一
什么是PC？
聚碳酸酯(簡稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，是透明的無色或微黃色強韌固體，透明性僅次于PMMA和PS，透光率可達89%，無味、無毒，著色性好，可制成各種色彩鮮艷的制品。根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機械性能較低，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。目前僅有芳香族聚碳酸酯獲得了工業(yè)化生產(chǎn)。由于聚碳酸酯結(jié)構(gòu)上的特殊性，現(xiàn)已成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。
圖 PC板
表1 聚碳酸酯的基本屬性
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中文名 |
聚碳酸酯 |
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英文名 |
Polycarbonate |
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化學(xué)式 |
2,2'-雙（4-羥基苯基）丙烷聚碳酸酯 |
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CSA |
25037-45-0 |
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二
發(fā)展歷史
聚碳酸酯從俄羅斯人實驗室1859年發(fā)明到1958年GE和拜耳實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)花了整整100年。
1859年，俄國化學(xué)家布特列羅夫（Butlerov）首先合成出聚碳酸酯，其后， Einhorn曾再次試制出這種聚合物。
1881年，Birnbaun和Luria首次發(fā)表了聚碳酸 酯類縮合物的研究論文。
在布特列羅夫發(fā)現(xiàn)聚碳酸酯將近100年后，德國拜耳公 司（Bayer A . G.）和美國GE公司（General Electric Company）開始開發(fā)聚碳酸酯。這兩家公司幾乎同時開發(fā)，同時建廠。德國拜耳公司在其所屬工廠的實驗室在1953年試制成功，美國GE塑料公司（GE Plastic Company）科學(xué)家Daniel申 請了第一項聚碳酸酯專利，緊接著，GE公司也申請了專利。
拜耳公司和GE公司各自于1956年宣布建設(shè)生產(chǎn)聚碳酸酯的工廠。H.Schnell于1956年發(fā)表了關(guān)于 試制成功新型熱塑性聚碳酸酯的報道。拜耳公司于1958年實現(xiàn)聚碳酸酯的工業(yè) 化生產(chǎn)，商品名為Makrolon ,GE公司于1959年推出商品名為Lexan的聚碳酸酯。
而2004年帝人和拜耳在中國建廠，把原本在發(fā)展中的國產(chǎn)化進程造成重大打擊?？v觀整個行業(yè)，工程塑料國產(chǎn)化很低，但凡你能生產(chǎn)，我就降低價格使得市場無法打開。之前國內(nèi)有5000噸裝置，后來關(guān)停了。
2011年底寧波浙鐵大風(fēng)化工有限公司引進國內(nèi)外先進生產(chǎn)技術(shù)建設(shè)聚碳酸酯生產(chǎn)裝置，并于2014年順利投產(chǎn)，開啟了國內(nèi)聚碳酸酯行業(yè)的新篇章。浙鐵這個萬噸級的屬于國內(nèi)第一套非合資的裝置，之后還有山東魯西。
三
生產(chǎn)技術(shù)及廠商
主要分為光氣法和酯交換法，光氣法主要包括溶液光氣法（已淘汰）、光氣界面縮聚法（仍占據(jù)主要產(chǎn)能），酯交換法包括傳統(tǒng)熔融酯交換法（DPC由光氣制備）、非光氣熔融酯交換法（DPC酯交換制備）。
PC的主要生產(chǎn)商家主要有：沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司、拜耳、日本三菱、LG化學(xué)、臺化出光、臺灣奇美、韓國三星、嘉興帝人、新加坡帝人、陶氏、三星第一毛織、俄羅斯喀山、泰國三菱、寧波浙鐵大風(fēng)化工等。
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中國PC原料合成工藝獲新進展打破國外壟斷
四
PC的改性
要改善PC應(yīng)力開裂、流動性不佳等問題，一般通過增韌、增強、阻燃和合金化等方向?qū)C進行改性。PC常見的改性品種如下圖：
表2 PC常見的改性品種
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類型 |
目的 |
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PC/ABS |
可提高彎曲模量、耐熱性、電鍍性能等 |
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PC/PET、PBT |
可改善耐藥品性，耐溶劑料性等 |
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PC/PMMA |
加入有機玻璃可提高外觀珠光色彩 |
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PC/PA、 HIPS |
提高沖擊韌性、表面光潔度 |
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PC/HDPE |
改善耐沸水性、耐老化性、耐氣候性，而LDPE效果較差 |
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PC+GF |
增強改性，提高機械強度 |
五
應(yīng)用及常見成型問題
聚碳酸酯的應(yīng)用開發(fā)是向高復(fù)合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，已推出了光盤、汽車、辦公設(shè)備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產(chǎn)品各自專用的品級牌號。
根據(jù)發(fā)達國家數(shù)據(jù)，聚碳酸酯PC板在電子電氣、汽車制造業(yè)中使用比例在40%～50%，中國在該領(lǐng)域的使用比例只占10%左右，電子電氣和汽車制造業(yè)是中國迅速發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，未來這些領(lǐng)域?qū)厶妓狨サ男枨罅繉⑹蔷薮蟮?。中國汽車總量多，需求量大，因而聚碳酸酯在這一領(lǐng)域的應(yīng)用是極有拓展?jié)摿Φ摹?/p>
圖 PC應(yīng)用于前大燈燈罩
表3 PC的應(yīng)用
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應(yīng)用領(lǐng)域 |
具體應(yīng)用 |
相符特性 |
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電子電器 |
食品加工機械，電動工具外殼、機體、支架、冰箱冷凍室抽屜和真空吸塵器零件 |
良好的電絕緣性、阻燃性、尺寸穩(wěn)定性 |
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汽車 |
轎車、輕型卡車的各種零部件。主要集中在照明系統(tǒng)、儀表板、加熱板、除霜器、以及PC合金制的保險杠、門把手等。 |
優(yōu)良抗沖擊、抗熱畸變性能，且耐候性好、硬度高 |
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光學(xué) |
光盤、鏡片、照相機、顯微鏡、望遠鏡及光學(xué)測試儀器、照明等，還可用于電影投影機透鏡、復(fù)印機透鏡、紅外自動調(diào)焦投影儀透鏡、激光束打印機透鏡，以及各種棱鏡、多面反射鏡等 |
高透光率、高折射率、高抗沖擊性、尺寸穩(wěn)定性及易加工成型 |
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建筑 |
PC板材 |
高透、抗沖、耐溫、耐紫外線、尺寸穩(wěn)定 |
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包裝 |
PC在包裝領(lǐng)域主要是制造20L左右的大水瓶。 |
質(zhì)量輕、抗沖擊和透明性好 |
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航空、 航天 |
飛機和航天器中的部件 |
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醫(yī)療器械 |
人工血液透析設(shè)備、血液采集器、高壓注射器、外科手術(shù)面罩及其它需在透明、直觀條件下操作并需反復(fù)消毒的醫(yī)療設(shè)備中 |
良好的韌性和剛性，同時兼有耐熱、耐輻射性能，滿足醫(yī)療領(lǐng)域的高溫、高壓消毒處理和經(jīng)受高能輻射處理要求 |
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