合成
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。
聚碳酸酯的制法有酯交换法和光气直接法。
(1)酯交换法
原理与生产涤纶聚酯的酯交换法相似。双酚A与碳酸二苯酯熔融缩聚,进行酯交换,在高温减压条件下不断排除苯酚,提高反应程度和分子量。
酯交换法需用催化剂,分两个阶段进行:阶段,温度180—200℃,压力270—400Pa,反应1—3h,转化率为80%—90%;阶段,290—300℃,130Pa以下,加深反应程度。起始碳酸二苯酯应过量,经酯交换反应,排出苯酚,由苯酚排出量来调节两基团数比,控制分子量。
苯酚沸点高,从高粘熔体中脱除并不容易。与涤纶聚酯相比,聚碳酸酯的熔体粘度要高得多,例如分子量3万,300℃时的粘度达600Pa·s,对反应设备的搅拌混合和传热有着更高的要求。因此,酯交换法聚碳酸酯的分子量受到了限制,多不超出3万。
(2)光气直接法
光气属于酰氯,活性高,可以与羟基化合物直接酯化。光气法合成聚碳酸酯多采用界面缩聚技术。双酚A和氢氧化钠配成双酚钠水溶液作为水相,光气的有机溶液(如二氯甲烷)为另一相,以胺类(如四丁基溴化铵)作催化剂,在50℃下反应。反应主要在水相一侧,反应器内的搅拌要保证有机相中的光气及时地扩散至界面,以供反应。光气直接法比酯交换法经济,所得分子量也较高。
界面缩聚是不可逆反应,并不严格要求两基团数相等,一般光气稍过量,以弥补水解损失。可加少量单官能团苯酚进行端基封锁,控制分子量。聚碳酸酯用双酚A的纯度要求高,有特定的规格,不宜含有单酚和三酚,否则,得不到高分子量的聚碳酸酯,或产生交联。
物理性能 额定值 单位制 测试方法 |
密度(23°C) 1.20 g/cm³ ISO1183 |
表观密度 3 0.66 g/cm³ ISO60 |
熔流率(熔体流动速率)(300°C/1.2 kg) 13 g/10min ISO1133 |
熔融体积流量(MVR)(300°C/1.2 kg) 12.0 cm³/10min ISO1133 |
收缩率 |
流量: 2.00 mm 4 0.70 % ISO294-4 |
流量 0.6到0.8 % ISO2577 |
横向流量 0.6到0.8 % ISO2577 |
横向流量 : 280°C,2.00 mm 4 0.75 % ISO294-4 |
吸水率 |
平衡, 23°C, 50%RH 0.12 % ISO62 |
饱和,23°C 0.30 % ISO62 |
薄膜 额定值 单位制 测试方法 |
水气透过率 (23°C, 85%RH, 100 µm) 15 g/m²/24hr ISO15106-1 |
Carbon DioxidePermeability (23°C, 25.4 µm) 16900 cm³/m²/bar/24hr ISO2556 |
GasPermeation |
Nitrogen : 100.0µm 120 cm³/m²/bar/24hr ISO2556 |
Carbon Dioxide :100.0 µm 3800 cm³/m²/bar/24hr ISO2556 |
Oxygen : 100.0µm 670 cm³/m²/bar/24hr ISO2556 |
Oxygen : 25.4µm 2760 cm³/m²/bar/24hr ISO2556 |
Nitrogen : 25.4µm 510 cm³/m²/bar/24hr ISO2556 |
硬度 额定值 单位制 测试方法 |
球压硬度 116 MPa ISO2039-1 |
机械性能 额定值 单位制 测试方法 |
拉伸模量(23°C) 2400 MPa ISO527-2/1 |
拉伸应力 |
断裂,23°C 70.0 MPa ISO527-2/50 |
屈服,23°C 66.0 MPa ISO527-2/50 |
拉伸应变 |
断裂,23°C 120 % ISO527-2/50 |
屈服,23°C 6.1 % ISO527-2/50 |
标称拉伸断裂应变(23°C) >50 % ISO527-2/50 |
拉伸蠕变模量 |
1000hr 1900 MPa ISO899-1 |
1hr 2200 MPa ISO899-1 |
弯曲模量 5(23°C) 2400 MPa ISO178 |
弯曲应力 5 |
23°C 98.0 MPa ISO178 |
3.5% 应变,23°C 74.0 MPa ISO178 |
Flexural Strainat Flexural Strength 6 (23°C) 7.0 % ISO178 |
冲击性能 额定值 单位制 测试方法 |
简支梁缺口冲击强度 7 |
-30°C,完全断裂 14 kJ/m² ISO179/1eA |
23°C,局部断裂 70 kJ/m² ISO179/1eA |
简支梁无缺口冲击强度 |
-60°C 无断裂
ISO179/1eU |
-30°C 无断裂
ISO179/1eU |
23°C 无断裂
ISO179/1eU |
悬壁梁缺口冲击强度 7 |
-30°C,完全断裂 15 kJ/m² ISO180/A |
多轴向仪器化冲击能量 |
-30°C 65.0 J ISO6603-2 |
23°C 60.0 J ISO6603-2 |
多轴向仪器化冲击力峰值 |
-30°C 6300 N ISO6603-2 |
23°C 5400 N ISO6603-2 |