聚碳酸酯(英語:Polycarbonate, PC)是一種無色透明的無定性熱塑性材料。力學性能優良,耐衝擊性高,它的衝擊強度和尺寸穩定性,在廣闊的溫度範圍內仍能保持較高的強度,在熱可塑性工程塑膠中最高級。

目錄
1. 聚碳酸酯有何性能特點
2. 聚碳酸酯成型加工性能如何?
3. PC射出成型加工過程中應注意那些問題?
4. PC的回收代碼
☆ 案例討論

1. 聚碳酸酯有何性能特點

  • 物理性能

PC是一種無味、無臭、無毒、透明的無定性熱塑性聚合物,密度為1.2g/cm^3,吸水率小於2%。燃燒緩慢,離火自熄,燃燒時熔融、起泡、伴有腐爛花果臭氣味,PC可製成透明、半透明和不透明製品。

  • 力學性能

PC是典型的硬而韌聚合物,力學性能優良,尤為突出的是它的衝擊強度,高出PA的衝擊強度3倍,蠕變值很小,耐疲勞強度和耐磨性一般(圖1)。但PC的剛性大,對缺口(圖2)較敏感,較易產生內應力而引起應力開裂。

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  • 熱性能

PC的Tg較高(約150°C),熔融溫度為220~230°C,Td在320°C以上,長期工作溫度可達到120°C,短時間使用溫度可達140°C;同時它也具有良好的耐寒性,脆化溫度低達-100°C,甚至在-180°C的低溫下也不會像玻璃那樣破碎。

  • 化學性能

PC在室溫下能耐無機和有機的稀酸溶液、食鹽溶液、飽和的溴化鉀溶液,耐酯肪烴、環烷烴及大多數醇類和油類。尤其是耐油性優良,在123°C的潤滑油浸泡3個月,尺寸和重量不發生變化。但是,它不耐鹼液、濃硫酸、濃硝酸、王水和糠醛等。
PC易於和極性有機溶劑作用。溶解於四氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氫呋喃等劑中。PC對於熱、氧、大氣和紫外線均有良好的穩定性。但長期在室外使用或受強烈光照下,其表面會變暗,失去光澤、泛黃、甚至產生龜裂。

  • 電性能

PC的電性能優良,介電常數(10^6Hz)約為3.05,體積電阻率為4x1016Ω.m,介電強度為15~22Kv/mm。

  • 光學性能

純淨的PC無色透明,具有良好的透過可見光的能力,透光率為85%~90%,折光率為1.585~1.587,其透光率與光線的波長、製品厚度有關。2mm厚度的薄板,可見透光率可達90%,製品厚度減小,透光率增大。透光率還與製品的表面潔度有關,若表面磨毛(擦),透光率降低。

 

2. 聚碳酸酯成型加工性能如何?
聚碳酸酯(PC)吸水率不大,通常吸水率不大,通常吸水率在0.18%左右。但由於PC中有酯基,在成型加工溫度(220~300°C)下微量的水分容易引起高溫水解,放出CO2等氣體,從而使製品產生變色,分子量急遽下降,製品表面出現銀絲、氣泡等。因此,PC在成型前必須進行乾燥,使其水分含量降低到0.03%以下。通常乾燥溫度應在135°C以下。
PC大分子鏈剛性大,故其熔點黏度高(240~300°C,黏度為10^4~10^5 Pa.s),其融體黏度受到剪切速率的影小較小,段對溫度變化敏感。因此,成型加工中常用溫度來調節融體的流動性,並且須採用較高的成型壓力。
PC融體冷卻時收縮均勻,成型收縮率小,一般在0.4%~0.8%的範圍內,可製得尺寸精度較高的製品。PC剛性大,流動性差,成型過程中製品易產生內應力,因此,成型後的製品通常需熱處理,以減少PC製品的內應力,同時還可提高其尺寸穩定性和耐環境應力開裂性,提高其拉身強度、彎曲強度、硬度和熱變形溫度等。通常PC製品的熱處理的溫度為110~130°C。帶須注意的是,PC熱處理後由於結晶增多易導致其衝擊強度降低。

 

3. PC射出成型加工過程中應注意那些問題?
PC射出成型加工過程中應注意以下幾個問題。

  • PC射出成型時大都選用螺桿式射出機,射出製品的最大注射量應不大於射出機注射量的60%~80%。螺桿通常選用單頭全螺紋、等螺距、帶有止回環的漸變壓縮型螺桿。噴嘴(射嘴)採用普通敞口延伸式噴嘴(圖3),應有加熱裝置。

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參考網站:https://www.chaofu-industrial.com/%E7%9F%AD%E5%B0%84%E5%98%B4.html

  • PC製品壁厚通常應不低於1mm,一般為1.5mm~5.0mm,壁厚應均勻,並且盡可能少用金屬嵌件;由於PC對缺口較敏感,故製品上應盡量避免銳角、缺口等存在、轉角處要用圓弧過渡。
  • 成型模具的脫模斜度一般在1.0度左右;塑膠道、分流道和澆口的斷面最好是圓形,長度短、轉折少;模具要注意加熱和防止局部過熱。
  • 射出成型用PC料,宜選用分子料較低的樹脂,其融體劉杜素率為5~7g/10min。成型過程中為防止乾燥後的PC樹脂重新吸濕,射出機的料斗必須是密封的(圖4)。

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  • PC射出溫度應控制在250~310°C不能超過330°C,否則PC會發生分解。一般製品為260~285°C,對形狀複雜或薄壁製品,成型溫度應偏高,為285~305°C。料筒(料管)溫度的設定採用前高後低的方式,靠近料斗一端的料筒溫度要控是在230°C以上,以減少物料阻力和射出壓力的損失。
  • 成型普通PC製品時模具溫度一般控制在80~100°C,而成型形狀複雜、薄壁及要求較高的PC製品時模具溫度應控制在100~120°C,但不允許超過其熱變形溫度。
  • 由於PC熔體黏度高,流動性較差,成型過程應採用較高的射出壓力,一般控制在80~120Mpa,而對於薄壁、長流程、形狀複雜、澆口尺寸較小的製品,射出壓力通常控制在120~150Mpa。
  • PC射出成形時,射出速度不宜太慢,否則進入膜腔內的融體易冷凝而導致充模不足,生產中,一般最好仔用中速或多級(段)射出。。
  • 射出成型PC製品時,一般應不使用脫模劑,以免影響製品透明度。對脫模確有困難的製品,可使用硬脂酸或硅(矽)油類物質作為脫模劑,但用量要嚴格控制。
  • PC製品中應盡量避免使用金屬嵌件,若確需使用金屬嵌件時,則必須先把金屬嵌件預熱,再置入模腔中進行射出成型,這樣可壁面因膨脹係數的懸殊差別,在冷卻時發生收縮不一致而產生較大的內應力,使製品開裂。


4. PC的回收代碼
聚碳酸酯不屬於六種塑膠回收商循環再照的物料,所以回收碼是7號(圖5)。

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案例討論
1.金屬埋入成型/埋入射出龜裂,參考以下文章連結

2.澆口龜裂案例

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