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发布时间:2022-02-12 09:52:57| 浏览次数:

什么是聚碳酸酯?



聚碳酸酯(PC)是一种高性能、不定形透明的热塑性聚合物,具有通过碳酸酯基团(-O-(C = O)-O-)连接在一起的有机官能团,并能提供独特的性能组合。


它被用作工程塑料因为其:

高冲击强度

尺寸稳定性高

良好的电气性能等


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PC具有优异的机械性能(密度:1.2 - 1.22 g / cm 3),其特性非常类似于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA,丙烯酸),但PC更强,能在-20℃~140℃范围内依旧保持良好的韧性。因此相比于PMMA,PC更昂贵。PC能够与某些聚合物有较好相容性,因此它广泛用于PC / ABS,PC / PET,PC / PMMA等混合物中......


聚碳酸酯的主要特性和性能



由于其多功能特性、加工环保性和可回收性,PC是工业上的首选材料。


韧性和高冲击强度 - PC具有高强度性,可抵抗冲击和断裂,因此在要求高可靠性和高性能的应用中能够提供安全性和舒适性。


透射率 - PC是一种极其透明的塑料,可以传输超过90%的光,与玻璃一样好。PC板材有多种色调可供选择,可根据您所需要的应用进行定制。


轻量化 - 与玻璃相比,这些优势为OEM提供了几乎无限的设计可能性。该属性可提高效率,简化安装过程并降低总体运输成本。

防紫外线辐射 - PC可用于阻挡紫外线辐射,并提供100%的防紫外线保护。


光学性质 - 由于其无定形结构,PC具有出色的光学性能。透明PC的折射率为1.584。


耐化学性 - PC对稀酸、脂肪烃和醇类具有良好的耐化学性; 对油和油脂具有中等耐化学性。PC很容易被稀释的碱、芳香烃和卤代烃攻击。因此,PC对磨蚀性碱性清洁剂很敏感,建议使用某些不影响其化学性质的清洁剂清洁PC板。


耐热性 - PC具有良好的耐热性,在135°C时具有良好的热稳定性。能够添加阻燃剂而不影响材料性能,可以进一步改善其耐热性。

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其他特征



良好的电绝缘性能;不受水或温度的影响;良好的耐磨性;耐重复蒸汽灭菌,比其他工程热塑性塑料具有更好的性能。


聚碳酸酯的局限性



PC也存在一些局限性

低疲劳耐力;长时间暴露在超过60°C的水中后,机械性能会下降;易受到碳氢化合物和碱的侵袭;需要在加工前适当干燥,长时间暴露在紫外线下会发黄。


使用添加剂或热塑性混合物以获得优化的性能



通过添加玻璃纤维或碳纤维增强材料,可以进一步提高PC的抗蠕变性。在高达210℉的温度下,5-40%的GF增强材料可以提高抗蠕变性,最高可达28 MPa。


玻纤增强PC


PC综合性能优良,但耐疲劳强度较低,容易产生应力开裂,缺口敏感性高,耐磨性较差,不适合应用于冷热频繁交变场所或冲击类动力工具外壳。


经玻纤增强改性后,PC树脂机械强度大幅提高,耐疲劳性能明显改善,缺口敏感性降低,尺寸稳定性优良,可作为电子电器零件、汽车零部件、电动工具外壳、体育器材等用品的优质原材料。


玻纤增强PC是PC改性料的主要产品之一,Sabic、Bayer、Teijin、Dow等跨国公司均有系列成熟产品,国内金发、上海锦湖日丽等知名改性公司亦有系列产品出售。总体来看,按玻纤含量划分主要可分为10%、15%、20%、30%四个规格,根据阻燃类别可分为环保阻燃、无卤阻燃两大类,阻燃等级以1.5mmV0为主。


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通用PC/ABS合金


通用PC/ABS合金综合了PC和ABS的优良性能,既可降低PC的熔体粘度,改善加工性能,减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性,又提高了ABS的耐热性和力学强度。因综合性能优良,通用PC/ABS合金在各行各业获得广泛应用,市场份额相对较大,主要应用于汽车零部件、手机、家电、OA设备、数码产品、体育器材等领域。


目前Sabic、Bayer、Dow、Teijin等跨国公司均有系列成熟产品出售,Sabic产品规格齐全,处于绝对优势地位。国内知名改性公司,如广州金发、上海锦湖日丽、上海普利特、浙江俊尔、深圳科聚、广州银禧等企业也均有成熟系列产品,产品质量差异较小。根据应用领域的差异,产品可进一步细分为高冲击、超高流动、高流动、耐热、高耐热等数个规格。


表2 市售通用PC/ABS合金

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环保阻燃PC/ABS合金


环保阻燃PC/ABS合金曾是阻燃PC/ABS合金的主力产品,但受制于国际RoHS、REACH等环保法规指令约束,市场逐步萎缩,主要应用于电子电器、汽车零部件、家电、OA设备、照明等对材料阻燃性能有较高要求的场所。


环保溴系阻燃剂是主打阻燃剂,常用产品主要包括十溴二苯乙烷、溴代三嗪、溴化环氧树脂、溴代双酚A型聚碳酸酯起齐聚物,其中以美国科聚亚大湖公司的FM2100R、BC-52、BC-58最为出名,所得阻燃PC/ABS合金阻燃性能好,产品光泽度佳,力学性能及耐热性能保持率高。根据应用领域的差异,产品可进一步细分为高流动、耐热、高耐热等数个规格。

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超薄无卤阻燃PC/ABS合金


受轻量化、节能减排、绿色环保的新材料产业政策导向,薄壁塑料件在家电、OA设备、通讯、汽车零部件、建筑、照明等领域应用日益广泛。为了提高性价比,笔记本电脑的塑料外壳壁厚已由1.5~1.8mm逐步减薄至1.0~1.1mm,甚至减薄至0.8mm,家电及办公设备注塑件壁厚从2.5~3mm打薄到2.0~2.3mm,汽车塑件的壁厚则从2.5~3.2mm打薄到1.5~2.0mm。


此类产品零部件众多,单一制件结构相对复杂,壁厚减薄的同时,不仅要顾及产品的结构强度,还要兼顾各种表面装饰的完美呈现,这对材料的加工成型性能、材料刚性、阻燃性能及耐热性能提出了较高要求。


为了满足此类需求,需要:

(1)材料具有更高的流长比,更为优异的熔体流动性,便于成型大型薄壁制件;

(2)材料具有优异刚性保证制件使用需要;

(3)材料具有优异的冲击强度;

(4)符合家电行业安全标准,满足RoHS及UL-94V-0。其中,加工流动性、材料刚性及阻燃等级是选材的关键性指标,目前常规的阻燃ABS已经难以满足实际应用要求,高流动无卤阻燃PC/ABS合金应运而生。


根据产品用途,UL94规定的阻燃要求是:笔记本电脑的阻燃性要求达到V-0或者V-1级;固定式电子产品的阻燃性要求达到V-0或者5V级。


目前市售高流动无卤阻燃PC/ABS合金主要产品包括Saibc公司CYCOLOY系列、Bayer公司BAYBLEND系列、Samsung公司STAROY 系列、LG公司LUPOY系列、Mitsubishi公司IUPILON系列、Teijin公司MULTILON系列、KumhoSunny公司HAC系列、Dow公司EMERGE系列、Samyang公司TRILOY系列等的高流动无卤阻燃牌号。


其中,Sabic公司CYCOLOY系列最为出众,产品种类丰富,牌号可达30余种。各家公司的主流产品详见表。


据统计,市售高流动无卤阻燃PC/ABS合金的阻燃等级基本维持1.6mmV0,可满足下游厂商主流产品需求,阻燃等级0.75mmV0产品仅有Sabic公司CYCOLOY系列有相关牌号问世(CX7240、CX7110等)。


但据下游客户反应,实际注塑加工过程中,因加工设备、模具及注塑工艺差异较大,此类牌号生产的超薄壁注塑件的阻燃性能实测结果并不理想,阻燃稳定性不佳,制件成品率不高。由于PC/ABS合金的阻燃机理主要表现为凝聚相成炭,为了保持较好的阻燃性能,PC含量通常在70%以上。


如果PC制品厚度过薄,在阻燃测试阶段,高温熔融状态下的PC层难以支撑逐步生成的阻燃炭层,导致阻燃剂的实际效果大打折扣。究其原因,超薄壁状态下高效阻燃剂的选择以及阻燃剂均匀分散技术是关键,目前仍处于技术攻关阶段,尚无完全合规的产品面世。


表4 市售主流高流动无卤PC/ABS合金

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超薄无卤透明PC


超薄无卤透明PC具有绿色环保,透明度高,流动性优良的特点,由于具有较高的流长比及较高的刚性,在满足产品轻量化的同时又可大幅提高设计自由度,便于设计轻量化、智能化、时尚化的家电及IT产品。


目前PC合成厂家均有相关产品出售,但阻燃性能差异较大。总体来看,市售不透明PC阻燃等级可达0.7~1.0mmV0,半透明PC阻燃等级可达1.1~1.6mm V0,而透明PC阻燃等级最高仅为1.5mmV0,其中日本帝人公司MN4800系列透明无卤阻燃PC表现较为出众,在保持优良阻燃性能的同时,产品的透明度保持率高,与PC通用料基本一致。各家公司的主流产品详见表5。


据分析,超薄无卤PC技术可控,但该产品若想保持优良的透明性,高效、透明无卤无磷阻燃剂的开发将是技术关键,目前国内在这方面研究较少,主要集中于含硅阻燃剂开发。


表5 市售主流高流动透明无卤PC

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还可以通过添加剂以改善阻燃性、热稳定性、耐紫外线和颜色稳定性以及一些其他性质。涂覆的PC片材还显示出更好的耐候性,耐擦伤性和耐化学性。


PC /聚酯共混物:这些合金适用于需要高耐化学性的应用。由于PBT具有更高的结晶性,PC / PBT共混物具有比PC / PET共混物更高的耐化学性。

 

PC / ABS共混物:PC的韧性和高耐热性与ABS延展性和可加工性相结合,提供优异的性能组合。