量可达2400MPa以上，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有较好的耐水解性，但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，对缺口敏感，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。[2]物理性质密度：1.20－1.22 g/cm^3 线膨胀率：3.8×10 cm/°C 热变形温度：135°C 低温-45  聚碳酸酯°C
聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，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，不需要添加剂就具有UL94 V-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]
聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。
应用
聚碳酸酯的应用开发是向高复合、高功能、专用化、系列化方向发展，目前已推出了光盘、汽车、办公设备、箱体、包装、医药、照明、薄膜等多种产品各自专用的品级牌号。⑴用于建材行业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。目前，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，预计到2005年将达到14万t。⑵用于汽车制造工业聚碳酸酯具有良好的抗冲击、抗热畸变性能，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种零部件，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%，目前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醋的需求量将是巨大的。预计2005年中国汽车总量将达300多万辆，届时需求量也将达到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。⑶用于生产医疗器械由于聚碳酸酯制品可经受蒸汽、清洗剂、加热和大剂量辐射消毒，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。⑷用于航空、航天领域近年来，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。⑸用于包装领域近年来，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，抗冲击和透明性好，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，目前一些领域PC瓶已完全取代玻璃瓶。据预测，随着人们对饮用水质量重视程度的不断提高，聚碳酸酯在这方面的用量增长速度将保持在10%以上，预计到2005年将达到6万t。⑹ 用于电子电器领域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。聚碳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重要零部件方面，聚碳酸酯材料也显示出了极高的使用价值。⑺用于光学透镜领域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。近年来，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，显示出极大的市场活力。⑻ 用于光盘的基础材料近年来，随着信息产业的倔起，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料。目前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%，其年均增长速度超过10%。中国光盘产量增长迅速，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，年耗光学级聚碳酸酯约8万吨，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。
影响
超过100 项研究探索了聚碳酸酯纤维的bisphenol A leachates 在生态的反应。Howdeshell 等发现在室温　一种内分泌干扰素Bisphenol A（C15H16O2）（双酚A) 看来从聚碳酸酯纤维动物笼子被渗入水，而它也许是引至对雌鼠生殖器官的发达的原因。由vom Saal 和休斯在2005 年8月出版在对分析bisphenol A leachate 低药量影响的文件,似乎发现了暗示在财政的资助和得出结论之间有关系： 工业界资助的研究看上去倾向于没有发现重大作影响； 政府资助的研究倾向于发现有重大影响。
易和其他物质发生化学作用
在聚碳酸酯纤维不应使用氧化钠和其它碱性清洁剂否则导致泄出Bisphenol-A（C15H16O2），一种已知的内分泌干扰素 （影响生殖系统）。
特性及优点
特性：为非结晶性热塑性塑料，优质的耐热性能、良好的透明度和极高的耐冲击强度等物理机械性能。[4]优点：
1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广；
2、高度透明性及自由染色性；
3、H.D.T.高；4、耐疲劳性佳；
5、耐候性佳；
6、电气特性优；
7、无味无臭对人体无害符合卫生安全；
8、成形收缩率低、尺寸安定性良好。
广泛运用于：
1.光学照明：用于制造大型灯罩、防护玻璃、光学仪器的左右目镜筒等，还可广泛用于飞机上的透明材料。
2.电子电器：聚碳酸酯是优良的E（120℃）级绝缘材料，用于制造绝缘接插件、线圈框架、管座、绝缘套管、电话机壳体及零件、矿灯的电池壳等。也可用于制作尺寸精度很高的零件，如光盘、电话、电子计算机、视频录象机、电话交换器、信号继电器等通讯器材。聚碳酸酯薄摸还被广泛用作电容器、绝缘皮包、录音带、彩色录象磁带等。
3.机械设备：用于制造各种齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆、轴承、凸轮、螺栓、杠杆、曲轴、棘轮，也可作一些机械设备壳体、罩盖和框架等零件。
4.医疗器材：可作医疗用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、药品容器和手术器械，甚至还可用作人工肾、人工肺等人工脏器。
5.其它方面：建筑上用作中空筋双壁板、暖房玻璃等；在纺织行业用作纺织纱管、纺织机轴瓦等；日用方面作奶瓶、餐具、玩具和模型等。
分类：防静电PC，导电PC，加纤防火PC，抗紫外线耐候PC，食品级PC
物性表
1.18
g/cm&sup3;
ASTM D792, ISO 1183
熔流率 (260°C/2.16 kg)
22
g/10 min
ASTM D12[5]38
溶化体积流率（MVR） (260°C/2.16 kg)
23.5
cm&sup3;/10min
ISO 1133
收缩率 - 流动
0.40 到 0.60
%
ASTM D955
吸水率 (23°C, 24 hr)
0.40
%
ASTM D570
螺旋流长度 3 (260°C)
额定值
单位制
测试方法
比重
1.14
g/cm&sup3;
ASTM D792, ISO 1183
熔流率 (260°C/5.0 kg)
20
g/10 min
ASTM D1238
溶化体积流率（MVR） (260°C/3.8 kg)
13.0
cm&sup3;/10min
ISO 1133

合成及加工
合成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，Tm=265-270℃，Tg=149℃，可在15-130℃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。
聚碳酸酯的制法有酯交换法和光气直接法。
（1）酯交换法
原理与生产涤纶聚酯的酯交换法相似。双酚A与碳酸二苯酯熔融缩聚，进行酯交换，在高温减压条件下不断排除苯酚，提高反应程度和分子量。
酯交换法需用催化剂，分两个阶段进行：第一阶段，温度180-200℃，压力270-400Pa，反应1-3h,转化率为80%-90%；第二阶段，290-300℃,130Pa以下，加深反应程度。起始碳酸二苯酯应过量，经酯交换反应，排出苯酚，由苯酚排出量来调节两基团数比，控制分子量。
苯酚沸点高，从高粘熔体中脱除并不容易。与涤纶聚酯相比，聚碳酸酯的熔体粘度要高得多，例如分子量3万，300℃时的粘度达600Pa·s，对反应设备的搅拌混合和传热有着更高的要求。因此，酯交换法聚碳酸酯的分子量受到了限制，多不超出3万。
（2）光气直接法
光气属于酰氯，活性高，可以与羟基化合物直接酯化。光气法合成聚碳酸酯多采用界面缩聚技术。双酚A和氢氧化钠配成双酚钠水溶液作为水相，光气的有机溶液（如二氯甲烷）为另一相，以胺类（如四丁基溴化铵）作催化剂，在50℃下反映。反映主要在水相一侧，反应器内的搅拌要保证有机相中的光气及时地扩散至界面，以供反映。光气直接法比酯交换法经济，所得分子量也较高。
界面缩聚是不可逆反应，并不严格要求两基团数相等，一般光气稍过量，以弥补水解损失。可加少量单官能团苯酚进行端基封锁，控制分子量。聚碳酸酯用双酚A的纯度要求高，有特定的规格，不宜含有单酚和三酚，否则，得不到高分子量的聚碳酸酯，或产生交联。加工PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万，要采用渐变压缩型螺杆，长径比1：18~24，压缩比1：2.5，可采用挤出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高质量，高透明瓶子。PC合金种类繁多，改进PC熔体粘度大（加工性）和制品易应力开裂等缺陷， PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具体有PC/ABS合金，PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有两种材料性能优点，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要贡献高耐热性，较好的韧性和冲击强度，高强度、阻燃性， ABS则能改进可成型性，表观质量，降低密度。
聚碳酸酯的性能以及成型参数见表：（仅供参考）
密度
1.18~1.20
模具温度
50~80
收缩率
0.5~0.8
注射压力
80~130
预热
温度/°C
110~120
工
艺
参
数
注射时间
20~90
时间/h
8~10
高压时间
0~5
料桶温度/°C
后段
210~240
冷却时间
20~90
中段
230~280
总周期
40~190
前段
240~285
螺杆转数
28
喷嘴温度
240~250
使用注射机类型
螺杆式
一、原料的干燥
1、原料烘干：普通烘干箱温度110—130，时间2—4小时，机顶料斗烘干箱温度100—120，要求水分含量低于0.03%。
2、判断水含量是否合格：看空注射的料条情况，物料通过塑化后由喷嘴流出来的料条应是均匀无色、无银丝和无气泡的细条；否则则是烘干不彻底。
二、注射工艺
1、注塑机调整成型参数（视原料分子量高低调整）：[6]
料筒温度：前部250—310，中部240—280，后部230—250。
喷嘴温度：比后部低10。
模具温度：70—120。
注射压力：70—140MPa。
螺杆转速：30—120r/min。
成型周期：注射1—25s，冷却5—40s。
三、注意事项
1、注射温度视原料的分子量、制品的形状和尺寸、注塑机的类型而相应调整。
2、注射速度最好采取多级注射，采用慢-快-慢的方法。
3、注射压力视制品的形状和尺寸而定，柱塞式注塑机一般为100—160MPa，螺杆式注塑机为70—140MPa。
4、成型周期视制品壁厚和注射量而定，一般情况下充模时间较短，保压时间较长，冷却时间以脱模时不引起制品变形为原则。
5、模具温度视制品的形状、厚薄而定，适当提高模具温度有利于脱模，提高产品质量。
6、制品后处理：对于形状复杂、带有金属嵌件、使用温度极低或很高的制品有必要进行后处理——消除或减少内应力。
方法：制品置于烘干箱后开始升温，由室温升至100—105时保温10—20min，继续升温至120—125时保温30—40min，然后缓慢冷却至60以下取出。
四、成型过程中的常见问题、产生原因和解决办法：
问题 产生原因 解决办法法 
1、银丝 
a、原材料受潮————干燥原料
b、树脂过热分解————减低成型温度
c、螺杆压缩比小，背压不足————增加背压
d、模温过低————加热模具
e、排气不良————模具分型面开排气槽
2、气泡 
a、原材料受潮————干燥原料
b、排气不良————改进模具设计
3、树脂变色、黑点 
a、料筒、喷嘴积料————清理料筒和喷嘴
b、成型温度过高————降低成型温度
4、制品未充满 
a、物料塑化不够————提高料筒温度
b、模具温度过低————提高模具温度
c、喷嘴溢料————调整模具位置
d、注射压力过低————提高注射压力
e、加料量过少————调整加料量
5、收缩真空泡 
a、保压不足————延长保压时间
b、模温过低————提高模具温度
c、注射压力过低————提高注射压力
d、模具设计不合理————增加流道和浇口尺寸
e、成型温度较低————提高料筒温度
6、透明度降低 
a、原材料受潮————干燥原料
b、模具温度过低————提高模具温度
c、物料过热分解————降低成型温度
7、熔接痕 
a、模具设计不合理————采用环形浇口和多点浇口
b、模具温度过低————提高模具温度
c、脱模剂过多————减少脱模剂用量
d、成型温度较低————提高料筒温度
8、制品开裂 
a、模温过低————提高模具温度
b、成型温度较低————提高料筒温度
c、物料的相对分子量过小————重新选择物料
d、成型过程中相对分子量下降过多————严格干燥，缩短成型周期
e、强行脱模————加大型腔斜度，改进模具结构
9、脱模困难 
a、模内冷却不充分————降低成型温度，延长成型周期
b、型腔斜度太小————增加型腔斜度
c、顶出装置不良————改进顶出装置
d、模具表面粗糙————修整模具，使用脱模剂
10、翘曲 
a、模内冷却不充分————降低成型温度，延长成型周期
b、凸模、凹模温差较大————减少凸模、凹模温差
c、浇口位置和尺寸不合理————改进浇口结构
11、溢边 
a、注射压力过大————降低注射压力
b、成型温度过高————降低料筒温度
c、锁模力不足————提高锁模力
d、模具加工精度不足————提高模具加工精度
安全性的争议
由于制造聚碳酸酯中需要添加双酚A，而双酚A作为一种化工原料，2008年4月18日已经被加拿大联邦政府正式认定为有毒物质，并严禁在食品包装中添加，所以，聚碳酸酯的安全性是值得注意的问题。欧盟认为含双酚A奶瓶会诱发性早熟，从2011年3月2日起，禁止含生产化学物质双酚A(BPA）的婴儿奶瓶。中国卫生部等部门发布公告称，2011年9月1日起禁止进口和销售聚碳酸酯婴幼儿奶瓶和其他含双酚A的婴幼儿奶瓶，由生产企业或进口商负责召回。
包装运输
聚碳酸酯（PC)产品一般采用普通编织袋包装，存放于干燥处，按普通物品贮运。
储运条件
密闭，阴凉，通风干燥处。[7]