PC樹脂的材料特性和成型工藝聚碳酸酯(PC)樹脂是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優(yōu)良，是五大工程塑料中 具有良好透明性的產(chǎn)品，也是近年來增長速度最快的通用工程塑料。目前廣泛應用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運動器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領(lǐng)域。PC樹脂的應用與發(fā)展：70年代PC多用作連接器、開關(guān)等電氣、電子零件，到80年代前半期應用擴展至精密機械(照相機、鐘表)、電動工具和光學機械上，成為PC的 發(fā)展期。80年代后半期PC的應用進一步擴大到辦公設(shè)備、汽車、激光唱片(CD),需求量大增而成為 個發(fā)展期。進入90年代以后受經(jīng)濟影響速度放緩,但在19921994年間仍有10％15％的增長率。PC之所以有大的市場容量是由于它具有比較全面平衡的性能優(yōu)良的耐沖擊性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、透明及自熄性等，因此在電氣、電子、精密機械、汽車、保安、醫(yī)療等領(lǐng)域成為可廣泛使用的工程塑料。90年代中期又開發(fā)出PC/ABS合金的復合化技術(shù),更擴大了應用領(lǐng)域。目前PC廣泛應用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運動器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領(lǐng)域。PC合金改性PC／ABS合金：PC與ABS共混物可以綜合PC和ABS的優(yōu)良性能，提高ABS的耐熱性、抗沖擊和拉伸強度，降低PC成本和熔體粘度，改善加工性能，減少制品內(nèi)應力和沖擊強度對制品厚度的敏感性。目前PC／ABS合金發(fā)展迅速，全球產(chǎn)量約為80萬噸/年左右，世界各大公司紛紛開發(fā)推出PC／ABS合金新品種，如阻燃、玻纖增強、電鍍、耐紫外線等品種，尤其是在汽車工業(yè)中得到廣泛應用，另外還廣泛應用于計算機、復印機和電子電氣部件等。我國近年來也開始一定研究和生產(chǎn)，如上海杰事杰公司的PC／ABS合金材料已應用于汽車裝飾件、燈殼和耐熱電器殼體；中科院長春應用化學所開發(fā)的高耐熱、高耐熱高抗沖、高耐熱阻燃三個品級的PC／ABS合金材料已被國內(nèi)數(shù)家汽車制造公司使用，用做前裝飾板、儀表板及物品箱蓋專用料等。蘭州大學研究在PC／ABS共混體系中加入高壓聚乙烯進行增容改性，得到混合物流動性好且低溫韌性與模量幾乎不受影響，適用于制作薄壁板材；國內(nèi)研究人員為了降低PC／ABS兩相之間的界面能，在PC和ABS中加入抗沖擊劑MBS，合金的空沖擊度可以達到極高值，PC／ABS／MBS外觀呈象牙白、質(zhì)地均勻、手感 。PC／PS合金：該合金為部分兼容、非晶／非晶體系。在PC中加入PS可以降低PC粘流活化能，從而改善PC的加工流動性，加入少量的PS可使PC熔體粘度大幅度下降，PS在PC中還可以起到剛性有機填料的作用，PC與PS均為透明材料，二者折射率非常接近，因此PC／PS合金透明，具有良好的光學特性。PC／PS合金組成對合金力學性能、熱性能和加工性能影響較大，隨著PS含量的增加，PC／PS體系的流動性增加，硬度、拉伸強度和沖擊強度提高，而熱變形溫度下降。當PS含量在某一值時候，沖擊強度和拉伸強度出現(xiàn)極大值。因此選擇合適的PC和PS配比，可以制得高性能的PC／PS合金。另外增容劑對PC／PS共混體系的性能有較大影響，通常選用苯乙烯，通過在PC末端引發(fā)雙鍵接枝苯乙烯，得到接枝聚合物對PC／PS共混體系有增容作用，可以大大提高PC與PS兼容性，這種材料適合制作光盤等。近年來PC／PS合金應用范圍不斷擴大，新品種不斷涌現(xiàn)，如日本推出的PC／PS合金Novally x 7000， 同ABS一樣，易上漆及進行油墨印刷；日本出光石化推出不合鹵素的PC／PS阻燃合金系列，與阻燃ABS相比，具有韌性高、流動性好、剛性高、阻燃性好等特點。PC／PBT合金：PBT具有優(yōu)異的力學性能、耐化學腐蝕及易成型等特點，將PBT與PC共混制得合金材料可以提高PC流動性、改善了加工性能和耐化學藥品性。由于PBT是結(jié)晶聚合物，與PC共混時易發(fā)生相分離，界面粘結(jié)不好，因而其沖擊韌性不理想，通常加入一定量彈性體以提高共混物的沖擊強度。如熱塑彈性體乙烯／酯共聚物的鋅鹽，對PC／PBT共混體系起到增容增韌作用。另外加入一些結(jié)晶成核劑可以提高共混體系結(jié)晶度；在PC／PBT共混體系中加入少量低壓聚乙烯，可以提高共混物的流動性，對共混體系起增韌作用，并可改善合金的外觀；在PC／PBT中加入乙烯／乙酸乙烯酯共聚物可以進一步增強兼容性并提高耐沖擊強度；PC與PBT之間發(fā)生酯化反應，可以提高其兼容性，日本科研人員用PC和PBT在酯交換催化劑存在下，制得PC／PBT共混物，綜合性能良好，而且具有較好透明性；用與PC折光率相近的玻璃纖維增強PC／PBT，不但體系綜合性能優(yōu)良，且透明性好，可以做玻璃代替材料。目前國外PC／PBT合金產(chǎn)品主要用于汽車保險杠、包裝薄膜材料、汽車底座和座位等。PC／PET合金：PET具有較好的力學性能和耐化學藥品性，PC／PET既有PC的剛性和耐熱性，又有PET的耐溶劑性，而且PET的加入還能改善PC的加工流動性。國內(nèi)研究人員發(fā)現(xiàn)，當PC／PET比例為1／3的時候，兩相之間形成了界面層，此時PC／PET兼容性。另外PC與PET發(fā)生酯交換反應是提高兼容性的辦法之一，其中催化劑種類選擇對反應影響非常大，通過研究發(fā)現(xiàn)鑭系催化劑與傳統(tǒng)的催化劑(如鈦類)相比有較高的催化活性，而且沒有副反應，同時發(fā)現(xiàn)酯交換反應主要發(fā)生于兩相界面處。在PC／PET共混體系中，加入彈性體如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韌性和抗沖擊強度。 目前關(guān)于PC合金的研究與開發(fā)日新月異，還有多種PC合金不斷被開發(fā)并推向市場，尤其是聚酯共混改性PC，如PET／PCL(由乙二醇、低分子量聚己內(nèi)酯和對苯二甲酸共聚而成的多嵌段共聚酯)與PC共混改性；由1，4環(huán)已烷二甲醇、乙二醇和對苯二甲酸制的聚酯與PC共混改性，可以明顯提高PC彎曲彈性模量、拉伸強度等；聚己內(nèi)酯以玻璃纖維作為增強材料，用酯交換催化劑促進聚己內(nèi)酯與PC進行共混改性，可以得到加工性能好、高剛性的透明材料；聚(1，4環(huán)己烷二甲酸1，4環(huán)己烷二甲醇)酯改性PC，可以明顯改善PC的透明性和耐黃變性能，可以用作光盤材料；液晶聚酯改性PC，可以用來改善PC的熔融加工性能和力學性能。應用領(lǐng)域拓展 隨著PC合金材料的研究不斷進展，PC的應用范圍不斷擴大，以下簡要介紹一些國內(nèi)PC 開發(fā)前景的應用領(lǐng)域。寬波透光的光學器械：作為一種透明性能良好的工程塑料，PC作為光盤基材在全球大量使用， 不僅可以制備CD、VCD、DVD光盤，還可以適用于高密度記錄光盤的基材，尤其是PC與苯乙烯接枝生成的共聚物具有 的應用效果。PC片材特別適宜于制作眼鏡鏡片，在PC分子鏈中引入硅氧基團，可以提高其硬度及耐擦傷性。PC作為高折射率塑料，用于制作耐高溫光學纖維的芯材，若在PC分子鏈中的CH鏈為CF鏈所取代，則可以對可見光的吸收減少，能有效降低傳遞途中的信號損失。另外PC良好透光性，在透明窗材高層建筑幕墻、機場和體育場館透明建筑材料等方面應用非常普遍和具有潛力，今后 是提高表面硬度和抗靜電性。阻燃環(huán)保的通信電器：由于PC良好電絕緣性能，廣泛應用于通信電信設(shè)備領(lǐng)域， 目前PC已經(jīng)大量替代原有的酚醛塑料，今后 開發(fā)阻燃PC用于通信電器領(lǐng)域中，因此無污染阻燃PC材料成為開發(fā) ，溴系阻燃劑由于毒性在減少使用，而無鹵環(huán)保磷系阻燃劑會明顯降低PC的熱變形溫度和沖擊強度，因此比較適宜的是有機硅系阻劑。另外隨著通信電器輕量小型化對PC材料提出更高要求，目前PC／ABS合金就特別適宜在通信電器及航空航天工業(yè)中應用。表面金屬化的汽車部件：PC表面金屬化后具有良好的金屬光澤及高強度，廣泛應用于各種汽車零部件中，但是電鍍過程中會降低它的沖擊韌性，因此采用彈性體與PC共混改性，所合彈性體分散了致開裂應力，雖經(jīng)電鍍也不會降低其沖擊韌性，因此電鍍級PC樹脂非常具有開發(fā)前景。另外表面金屬化的PC還可以作為電磁波的屏蔽材料，應用于計算機中。低殘留有害物的食品容器：工業(yè)合成PC是雙酚義型，由于合成時有微量未反應的單體雙酚A殘留在樹脂中，在作為飲用水桶和食品容器時，易被溶出而影響人們身體健康，因此要開發(fā)衛(wèi)生級的PC樹脂，用作飲水桶和其它食品容器的生產(chǎn)與使用，國內(nèi)應用前景非?？春?。防開裂脆化的：PC具有諸多優(yōu)異性能，目前已應用于中，由于其耐化學品性較差，在化學藥品存在下易引起內(nèi)應力開裂，如PC在人工透析器、人工肺等中應用要解決高溫消毒導致裂紋的老化現(xiàn)象，若克服這些缺點，PC在中應用可迅速擴大。PC樹脂的材料性能PC（聚碳酸酯）是一種無色透明的工程塑料，具有極高的沖擊強度，寬廣的使用溫度范圍，良好的耐蠕變性、電絕緣性和尺寸穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性以及抗污染性；且收縮率很低，一般為0.10.2。PC有很好的機械特性，但流動特性較差，因此這種材料的注塑過程較困難。在選用何種品質(zhì)的PC材料時，要以產(chǎn)品的最終期望為基準。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么就使用低流動率的PC材料；反之，可以使用高流動率的PC材料，這樣可以優(yōu)化注塑過程。PC的 特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸穩(wěn)定性好，從低溫到高溫均能保持穩(wěn)定的機械強度，它的拉伸與形變特性比較接近金屬材料，存在著明顯的彈性極限。因此PC作為結(jié)構(gòu)材料應用時的強度計算可以參照金屬材料的公式，在PC的開發(fā)初期曾大量用作代替金屬的輕量化透明材料。PC樹脂的成型工藝：PC樹脂的工藝特點1、聚集態(tài)特性屬于無定型非結(jié)晶性塑料，無明顯熔點，熔體黏度較高。玻璃化溫度140°150，熔融溫度215225，成型溫度250320。2、在正常加工溫度范圍內(nèi)熱穩(wěn)定性較好，300長時停留基本不分解，超過340開始分解，粘度受剪切速率影響較小。3、流變性接近牛頓性液體，表觀黏度受溫度的影響較大，受剪切速率的影響較小，相對分子質(zhì)量的增大而增大。PC分子鏈中有苯環(huán)，所以分子鏈剛性大。4、PC的抗蠕變性好，尺寸穩(wěn)定性好；但內(nèi)應力不易消除。5、PC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。PC樹脂的成型工藝控制在成型加工上，水分控制及成型加工條件之選擇是影響成型品質(zhì)最重要的兩個因素，茲分述如下：A、水分控制 PC類塑膠即使用遇到非常低之水分亦會產(chǎn)生水解而斷鍵、分子量降低和物性強度降低之現(xiàn)象，因此在成型加工前應嚴格地控制PC樹脂之水分在0.02以下，以避免成型品的機械強度降低或表面產(chǎn)生氣泡、銀紋等異常外觀。為避免水分所產(chǎn)生異常之情況，聚碳酸脂在加工前，應先經(jīng)熱風干燥35h以上，溫度定為120，或者用除濕干燥機來處理水分。B、原料選擇 為滿足各種成型工藝的需求，PC樹脂有不同熔體流動速率的規(guī)格。通常熔體流動速率介于525g/10min都可適用于注塑成型。但是其加工條件因注塑機種類、成型品之形狀以及PC樹脂規(guī)格不同而有相當之差異，應根據(jù)實際情況加以調(diào)整。C、注塑機選擇要點 鎖模壓力：以成品投影面積每cm20.470.48T（或每平方寸35T）機臺大小：成品重量約為注塑機容量的4060為，如機臺以PS來表示容量（盎斯）時，需減少10，始為使用PC之容量，（1盎斯=28.3公克）。螺桿：螺桿長度最少應有15個直徑長，其L/D為20：1，壓縮比宜1.5：1至30：1。螺桿前端之止流閥應采用滑動環(huán)式， 其樹脂流動間隙最少應有3.2mm。噴嘴： 開口最少有4.5mm直徑。若成品重量為5.5kg以上，則噴嘴直徑應為9.5mm以上，另外， 開口需比澆口直徑少0.51mm，且段道愈短愈好，約為5mm。D、成型條件要點：熔融溫度與模溫：的成型溫度設(shè)定與很多因素有關(guān)，如注塑機大小，螺桿組態(tài)、模具及成型品的設(shè)計和成型周期等。一般而言，為了讓塑料漸漸在熔融，在料管后斷/進料區(qū)設(shè)定較低的溫度，而在料管前段設(shè)定較高的溫度。但若螺桿設(shè)計不當或L/D值過小。逆向式的溫度設(shè)定亦可。模溫方面，高模溫可提供較佳的表面外觀，殘留應力也會較小，且對較薄或較長的成型品也較填滿；而低模溫則能縮短成型周期。螺桿回轉(zhuǎn)速度：在4070rpm較佳，但需視機臺與螺桿設(shè)計而調(diào)整。注射壓力：根據(jù)制品壁厚程度可采取85140kg/cm2。背壓：一般設(shè)定愈低愈好，便為求進料均勻，建議使用314kg/cm2。注射速度：射速度澆口設(shè)計有很大關(guān)系。使用直接澆口或邊緣澆口時，為防止日暉現(xiàn)象和波流痕現(xiàn)象，則應用較慢這射速，另外，如成品厚度在5mm以上，為避免氣泡或凹陷慢速射出會有幫助。一般而言，射速原則為薄者快，厚者慢。從注塑切換到保壓，保壓要盡量低。以免成型品發(fā)生殘留應力。而殘留應力可用退火方式來解除或減輕，條件是120130約三十分鐘至一小時。料筒清掃1、在PC樹脂的成型溫度下，加入清洗料(通用級聚苯乙烯或透苯)，連續(xù)射出二十至三十次。2、將射臺后退，連續(xù)將清洗料空射，直至射出的清洗料開始膨脹起泡。3、將料筒溫度重新設(shè)定到200至230。4、繼續(xù)將清洗料空射，直到清料熔膠溫度達到260且外表看起來很干凈透明。