聚碳酸酯的结构与性能.ppt

聚碳酸酯的结构与性能 聚碳酸酯的简介 聚碳酸酯具有优良的综合性能，尤其是它的冲击强度是热塑性树脂中很突出的，其透光率也是工程塑料中的佼佼者。综观所有工程塑料，聚碳酸酯可以说是目前较为理想的工程塑料之一。 聚碳酸酯之所以具有许多优良的性能是与它的特殊结构分不开的，包括其链结构和超分子结构。 聚碳酸酯的分子链结构 羰基 氧基 苯基 苯基 酯基 1.聚碳酸酯的分子链结构 （1） 主链除R基以外的基团 ① 苯基： 大共轭的芳香环状体，是难以弯曲的僵直部分，提高了分子链的刚性，赋予聚合物机械强度、耐热性、耐化学药品性、耐侯性和尺寸稳定性，降低了它在有机溶剂中的溶解性和吸水性。 ②氧基：又叫醚键，它的作用和苯基相反，增大了分子链的柔性，加大了聚合物在有机溶剂中的溶解性和吸水性 ③羰基：增大分子间的相互作用力，使大分子链间靠得更紧密，聚合物刚性增大。 ④酯基：极性较大的基团，是聚碳酸酯分子链中较薄弱的部分，易水解断裂，使得聚碳酸酯极易溶于极性有机溶剂，也是它的电绝缘性不及非极性的甚至弱极性的聚合物的原因。 综合分析：在暂不考虑R基团的影响时，对芳香族聚碳酸酯分子链刚性的影响，苯基加上羰基的作用超过了氧基的相反作用，导致刚性相当大的聚碳酸酯分子链及相互间较大的吸引力使得彼此缠结不易解除，因而分子链间相互滑动困难，聚合物在外力作用下不易变形，尺寸稳定性好；大分子链取向困难，不易结晶，使聚合物处于无定形态；当外力强迫取向时，大分子链又不易松弛，导致聚碳酸酯制品内参与应力难以自行消除。 （2）苯基的取代基：影响分子链间的相互作用力和分子链空间活动 非极性的烃基取代：减小分子间相互作用力，增大分子间的刚硬性， 极性的卤素原子取代：增加分子间相互作用力，使分子敛集得更紧密，增大分子间的刚硬性。卤原子体积小，阻燃。例如四溴双酚A型聚碳酸酯的Tm、Tg、静强度比普通的双酚A型聚碳酸酯大得多，而伸长率和冲击强度则要小得多，还有良好的阻燃性，仍课结晶，吸湿性和透水汽率也较小。 （3） 主链上的R基团 烃基：随中心碳原子量旁侧基体积和刚性的加大，一方面，大分子刚性增加，位阻增加，导致Tm、Tg、静强度提高。另一方面，链间距离增大，相互作用减弱，又会使Tm、Tg、静强度减小。二者相互矛盾，前者略占上风。 当R基中心原子两侧基不对称时，破坏了分子的规整性，聚合物不会结晶。 当R为-O-，-S—SO2-等杂原子或原子基团时，所得聚碳酸酯均为特殊品种。 （4） 端基 端基对热性能影响显著。为封端的聚碳酸酯，链末端为羟基和苯氧基（酯交换法）或羟基和酰氯基（，水解后为羧基，光气法）。在高温下，羟基会引起它醇解，羧基会促使它酸性水解，并将进一步促进聚碳酸酯的游离基连锁降解。 （5）分子量及其分布 n40时，表现出低分子化合物特征，不能做制品，只有Tm. n≥40时，分子链缠结数增加，链间相互作用增大，出现高弹态，出现了Tm和Tg。 n ≥800时，完全不能结晶。 分子量分布窄，熔程Rm范围小，分子量分布宽，熔程Rm范围宽 2. 聚集态结构（超分子结构） PC树脂的超分子结构特点取决于链结构、合成工艺、成型加工条件。超分子结构不同，会给PC树脂带来新的特点。 例如PC具有很高的冲击强度，是由于原纤维骨架在聚合物中的增强作用所致；而聚合物中大量微小空隙的存在又使原纤维骨架在受到冲击作用时能迅速位移以致显出高弹性。 聚碳酸酯的性质 物化性质 耐化学腐蚀性：具有一定的耐化学腐蚀性，在常温下，手以下化学试剂长期作用而不溶解和引起性能变化： 20%盐酸（或硫酸，硝酸），40%氢氟酸，10%碳酸钠水溶液、食盐水，饱和溴化钾水溶液，10%重铬酸钾+10%硫酸复合溶液，30%双氧水，脂肪烃，动植物油等。 常见溶剂：卤代烃，二氧六环，吡啶，四氢呋喃，噻吩，三甲酚等。温热溶的有氯苯，苯酚，环己酮，DMF，磷酸三甲苯酯等。 长期浸泡在甲醛中会引起结晶，降解并发脆，对乙醇、樟脑油的耐蚀性也有限。 吸水性小，但长期泡在沸水或饱和水蒸气中，会长期在高温高湿下也会引起水解、分子链断裂，最终出现制品开裂。 无自滑性，与其他树脂相容性差。 结晶性：结晶比较困难，一般为无定形聚合物。 机械性能：机械性能优良，冲击强度和尺寸稳定性好突出，缺点是耐疲劳强度和耐磨性较差，较易产生应力开裂。 热性能：Td300℃,长期工作温度可高达120℃，同时耐寒性良好，脆化温度（Tc)低达-100℃。 电性能：电绝缘性能优良，接近PET。 吸水性：在热塑性塑料中算小的 耐老化性：优良 耐燃性:可燃，氧指数为25%，离开火源后自熄。 光学性能：无色透明，透光率高，对红外光、可见光和紫外光等低能长波光线有良好的稳定性。