PC塑胶原料 第一节 概述
聚碳酸酸英文名称为 Polycarbonate,简称PC塑胶原料(以下或简称PC)。它是一类分子链中含有碳酸酯纯构的高分子化合物及以它为基质而制得的各种材料的总称。按分子结构中所带酯基不同可以分为脂肪族环族、芳番族和脂一苏香族等几大类型。并以双酚A型聚碳酸酯为最重要,分子量通常为3-10W。在无特别淡明情况下,通常所说的聚碳酸都指双酚A型聚碳酸酯及其改性品种。
作为五大工程梁料中一的透明产品,PC是一种非晶体工程材料,具有特别好的抗冲击强度、热定性、光泽度、抑献细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口冲击强度( Notched Izod impact stregth)非高,并且收缩率限低,一般为0.1~0.2%。PC有很好的机械特性,但流动特性较差,因此这种材料注过程较图难。在选用间种品质的PC村料时,要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性,那么就使用低流动率的PC材料:反之,可以使用高流动率的PC材料,这样可以优化注塑过程。
第二节 特性
1、物化性能
纯FC树脂是一种无定形、无味、无嗅、无毒、透明的热塑性聚合物,分子量一般的20000~70000范围内,相对密度1.18~1.20,玻璃化温度140~150℃,熔程220~230℃。聚碳酸酯具有一定的耐化学腐蚀性,耐油性优良。
由于聚碳酸酯的非结晶性,分子间堆砌不够致密,芳香烃、氯代烃类有机溶剂能使其溶胀或溶解,容易引起溶剂开裂现象。耐碱性较差。
2、机械性能
聚碳酸酯的机械性能优良,尤为突出的是它的冲击强度和尺寸稳定性,在广阔的温度范围难仍能保持较高的机械强度,其缺点是耐疲劳强度和耐磨性较差,较易产生应力开裂现象。
1)冲击强度:聚碳酸酯的冲击强度在通用工程塑料乃至所以的热塑性里料中都是很突出的,其数与45%玻纤增强聚酯FET相似。影响聚碳酸酯冲击强度的主要因素有分子量、缺口半径、温度和添加剂等。
2)耐变性:聚碳酸酯的耐蠕变性在热塑性工程塑料中是相当好的,甚至优于尼龙和聚甲醛,因水而引起的尺寸变化和冷流变形均很小。这是它尺寸稳定性优良的重要标志。
3)疲劳强度:聚碳酸酯抵抗周期性应力循环往复作用的能力较差。
4)耐摩擦磨耗性:与其他的工程塑料相比,聚碳酸酯摩擦系数较大,耐磨性较差
3、热性能
在通用工程塑料中,聚碳酸酯的耐热性还算是较好的,其分解温度在300℃以上,长期工作温度可离达120℃:同时它具有良好的耐寒性,脆化温度低达-100℃:其长期使用温度范围是60~120℃
4、电性能
聚碳酸酯的分子极性小、玻璃化转变温度高、吸水性低,因此具有优良的电绝缘性能,接近或相当于向来被认为电绝缘性能优良的PET。聚碳酸酯的电绝缘性与温度、湿度、电场频率和制品厚度密切相关。
5、耐老化性和耐燃性
聚碳酸酯的耐热老化性能也相当好,若将其薄膜放置空气中长时间加热,其性能变化很小。但是若聚碳酸酯长期处于阳光、氧、水汽作用,尤其再加上高温,本身又含有一定杂质的情况下,会引起降解。聚碳酸酯是可燃的,火焰呈淡黄色、冒黑烟;氧指数仅25%,离开火源自熄。一般加入卤化物、三氧化二锑、氢氧化镁、磷酸和红磷等改性提高阻燃性。
6、光学性能
聚碳酸酯是非结晶性物质,纯净聚碳酸酯无色透明,具有良好的透光性,因其表面硬度较差,耐磨性不好,表面容易发毛而影响其透光率。
第三节 应用
1、汽车工业
PC树脂用于汽车照明系统,仪表盘系统和内装饰系统,用作前灯罩,带加强筋汽车前后档板,反光镜框,门框套、操作杆护套、阻流板。
2、玻璃装配业
PC可用作门窗玻璃,PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗,用于飞机舱罩照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。
3、各种标牌
PC板可做各种标牌,如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器。
4、电子电气
PC被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置,电话线路支架下通讯电缆的连接件,电闸盒、电话总机、配电盘组件,继电器外壳。
5、工业机械零件与工具
动力工具的手柄,各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架,家电部件有磁带录相机结构部件、品体二极管、各种零件。
6、家用电器
PC可做低载荷,零件,用于家用电器马达、真空吸尘器,洗头器、咖啡机、烤面包机
7、光盘
PC是光盘储存介质理想的材料。
8、包装瓶与容器
PC瓶(容器)透明、重量轻、抗冲性好,耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤,作为可回收利用瓶(容器)。
9、计算机
PC及PC合金可做计算机架,外壳及辅机,打印机零件。
10、医疗及保健改性
PC耐高能辐射杀菌,耐蒸煮和烘烤消毒,可用于采血标本器具,血液充氧器,外科手术器械,肾透析器等。
11、休闲和防护器材
PC可做头盔和安全帽,防护面罩,墨镜和运动护眼罩。
12、薄膜
PC薄膜广泛用于印刷图表,医药包装,膜式换向器。
第四节 改性用途
改性PC的目的是为了增韧,改良成型加工性能,减少残余变形,增加阻燃性等,具体能改性PC的品种有:
PC/ABS可提高弯曲模量、耐热性、电镀性能等。
PC/PET、PBT工可改善耐药品性,耐溶剂料性等。
PC/PMMA加入有机玻璃可提高外观珠光色彩。
PC/PA、HIPS可提高冲击韧性、表面光洁度。
PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐气候性,而LDPE效果较差。
PC用玻纤或碳纤维进行增强改性,提高机械强度。
并用溴类阻燃剂和三氧化二锑,可制成阻燃级PC。
其他和聚砜、芳香族聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯都可以进行共性,达到经济性和性能之间的平衡。
第五节成型加工
1、PC的注塑成型工艺和条件
聚碳酸酯注塑的主要用于制造较精密的、承受较大冲击负荷的中、小型制品。
聚碳酸酯容易吸水,而且成型加工的高温过程的水分还会使聚碳酸酯发生水解和降解,严重影响制品的外观质量和物理、力学性能,因此控制水分含量是保证制品质量的关键之一
聚碳酸酯的注塑参考工艺条件:
工艺 | 数值 | 工艺参数 | 数值 | ||
料筒温度/℃ | 前部 | 270~300 | 注射压力/MPa | 6~14 | |
中部 | 270~300 | 螺杆转速/(r/min) | 30~120 | ||
后部 | 240~280 | 螺杆背压 | 0~10 | ||
喷嘴温度/℃ | 270~300 | 成型周期/s | 注射 | 1~25 | |
模具温度/℃ | 70~100 | 冷却 | 5~40 |
2、PC的挤出
聚碳酸酯挤出成型用于制造聚碳酸酯的板、管、和棒等型材以及薄膜,所用的物料分子量较高,般均在3.4×104以上。
聚碳酸酯管材挤出成型工艺条件:
工艺条件 | 聚碳酸酯 | 玻纤增强PC | 工艺条件 | 聚碳酸酯 | 玻纤增强PC | |
料筒温度/℃ | 后部 | 250 | 240 | 模芯外径/mm | 26 | 26 |
前部 | 255 | 250 | 长径比 | 24 | 24 | |
机头温度/℃ | 后部 | 230 | 220 | 管材内径/mm | 25.5 | 25.8 |
前部 | 220 | 215 | 管材外径/lm | 32.8 | 32.9 | |
口模温度/℃ | 210 | 225 | 真空定径器内径/mm | 33 | 33 | |
螺杆转速/(r/min) | 10.5 | 10.5 | 定径器与口模间隙 | 20 | 20 | |
模套内径/mm | 33 | 26 | 冷却水温度/℃ | 80 | 80 |
3、PC的吹塑成型
用于吹塑成型的方法可生产聚碳酸酯的包装容器(瓶)。包括挤出吹塑成型、共挤吹塑成型和注射吹塑成型等,无论采用那种吹塑成型,都要在成型加工前对物料进行严格的干燥,使PC的含水量低至0.01%。
以下为PC的吹塑成型工艺:
工艺参数 | 数值 | 工艺参数 | 数值 | |
料筒温度 | - | - | 模头接套温度/℃ | 260~270 |
前部 | 260~270 | 机头温度/℃ | 260~270 | |
中部 | 250~270 | 模头温度/℃ | 255~270 | |
后部 | 240~270 | 模具温度/℃ | 50~90 |
注意事项:
1、射出压力大,管内温度过高或滞留时间久时,易起热分解、变色及降低物性,须注意模温以85℃~120℃为准。(1)水分控制在0.02%以下;(2)以120℃干燥4个小时,勿超过150℃。
2、对厚的成品尤其不易成型,因成品易生残留应力,会造成日后破裂,因此宜用粉末状的硅利康作离模剂,勿用液状离模剂。
3、成形须高温及高压,须使用螺杆式成形梭。
4、材料于使用前预作充份干燥。
5、浇口,流道设计应有较小的流动阻抗。
6、成形品设计应有近接之肉厚,避免有金属件镶嵌。再者,退缩倾斜须在2°以上。
7、成型收缩率0.4%~0.7%、比重1.2~1.5
8、加热温度230~310℃、模具温度80120℃、料管温度260~310℃、喷出料温度280~320℃、射出压力800~1500kg/cm2、最低操作温度260℃
9、使用除湿干燥机、干燥温度为105~120℃(0.02~0.03%以下)、需时24小时、料管温度第一段为260~270℃;第二段为260~270℃;第三段为240~250℃;第四段为220~230℃;模具表面温度40~60℃。温度设定:射嘴230~300℃、前段260~280℃、中段265~275℃、后段250~270℃;螺杆转速40~160rpm、模具温度80^120℃、射出压力1000~1400kg/cm2、背压5-15kg,螺杆压缩比为2.4,L/D为15~24。