25037-45-0
中文名稱
聚碳酸酯
英文名稱
Polycarbonate
CAS
25037-45-0
分子式
C31H32O7
分子量
290.32
MOL 文件
25037-45-0.mol
更新日期
2024/12/18 08:35:07
25037-45-0 結(jié)構(gòu)式
基本信息
中文別名
聚碳酸酯聚碳酸酯板
聚雙酚A碳酸酯
聚碳酸酯(阻燃)
聚碳酸酯(著色)
雙酚A型聚碳酸酯
2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷聚碳酸酯
碳酸、4,4’-(1-甲基亞乙基)雙苯酚的聚合物
英文別名
POLYCARBONATECARBONATE RESIN
POLYCARBONATE 326
POLYCARBONATE 6'800
POLYCARBONATE RESIN
POLYCARBONATE 46000
POLYCARBONATE 30'600
POLYCARBONATE 50'000
POLYCARBONATE 20'200
POLYCARBONATE 195'000
所屬類別
催化劑及助劑：聚合物物理化學(xué)性質(zhì)
外觀性狀無毒、無臭、無色至淡黃色透明的固體。 溶于二氯甲烷和對二惡烷，稍溶于芳烴和酮等。
熔點220~230℃
密度1.2 g/mL at 25 °C(lit.)
折射率n20/D 1.586
溶解度chlorinated solvents: soluble
形態(tài)neat
Dielectric constant2.9（Ambient）
應(yīng)用領(lǐng)域
用途1
用作電子電氣零部件、機械紡織工業(yè)零件、建筑結(jié)構(gòu)件、航空透明材料及零部件、泡沫結(jié)構(gòu)材料等用途2
用于制襯衫、床上用品、餐桌布、工作服布等用途3
用于光盤基片材料。制備方法
方法1
聚碳酸酯的合成有2種方法，一是光氣法，二是酯交換法。光氣法：光氣法又稱溶劑法和界面縮聚法。它是在常溫常壓下，以雙酚A鈉鹽與光氣進行界面縮聚反應(yīng)制得的聚碳酸酯。光氣法生產(chǎn)工藝主要分以下個步驟：
光氣化。將配制好的雙酚鈉鹽加入光氣化釜，隨后加入二氯甲烷于光氣化釜中，開動攪拌，當釜內(nèi)溫度降至20℃時，恒速通入光氣進行光氣化反應(yīng)。當反應(yīng)介質(zhì)的pH值為7-8時，停止通光氣，光氣化反應(yīng)即告結(jié)束。
縮聚。將光氣化物、25%堿液、催化劑、三甲基芐基氯化銨及分子量調(diào)節(jié)劑苯酚等加入反應(yīng)釜中，在攪拌情況下，于25-30℃繼續(xù)進行反應(yīng)3-4h，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，應(yīng)采用冷水降溫。當反應(yīng)終止，靜置分層除去上層堿鹽溶液，再加入5%甲酸中和至物料呈微酸性，分出上層酸水相，經(jīng)過中和后反應(yīng)溶液再進行后處理。
后處理。后處理一方面是除去樹脂中的鹽質(zhì)，另一方面是除去樹脂中低分子物和未反應(yīng)的雙酚A。鹽質(zhì)的脫除，一般采用水洗法，即把中和后的樹脂溶液加水攪拌，洗去樹脂中鹽質(zhì)，至洗滌水中不含氯離子為止。低分子物一般除采用沉淀法。即水洗后的樹脂溶液加入沉淀劑使聚碳酸酯呈粉末或粒狀析出。沉淀劑可使用醇類、酮類以及石油醚、甲苯或二甲苯。光氣法轉(zhuǎn)化效率高，一般均在90%以上，相對分子質(zhì)量可高達(15-20)×104但分子質(zhì)量過高，成型困難。因此常用分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑將分子量控制在104以下。
酯交換法：酯交換法又稱熔融縮聚法，聚合時不使用溶劑，不需要回收溶劑的設(shè)備，產(chǎn)品可直接出料造粒，但反應(yīng)時間較長，并需在高真空和高溫度下進行。由于反應(yīng)物料的粘度較高，使反應(yīng)過程中熱交換及物料的均勻混合有困難，很難制得高分子量的產(chǎn)物。酯交換法是在堿性催化劑存在下，將雙酚A與碳酸二苯酯在高溫高真空和熔融條件下進行的。
取雙酚A:碳酸二苯酯=1:(1.05-1.1)，反應(yīng)溫度高，酯交換反應(yīng)速度快，但超過180℃雙酚A容易發(fā)生分解，因此酯交換反應(yīng)初期只能以180℃為溫度上限。
酯交換反應(yīng)的催化劑有苯甲酸鈉、醋酸鋰、醋酸鉻、醋酸鈷和氫化鉀等。其用量為雙酚A的0.0025%。
酯交換法工藝有三個步驟：
酯交換 將雙酚A和碳酸二苯酯加入酯交換釜熔融后，加入催化劑，在6650Pa真空下，在175℃左右進行酯交換為第一階段反應(yīng)。當反應(yīng)體系大量苯酚蒸出后，再升溫至200-230℃，在1330-5320Pa真空下，繼續(xù)蒸出副產(chǎn)物苯酚。當蒸出量為理論量的80%-90%時，酯交換即告結(jié)束。用氯氣將反應(yīng)物壓至縮聚釜。
縮聚反應(yīng) 將酯交換后的反應(yīng)物在攪拌和真空(133Pa)下，控制釜內(nèi)溫度為295-300℃進行縮聚反應(yīng)，脫去苯酚和碳酸二苯酯，隨著反應(yīng)的進行，產(chǎn)物熔融粘度升高，分子量增加，直至所需的指標。
后處理 縮聚反應(yīng)結(jié)束后，在惰性氣體中于300℃加熱2-5h，把熔融物排出用10%鹽酸溶液浸泡粒料以除去堿性催化劑的堿金屬離子，再用無離子水洗至pH值等于7，最后干燥后包裝。
常見問題列表
應(yīng)用
聚碳酸酯薄膜可制電容器、錄音帶、彩色錄像帶、太陽能利用裝置、微波加熱系統(tǒng)、反滲析膜、超過濾膜；其泡沫塑料具有耐燃性和絕熱性，用于建筑工業(yè)。但聚碳酸酯抗疲勞強度低，易發(fā)生應(yīng)力開裂，常用玻璃纖維增強以避免上述缺點，并提高其他多項性能。若與多種聚合物共混，或加入各種穩(wěn)定劑、阻燃劑、抗靜電劑，則可制得新品種以擴展其應(yīng)用范圍。高分子化合物
聚碳酸酯是在分子主鏈中含有碳酸酯的高分子化合物的總稱，種類很多，最具有實用價值的是雙酚A型聚碳酸酯。無毒、無臭、無色至淡黃色的透明固體。1953年H.施奈爾等在德國拜耳公司制出了具有熱塑性的高熔點聚碳酸酯。1958年和1959年德國拜耳公司和美國通用電氣公司相繼實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。至20世紀70年代生產(chǎn)規(guī)模迅速達到萬噸級?，F(xiàn)在比較先進、采用較多的方法是雙酚A鈉鹽與光氣反應(yīng)的界面縮聚工藝。聚碳酸酯通過共聚、共混、增強等途徑已發(fā)展了很多改性品種。玻璃纖維增強聚碳酸酯有更為突出的剛性、尺寸穩(wěn)定性和耐蠕變性，強度和彈性模量提高2～3倍，硬度提高20%～30%，熱脹系數(shù)減少到原來的三分之一。
聚碳酸酯是最重要的工程塑料之一，具有韌而剛、尺寸穩(wěn)定、易著色、透明、電絕緣性好、耐電暈、對臭氧穩(wěn)定等優(yōu)良性能，且可經(jīng)受車、銑、刨、磨、鋸、鉆、沖壓等機械加工，因而廣泛用于國民經(jīng)濟各部門，代替銅、鋁、鋅等有色金屬和玻璃、木材等非金屬材料，用來制造飛機和車輛的風(fēng)擋和駕駛窗，用作交通工具和住房的玻璃，制作照明燈具、防爆燈具和安全面罩等。用于制造各種機械零件(如齒輪、螺桿、曲軸、導(dǎo)軌、閥門、管件等)、塑料光纖、通信用具及各類眼鏡鏡片。聚碳酸酯也可用于制造各種電氣設(shè)備和用具的外殼和零件。因其無毒無味而又耐熱，可制各種醫(yī)療器具、手術(shù)器械、鑲牙材料、廚房用具、飲料容器、食品用具、濾水器等。聚碳酸酯薄膜可制電容器、錄音帶、彩色錄像帶、太陽能利用裝置、微波加熱系統(tǒng)、反滲析膜、超過濾膜;其泡沫塑料具有耐燃性和絕熱性，用于建筑工業(yè)。但聚碳酸酯抗疲勞強度低，易發(fā)生應(yīng)力開裂，常用玻璃纖維增強以避免上述缺點，并提高其他多項性能。若聚碳酸酯與多種聚合物共混，或加入各種穩(wěn)定劑、阻燃劑、抗靜電劑，則可制得新品種以擴展其應(yīng)用范圍。
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理化性質(zhì)
聚碳酸酯學(xué)名2，2-雙(-4-羥基苯基)-丙烷聚碳酸酯，是一種無定形的、無味、無臭、無毒透明的熱塑性聚合物。可在-60～120℃下長期使用，熱變形溫度130～140℃，玻璃化溫度149℃，在220～230℃呈熔融狀態(tài)，熱分解溫度>310℃，可見光透過率達90%以上。相對密度1.2，熔點等于或大于220℃。有良好的電絕緣性、尺寸穩(wěn)定性及耐化學(xué)腐蝕性和突出的耐沖擊韌性，蠕變小。軟化點較高。能耐低溫。溶于二氯甲烷和對二噁烷、稍溶于芳香烴和酮等，吸水性小。熔化與冷卻后變成透明的玻璃狀物。耐稀酸、弱堿和鹽類，耐高級醇及脂肪烴等?？杀粔A破壞，在甲醇中溶脹。用作工程塑料時，拉伸強度(5.5076～6.5464)×107牛頓/米2，彎曲強度(7.5754～8.9572)×107 牛頓/米2，壓縮強度8.575×107牛頓/米2，沖擊強度(2.52～3.5)×103牛頓/米，硬度洛氏M70，R118。熱變形溫度 (1.81 ×106牛頓/米2) 132～143℃，介電常數(shù) 2.96×106赫茲。聚碳酸酯具有高沖擊強度和良好的電性能。缺點是制品易開裂?？勺⑸涑尚?。成型精度高，特別適于制造外形復(fù)雜的摩擦件，如齒輪、電子元件、精密儀器零件。加入玻璃纖維可制得玻璃纖維增強塑料，也可制作防護玻璃、大型燈罩，以及耐120℃的絕緣薄膜?？捎商妓岫锦ズ碗p酚A經(jīng)酯交換和縮聚反應(yīng)而制得。玻纖增強聚碳酸酯
玻纖增強聚碳酸酯比純聚碳酸酯的強度和彈性模量提高很多，熱變形溫度也有一定提高，克服了純聚碳酸酯不耐應(yīng)力開裂、疲勞強度低的弊病，但沖擊強度有所下降。隨著玻纖含量的增加，強度也相應(yīng)提高。德國拜耳公司生產(chǎn)的玻纖增強聚碳酸酯已用于電子、機電、航空、通訊、儀器儀表等工業(yè)做插線板、接插件、齒輪、渦輪、接線盒、照明燈座、線圈骨架、家用電器零件、耐熱精密零件、刷架、防塵板、集電環(huán)、接線開關(guān)、手電鉆零件、絕緣塊、電磁閥殼、手輪、手柄、閥體等。
醫(yī)用聚碳酸酯
醫(yī)用聚碳酸酯是指分子主鏈中含碳酸酯的醫(yī)用高分子材料。其特點是沖擊強度高，質(zhì)輕，可在堿性溶液及水介質(zhì)中緩慢水解，在生物環(huán)境中可降解。用作骨替代材料、齒科材料;與聚醚制成嵌段共聚物用作人工腎的透析膜; 與二甲基硅氧烷的共聚物可作氧合器膜。為改善生物降解性能，可引入功能亞基，如甲基、羥基等。性能及用途
聚碳酸酯是一種性能優(yōu)良的工程塑料。其主要性能如下：(1) 聚碳酸酯是一種無定形、無味、無臭無毒、透明的熱塑性塑料。一般透光率為85%～ 90%，可以制成接近無色透明的制品，著色性好。
(2) 聚碳酸酯最重要的力學(xué)性能是韌而剛，無缺口沖擊強度達到4.5MPa，拉伸和彎曲強度與尼龍、聚甲醛相近，在熱塑性塑料中名列前茅，接近玻璃纖維增強的酚醛或不飽和聚酯的水平，呈延性斷裂。成型的零件可達到很精密的公差，并在很寬的變化范圍內(nèi)保持尺寸穩(wěn)定性，成型收縮率恒定為0.5～0.7%，它還有突出的抗蠕變性能，且拉伸、彎曲、壓縮強度與聚酯玻璃鋼、尼龍66相當，但它斷裂延伸率比尼龍小得的多。具有很高的彈性模量，在100℃以下其彈性模量對溫度的敏感性很小。
(3) 聚碳酸酯的耐熱性較好，可在-60～ 120℃下長期使用，熱變形溫度130～140℃，玻璃化溫度149℃，無明顯熔點，在220～230℃呈熔融狀態(tài)，熱分解溫度>310℃。屬自熄性樹脂。
(4) 吸水率低，為0.16%，成型收縮率小，為 0.5%～0.6%，收縮均勻，尺寸穩(wěn)定，可制造精密零件。
(5) 在較寬的溫度范圍內(nèi)和潮濕條件下具有良好而恒定的電絕緣性，耐電暈性。耐電弧性中等。
(6) 有良好的耐化學(xué)藥品性和耐大氣老化性能，能抵制日光、水和氣溫的激烈變化，對水、酸等穩(wěn)定，但不耐堿、酮等介質(zhì)，溶于氯化烴，長期浸入沸水中，易引起水解和開裂。
它的不足是耐疲勞強度低，耐應(yīng)力開裂性差，對缺口很敏感，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。
聚碳酸酯的用途很廣，可用作機械零件，如齒輪、汽車外殼等。又因為它無毒可以做食品包裝、餐具。由它制成的茶具與茶和咖啡接觸，不會褪色或沾污，也不會影響食物原來的色和味。
酯交換法制備聚碳酸酯
酯交換法制備聚碳酸酯酯交換法 雙酚A和碳酸二苯酯在催化劑 (如四苯硼鈉) 和氮氣存在下，高溫 (160～250℃) 減壓下進行酯交換，然后再于250～300℃下縮聚，造粒，得到最終產(chǎn)品。
酯交換法生產(chǎn)聚碳酸酯的反應(yīng)式：
酯交換法工藝流程為：
酯交換法的優(yōu)點是，所用原料碳酸二苯酯容易制備，純度較高，產(chǎn)物不必后處理，出料后可直接造粒和包裝;缺點是，要求高溫及高真空，要求特殊的攪拌裝置，得不到很高分子量的聚合物。
光氣法制備
光氣法制備聚碳酸酯光氣法 雙酚A、氫氧化鈉、催化劑、分子量調(diào)節(jié)劑于常溫、常壓下通光氣進行光氣化和縮聚反應(yīng)，除去反應(yīng)物上層堿鹽溶液，用甲酸中和至微酸性，除去上層酸水，經(jīng)洗滌至不含氯離子為止，再經(jīng)沉淀劑沉淀使樹脂以粉狀析出，然后加入熱穩(wěn)定劑等，經(jīng)擠出、造粒即得聚碳酸酯成品。
光氣化法生產(chǎn)聚碳酸酯的反應(yīng)式：
光氣化法工藝流程為：
光氣化法的優(yōu)點是，在常溫常壓下進行，設(shè)備簡單，可得到高分子量的聚合物(分子量3～10萬);缺點是，光氣毒性大，需特殊防護，產(chǎn)物需經(jīng)后處理和造粒，溶劑需回收，工藝流程復(fù)雜。