一、简介

聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，是透明的无色或微黄色强韧固体，透明性仅次于PMMA和PS，透光率可达89%，无味、无毒，着色性好，可制成各种色彩鲜艳的制品。

表1 聚碳酸酯的基本属性

 

没有特别说明，通常所说的聚碳酸酯都是指双酚A型聚碳酸酯及其改性品种，以下便是双酚A型聚碳酸酯的结构式。

图：2,2'-双（4-羟基苯基）丙烷聚碳酸酯

主链上基团对PC的影响

1.苯撑基：庞大的刚硬基团，限定了分子链段的内旋；

2.酯基：强极性基团，提供了较大的分子间力使分子链互相束缚，削弱分子链柔性；

苯撑基和酯基决定了PC是属性刚性较强的大分子。因此，聚合物的玻璃化温度和熔融温度较高、熔体粘度高，分子链在外力作用下不易滑移，抗形变能力强，力学强度高，耐溶剂性和耐水性好。
 

二、发展历史

1953年：拜耳公司首次获得聚碳酸酯（PC）。

1958年：拜耳公司以熔融酯交换法进行PC的中规模工业化生产。

1960年：美国通用公司半工业化投产

我国在1958年着手研发，1965年工业化建厂

80年代后，PC的应用需求迅速地增长，80年代的增长速度接近13%，90年代保持在8~9%

三、分类

根据-R-基团的不同，聚碳酸酯可分为脂肪族、脂环族、芳香族以及脂肪-芳香族等几类型。无特别说明的情况下，通常所说的聚碳酸酯都是指双酚A型聚碳酸酯及其改性品种。

根据用途，聚碳酸酯可分为防静电PC，导电PC，加纤防火PC，抗紫外线耐候PC，食品级PC，抗化学性PC。

图2：食品级PC粒子

四、合成工艺

图3：PC的合成方法

1.   酯交换法

在碱性催化剂、高温、高真空的条件下，使双酚A与碳酸二苯酯进行酯交换，脱出苯酚，缩聚成聚碳酸酯。2.   光气法

将双酚A先转变成钠盐，以双酚A钠盐的NaOH水溶液为一相，以通入光气的二氯甲烷为另一相，在常温常压下进行界面缩聚。 

五、成型工艺及注塑常见缺陷分析

1.成型工艺

PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。

表2  聚碳酸酯成型工艺

2.   常见注塑缺陷分析

PC是一种较难加工的塑料。因此，在制品成型过程中往往会出现变色、黄纹、黑点、气泡、冷料斑、乱流痕等缺陷。

1）应力问题

2）射影、黑点等

图4：PC注塑时制品有射影案例

3）表面有起皮

图5：PC料不加纤起皮

4）其他问题

 

六、PC的改性方向及主要生产商家

1.   PC为什么要改性？

改善应力开裂、流动性不佳

2.   PC的改性方向有哪些?

增韧、增强、阻燃和合金化等3.   改性品种有哪些？

表3 PC常见的改性品种

 

4.   主要生产商家

PC的主要生产商家主要有：沙特基础工业公司、拜耳、日本三菱、LG化学、台化出光、台湾奇美、韩国三星、嘉兴帝人、新加坡帝人、陶氏、三星第一毛织、俄罗斯喀山、泰国三菱、宁波浙铁大风化工等。
 

六、应用

1.   汽车（优良抗冲击、抗热畸变性能，且耐候性好、硬度高）

适用于生产轿车和轻型卡车的各种零部件。用途主要集中在照明系统、仪表板、加热板、除霜器以及PC合金制的保险杠等。

a）门把手：

 图6：PC/ABS电镀门把手（图来源于锦湖日丽）

2.   电子电器（良好的电绝缘性、阻燃性、尺寸稳定性）

主要应用于重载插头座和墙壁插板、连接器、电子产品外壳、终端接线柱等。

a）3C行业

b）手机外壳

 

图7：聚碳酸酯手机外壳（魅族）

3.   光学（高透光率、高折射率、高抗冲击性、尺寸稳定性及易加工成型）

主要应用领域：光盘、镜片、照明等

图8：PC应用于照相机镜片

4.   建筑（高透、抗冲、耐温、耐紫外线、尺寸稳定）

应用于：PC板材。

图9：PC板材用于建筑材料

5.   包装

PC在包装领域主要是制造20L左右的大水瓶。由于质量轻、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，除个别高消费市场外，PC瓶已取代玻璃瓶。

图10：PC瓶

6.   医疗器械

PC或其改性品种具有良好的韧性和刚性，同时兼有耐热、耐辐射性能，满足医疗领域的高温、高压消毒处理和经受高能辐射处理要求，主要用于制造人工血液透析设备、血液采集器、高压注射器、外科手术面罩及其它需在透明、直观条件下操作并需反复消毒的医疗设备中。

图11：PC应用于注射器