食品级PC概述

聚碳酸酯PC( polycarbonate)，顾名思义，它是一种主链含碳酸酯键的聚合物。聚碳酸酯PC大致可分为两大类：一类是芳香族聚碳酸酯PC，主要为双酚A型聚碳酸酯PC，另一类为脂肪族聚碳酸酯PC。这两类聚碳酸酯PC，在合成方法、性能和应用上差别*大。人们常说的聚碳酸酯，系芳香族聚碳酸酯，是具有优良综合性能的工程塑料，其特点是，兼具透明性、优良的冲击强度、耐热性、耐寒性、尺寸稳定性和电绝缘性等。从而，  在工业、农业、高科技领域，以及日常生活中获得广泛应用。其生产技术、新产品开发、品种、质量及产量，在全世界尤其是近年来在中国出现令人瞩目的迅猛和持续发展。这种热塑性工程塑料，已进入每个人的视野。这几年，用这种材料制成的阳 光板、光盘及饮水机用水瓶，已为人们所熟悉。这种聚碳酸酯PC，受到各行各业，乃至普通百姓的关注。脂肪族聚碳酸酯PC，无论在产量还是应用领域上，都在聚碳酸酯PC中仅占*小的份额，但这类聚碳酸酯PC，有其*特的性能和特殊的应用领域。

食品级PC的分子链结构

聚碳酸酯PC的分子结构、处于玻璃态的聚碳酸酯PC分子链的聚集状态、分子链内原子问的相互作用、分子链问的相互作用，与聚碳酸酯的力学性能、迁移性能、流变性能、光学性能，电性能，以及降解稳定性能密切相关。聚碳酸酯PC分子链的构型，在热和机械外力、分子链内和分子链问相互作用力作用下，通过某些链角的旋转发生变化。光散射、小角X射线散射，以及小角中子散射的研究表明，聚碳酸酯PC单个分子链在玻璃态物料中，呈现元规卷曲状态，Dettenmaier和Kausch广角光散射分析表明，玻璃态聚碳酸酯呈现单相，不存在大范围明显分子问取向关联。广角X射线和中子散射*进一步深入洞察聚碳酸酯PC分子链中原子水准的结构。这些研究结果表明，在聚碳酸酯PC物料中存在许多很小的强化有序区域，由不*过二个或三个化学重复单元组成。可以认为，这些有序区域由轴向取向链段组成。在这些轴向取向链段中，碳酸酯基团呈现反反式构型。这些有序区域太小，不能改变聚碳酸酯分子链的总体无定形卷曲状态，在聚碳酸酯PC的光学各向异性方面，也不引起大的起伏。

食品级PC的性能

聚碳酸酯PC具有优良的力学性能。聚碳酸酯PC的力学性能与分子结构、分子量、分子量分布、添加剂、共混材料及成型加工条件有  誓关。在宽广的温度范围内双酚A聚碳酸酯的储能模量，与温度的依赖关系较小，而损耗模量变化较大，在150℃达到较大值，该温度对应Tg。聚碳酸酯不寻常的韧性是由于在低温区域很宽的损耗模量的较大值，即所谓在-100℃下的y松弛。聚碳酸酯PC力学性能方面的主要缺点是疲劳强度低，易产生应力开裂，从而长期允许负荷较小。常温下在频率为l800Hz的循环张力作用下疲劳极限为7MPa。因而，在循环应力作用下或振动下较大允许应力为7MPa。室温下长期连续使用时，聚碳酸酯PC的负荷不得*过10.5-14MPa，而短时间较大拉伸应力和压缩应力可分别为28MPa和42MPa，在100℃下短时间较大许用负荷为21MPa。聚碳酸酯PC具有良好的耐热性，双酚A聚碳酸酯可在-60-120℃下长期使用。通过共聚或共混改性，可以提高其耐热性和耐寒性。由四甲基取代双酚制取的聚碳酸酯，均具有较高的玻璃化温度，而熔融黏度均较低，易用热塑性方法成型加工。具有*佳的水解稳定性，较低的结晶趋向，在**溶剂中有较好的溶解度和较低的折射率。双（4—羟基—3，5--甲基苯基）甲烷(TMBPF)聚碳酸酯具有*高的难燃性,0.8mm厚的试样，阻燃等级仍能达UL94 V0级，氧指数达43%。抗冲击强度比四甲基双酚A(TMBPA)聚碳酸酯高得多。由对苯二酚、双酚A以及1，2-(4，4，—二羟基二苯基)乙烷制得的聚碳酸酯容易结晶。由不对称、较长和较庞大的双酚合成的聚碳酸酯，结晶性降低，而溶解度增加。聚碳酸酯PC在宽广的温度范围和潮湿条件下仍有优良的电性能，其介电损耗角正切和介电常数在10～130℃之间变化接近常数。聚碳酸酯PC的体积电阻率和击穿电压强度与聚 酯薄膜相当。介电损耗角正切较聚 乙烯和聚苯乙烯差，**酚醛和聚酯薄膜。此外，聚碳酸酯PC还具有优良的冲击强度、热扭变温度、透明性、尺寸稳定性和阻燃性，适用于制造电器元件、电容器和电器设备。聚碳酸酯的击穿电压强度，随着温度的升高、厚度的增加而降低。聚碳酸酯PC的光学性能聚碳酸酯薄膜的透光率可达90%，折射率达1.5869。光盘级聚碳酸酯PC**具有优良的光学性能。双折射是盘基用树脂指标中重要的物理性能，双折射使记录和输出时易产生噪声。其性能要求按照只读型、可擦型、读写型的顺序变得越来越严格。为此，**尽量减少盘基的双折射。

食品级PC加工成型

聚碳酸酯PC和大多数热塑性树脂一样，可以采用注塑、挤出、吹塑、热成型等加工工艺加工成各种制品。聚碳酸酯PC制品主要的应用领域在计算机和家用电器、光盘、汽车、照明和建材及包装市场，其中注塑制品占有重要地位。注射成型是生产聚碳酸酯PC制品较主要的工艺方法之一，对材料的消耗量在所有的加工方法中占据**。聚碳酸酯PC在注塑、挤出或其他工艺方式加工之前，都需要对原料进行比较严格的干燥，原料的干燥已经成为聚碳酸酯加工工艺中不可缺少的工序。聚碳酸酯PC在常温条件下，吸湿性并不像某些工程塑料那样强，但是微量水分的存在会使得聚碳酸酯PC在高温下分解，制品出现银丝、气泡或者裂纹等缺陷，严重影响制品的透明度、光泽甚至强度。因此对聚碳酸酯PC的干燥指标要求比较高，要求达到水分含量在0.02%以下。与其他热塑性树脂相比该指标是较高的，因此需要进行严格的干燥。干燥一般可以采用真空干燥箱。干燥工艺条件：干燥温度(110±5)℃，干燥时间8h-12h，真空度<0.98MPa，料层厚度15-25mm。采用真空干燥箱干燥可以达到水分含量<0.02%的要求，干燥效果用失重法测定，也可以用实际注塑来判断。经过干燥处理的聚碳酸酯PC在进入注塑机或者挤出机之前不能和空气接触，以防止树脂再次吸附空气中的水分。因此需要直接进入注塑机或者挤出机料斗，通常是选择使用干燥料斗，并且配以自动上料系统。但是使用干燥料斗不能替代除湿干燥机，干燥料斗的干燥效果一般只能达到水分含量0.10%的水平，不能满足聚碳酸酯PC加工的要求。

食品级PC注射温度

聚碳酸酯PC具有牛顿流体的特性，随着熔体温度的提高，可以提高其流动性能，有利于注射时料流充满型腔，减小制品内应力。但是如果注射温度过高，就会引起聚碳酸酯PC降解，制品出现银丝，变色、物理性能下降等问题。而温度过低，由于塑化不好，会出现制品表面不光滑、透明度下降、制品内应力过大等问题。并且在浇口附近容易产生波纹。因此需要严格控制注射温度在合理的范围内。对一般通用聚碳酸酯PC，注塑机机筒温度应该控制在240-290℃范围，注塑机喷嘴温度要比机筒低约5-10℃。

食品级PC注射压力

对一般聚碳酸酯PC注塑制品，**的注射压力在厚壁制品时为80-120MPa，在中等壁厚情况下为120-150MPa，对薄壁制品则需要大于150MPa。注射压力和制品的流动比有关，流动比是指熔体从喷嘴出口开始在模具中能够流动的较长距离与制品壁厚的比值，流动比与树脂的性能有关，也和注射压力有关，即注射压力越高，流动比也越大。聚碳酸酯PC流动比一般在120～160左右，

食品级PC注射时间

注射速度与浇口设计有很大关系，使用直接浇口或边缘浇口时，为防止日晖现象和波流痕现象，则应用较慢的注射速度。另外，如成品厚度在5mm以上，为避免气泡或凹陷，慢注射速度会有帮助。一般而言，注射速度原则为薄的快、厚的慢。从注塑切换为保压之后，保压要尽量低，以免成型品发生残留应力。而残留应力可用退火方式来去除或减轻，条件是120-130℃约30min-lh，

食品级PC保压时间和保压压力

保压要尽量低，以免成型品发生残留应力。而残留应力可用退火方式来去除或减轻，条件是120～130℃约30min～lh。注塑制品的保压时间与制品的保压压力、壁厚、浇口大小、模具温度有关。保压压力与浇口大小有关，浇口越大保压压力越高，以免收缩造成制品表面凹陷或者出现气泡，但是过高的保压压力，在浇日附近容易产生较大的内应力，造成制品开裂，一般生产中控制在50一100MPa的范围。采用针状浇日可以选择比较低的保压压力。同样浇口越大保压时间越长，但是保压时间越长，制品的内应力也越大，这一点在厚壁制品上*加**。保压时间不够，又会出．现制品表面凹陷或者有气泡。因此生产中一般在20一80s的范围选择，采用针状浇口可以缩短保压时间。

食品级PC模具温度

较高的模可以有较好的表面外观，残留应力也会较小，且对较薄或较长的成型品也较易填满，而低模温则能缩短成型周期。聚碳酸酯PC玻璃化温度比较高，如果模具温度比较低，对小浇口模具，不容易充满模腔；对大浇口模具，熔融物料进入模腔后，容易形成物料层流产生剪切应力。提高模具温度，可以使得物料在模腔中缓慢冷却，分子链松弛，有效消除内应力。因此生产聚碳酸酯PC注塑制品的注塑模具，一般在生产中要求比较高的模具温度，控制在80-120℃。通常生产中开机时控制在80℃，可以在试模时少出废品。进人正常连续生产，模具一般不需要继续加热，生产中物料带来的热量足够维持模具在我们需要的温度上：

食品级PC注塑制品的后处理

聚碳酸酯PC注塑制品在出模后，需要进行后处理，以消除制品内砬力。后处理一般用烘箱，将注塑制品在烘箱中缓慢加热到树脂玻璃化温度以下，然后保温一定的时间，较后随烘箱缓慢冷却到常温，后处理工序就算完成。也可以用石蜡或者甘油，由于处理后需要清洗，除非必要，一般不用。薄壁制品处理温度约110-130℃，时间4～8h;厚壁制品处理温度约100～120℃，时间6～12h，经过处理的制品，可以放入四氯化碳溶液中浸泡2min，如果没有开裂，说明制品内应力已经在允许值以内。也可以把没有经过处理的注塑制品直接浸泡，如果没有发生开裂现象，可以不再处理。

食品级PC的应用

聚碳酸酯PC按功能特性可分为通用级、透明级、医药食品级、阻燃、耐热、耐候、润滑、玻璃纤维增强、碳纤维增强、无机物填充、电磁屏蔽、抗静电等，以及复合级。各品种又可按树脂熔体指数或混配改性添加剂成分不同，细分为更多的具体牌号。聚碳酸酯可采用共聚或共混方法改性，产生出许多具有特殊优良性能的品种，这在很大程度上拓宽了聚碳酸酯PC的品种和应用领域。聚碳酸酯PC系优良的电绝缘材料。在宽广的温度和温度范围内具有良好且稳定的电绝缘性。它还具有耐热性、耐寒性、阻燃性、低烟性及低的腐蚀气体排放性、尺寸稳定性，而且具有*高的冲击强度，特别适用于制造办公机器、家用电器、通信设备、电工器械和仪器仪表等，已广泛用于计算机、便携式计算机、打印机、复印机、录像机、彩色电视机、冰箱、吸尘器、电话、移动电话、手机、电动工具、实验室分析仪器和食品加工机械等，可用作诸如外壳、机体、支架、冰箱冷冻室抽屉、**重要零部件、透明的电器仪表屏、灯具、开关、计算机配件、高清晰度大型电视屏幕、液晶平面显示器（导光板、扩散板及光学薄膜等）。聚碳酸PC及其合金，适用于制作薄壁及形状复杂的制品。聚碳酸酯PC用于生产照相器械、便携式工具、运动设备，特别适用于在低温条件下要求高冲击强度的场合。由于聚碳酸酯PC具有良好的抗冲击性、透明性和耐候性，可用于机器防护罩、光学镜头防护罩等。聚碳酸酯PC在建筑行业中的用量仅次于PVC，居*二位。建筑行业中常用的采光材料为玻璃。众所周知，其特点为透明且经久**，但易碎。聚碳酸酯PC板材具有高透光性、抗冲击性、尺寸稳定性、易加工成型、耐紫外线辐射。其冲击强度比普通玻璃高250多倍，比普通聚丙烯酸酯类**玻璃板材高30多倍，其隔热性能比玻璃高25%，重量仅为玻璃的1/2。这些特性，促使聚碳酸酯PC跻身于建筑行业中，成为建筑和装饰理想的透光材料。聚碳酸酯PC板材约有1/3用于窗玻璃和商业橱窗等。聚碳酸酯PC板材适用于高层建筑、学校、医院、住宅、银行采光设施，以及**采用防碎玻璃的场所，广泛用于大面积采光屋顶及楼梯护栏。聚碳酸酯PC板材还用于安装在地面上的大型监控器，可在其上踩踏，连汽车也可在其上碾压。