化工领域的新材料PC聚碳酸酯PC课案

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1、UL94 V-0一、什么是聚碳酸酯 ？聚碳酸酯是一类分子主链中含有 O-R-O-CO 链节的高分子化合物及以它为基质而制得的各种材料的 总称。英文名 Polycarbonate,简称PC。二、分类 .（聚碳酸酯是分子主链中含有 O-R-O-CO 链节的热塑性树脂。）按分子结构中所带酯基不同分为：、1、.脂肪族聚碳酸 酯、2、.脂肪族聚碳酸 酯、3、.脂肪-芳香族聚碳酸 酯、4、.芳香族聚碳酸 酯3、性质1.物性 ：密度:1.18-1.22g/cm3 线膨胀率:3.8 10-5 cm/C 热变形温度:135 C 低温-45 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

2、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.化性 ：聚碳酸酯(PC)是碳酸的聚酯类，碳酸本身并不稳定，但其衍生物(如光气，尿素，碳酸盐，碳酸酯)都有一定的 稳定性。聚碳酸酯耐弱酸，耐弱碱，耐中性油。不耐紫外光，不耐 强碱。PC 材料具有阻燃性，耐磨。抗氧化性。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。几乎是无色的玻璃态的无定形

3、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 600900J/m，未填充牌号的热变形温度大约为 130C ，玻璃纤维增强后可使这个数值增加 10C。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 100C 时，在负载下的蠕变率很低。 PC 耐水解性差，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。4、主要性能a、机械性能 : 强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变 也小(高温条件下也极少有变化

4、);b. 耐热老化性 : 增强后的 UL 温度指数达 120140(户外长期老化性也很好 );c、耐溶剂性: 无应力开裂;d、对水稳定性: 高温下遇水易分解 (高温高湿环境下使用需谨慎);e、电气性能 : 1、绝缘性能 :优良(潮湿、高温也能保持电 性能稳定,是制造电子、电气零件的理想材料 ); 2、介电系数:3.0-3.2; 3、耐电弧性:120s;f、成型加工性 :普通设备注塑或挤塑。五、主要优点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、成形收缩率低、尺寸稳 定性良好 ;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

5、合卫生安全六、生产工艺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 。1 .溶液光气法溶液光气法的工 艺路线为：光气+双酚 A(BPA)PC 。以光气和双酚A 为原料，在碱性水溶液和二 氯甲烷(或二氯乙烷)溶剂中进行界面缩聚，得到的 PC 胶液经洗涤、沉淀、干燥、挤 出造粒等工序制得 PC 产品。此工艺经济 性较差，且存在环保问题，

6、缺乏竞争力2. 界面缩聚光气法界面缩聚光气法是目前工 业上应用较为广泛的工艺，其与溶液光气法的主要不同在于：双酚首 先与氢氧化钠溶液反应生成双酚 A 钠盐，后加入二 氯甲烷，通入光气，使物料在界面上聚合，生成低分量 PC，然后经缩聚分离得到高分子量 PC 产品。此工艺 路线技术成熟，产品质量高，不用脱除溶剂，成本较低，适合大规模和连续生产，而且产品纯净、易加工、分子量高，能满 足各种用途性能要求，在 PC 生产工艺中占绝对优势 ，目前世界上约有 90%的 PC 生产采用该工艺。3. 酯交换熔融缩聚法酯交换熔融缩聚法的工 艺路线分为两步： 光气 +苯酚 DPC； DPC+BPA PC ，简称酯交

7、换法，又称本体聚合法，也是一种间接光气法工 艺。苯酚经光气法反 应生成碳酸二苯 酯(DPC)，然后在高温、高真空和微量卤化锂或氢氧化锂等催化剂和添加剂存在下与双酚 A 进行酯交换反应生成低聚物，再进一步缩聚制得 PC 产品。该 工艺流程短，无溶剂，全封闭，无污染，生产成本略低于光气法，但 产品光学性能 较差，催化剂易污染，副产品难以去除，加工困难，应用范围有限，再加上搅拌、传热 等问题的限制，难以实现大吨位工 业化生产。4. 非光气酯交换熔融缩聚法 (全非光法 )非光气酯交换熔融缩聚法因工 艺过程中彻底不使用光气，是在酯交换法生产工艺的基础上开发成功，属绿色环保工艺路线，又称全非光法。其生产

8、工艺也分为两步： 酯交换法合成 DPC：苯酚+DMC DPC ； DPC+BPA PC 。首先，以碳酸丙烯酯 与甲醇酯交换生产碳酸二甲 酯(DMC) ；其次，苯酚和DMC 反应首先生成甲基苯基碳酸酯(MPC) ，然后 MPC 和苯酚进一步反 应生成 DPC，同时 MPC 发生歧化反 应也生成 DPC。得到非光法 DPC 后，在熔融状态下与双酚A 进行酯交换、缩聚制得 PC 产品。该 法与光气法及 酯交换法相比，有以下优点： 不使用剧毒的光气和溶 剂二氯甲烷，无脱溶剂和水洗脱盐工序，流程简单，大大降低了对环境的污染； 产品质量高，聚碳透明度可达 98%，达到光学级聚碳酸酯性能指标，可用来制造光盘

9、类光电子产品； 副产品甲醇和苯酚可循 环使用，降低原料成本目前世界各大聚碳酸 酯公司已先后建立起了非光气 酯交换法的工业装置。根据生成碳酸二甲酯 所采用的原料的不同，分 别有 GE 公司以甲醇、一氧化碳和氧气为 原料，经氧化、梭基化等反应 制成 DMC; 日本旭化成公司开 发的非光气 酯交换法有独特的 创意，使用二氧化碳、环氧乙烷(EO) 和双酚 A(BPA)作为主要原料生 产聚碳酸酯(PC)，副产乙二醇 (EG) 。该工艺既不使用光气，也不使用二 氯甲烷，产生很少的 废物，是一项污染小的新工 艺，该工艺已用于台湾旭化成奇美聚碳酸 酯装置，生产能力已达到 6.5 万吨 /年。七、主要应用聚碳酸

10、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。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，到 2005 年达到 14 万 t。折叠 汽车制造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医疗级 PC 料 制作成的注射器 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% ，中国在该领域的使

11、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酯的需求量将是巨大的。预计 2005年中国汽 车总量达 300 多万辆，需求量达到 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。折叠 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。折叠 航空、航天随着航空、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 P

12、C 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。折叠 包装领域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，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。折叠 电子电器由

13、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。折叠 光学透镜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

14、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。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。折叠 光盘随着信息 产业的崛起，由光学级聚碳酸酯成的光盘作为新一代音像信息存 储介质，在以极快的速度迅猛PC 料制作成的光发展。聚碳酸酯 以其优良的性能特点因而为世界光盘制造业的主要原料。世界光盘制正盘成制造业所耗聚碳酸 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。