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，耐蠕變和尺寸穩定性好，耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優良，是五大工程塑料中 具有良好透明性的產品，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、辦公設備、包裝、運動器材、醫療保健等領域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領域。PC樹脂的應用與發展：70年代PC多用作連接器、開關等電氣、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 發展期。80年代后半期PC的應用進一步擴大到辦公設備、汽車、激光唱片(CD),需求量大增而成為 個發展期。進入90年代以后受經濟影響速度放緩,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良的耐沖擊性、耐熱性、尺寸穩定性、透明及自熄性等，因此在電氣、電子、精密機械、汽車、保安、醫療等領域成為可廣泛使用的工程塑料。90年代中期又開發出PC/ABS合金的復合化技術,更擴大了應用領域。目前PC廣泛應用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設備、包裝、運動器材、醫療保健等領域，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，減少制品內應力和沖擊強度對制品厚度的敏感性。目前PC／ABS合金發展迅速，全球產量約為80萬噸/年左右，世界各大公司紛紛開發推出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，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合金材料已被國內數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，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是結晶聚合物，與PC共混時易發生相分離，界面粘結不好，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。另外加入一些結晶成核劑可以提高共混體系結晶度；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良，且透明性好，可以做玻璃代替材料。目前國外PC／PBT合金產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。國內研究人員發現，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，通過研究發現鑭系催化劑與傳統的催化劑(如鈦類)相比有較高的催化活性，而且沒有副反應，同時發現酯交換反應主要發生于兩相界面處。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。 目前關于PC合金的研究與開發日新月異，還有多種PC合金不斷被開發并推向市場，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；聚己內酯以玻璃纖維作為增強材料，用酯交換催化劑促進聚己內酯與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環己烷二甲酸1，4環己烷二甲醇)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PC 開發前景的應用領域。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備領域， 目前PC已經大量替代原有的酚醛塑料，今后 開發阻燃PC用于通信電器領域中，因此無污染阻燃PC材料成為開發 ，溴系阻燃劑由于毒性在減少使用，而無鹵環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，因此要開發衛生級的PC樹脂，用作飲水桶和其它食品容器的生產與使用，國內應用前景非常看好。防開裂脆化的：PC具有諸多優異性能，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、電絕緣性和尺寸穩定性、熱穩定性、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。在選用何種品質的PC材料時，要以產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，這樣可以優化注塑過程。PC的 特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸穩定性好，從低溫到高溫均能保持穩定的機械強度，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作為結構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、聚集態特性屬于無定型非結晶性塑料，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熱穩定性較好，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，相對分子質量的增大而增大。PC分子鏈中有苯環，所以分子鏈剛性大。4、PC的抗蠕變性好，尺寸穩定性好；但內應力不易消除。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生水解而斷鍵、分子量降低和物性強度降低之現象，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生氣泡、銀紋等異常外觀。為避免水分所產生異常之情況，聚碳酸脂在加工前，應先經熱風干燥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樹脂規格不同而有相當之差異，應根據實際情況加以調整。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：的成型溫度設定與很多因素有關，如注塑機大小，螺桿組態、模具及成型品的設計和成型周期等。一般而言，為了讓塑料漸漸在熔融，在料管后斷/進料區設定較低的溫度，而在料管前段設定較高的溫度。但若螺桿設計不當或L/D值過小。逆向式的溫度設定亦可。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。螺桿回轉速度：在4070rpm較佳，但需視機臺與螺桿設計而調整。注射壓力：根據制品壁厚程度可采取85140kg/cm2。背壓：一般設定愈低愈好，便為求進料均勻，建議使用314kg/cm2。注射速度：射速度澆口設計有很大關系。使用直接澆口或邊緣澆口時，為防止日暉現象和波流痕現象，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)，連續射出二十至三十次。2、將射臺后退，連續將清洗料空射，直至射出的清洗料開始膨脹起泡。3、將料筒溫度重新設定到200至230。4、繼續將清洗料空射，直到清料熔膠溫度達到260且外表看起來很干凈透明。