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第1页，共33页，星期日，2025年，2月5日聚碳酸酯聚碳酸酯的定义聚碳酸酯的聚合（重点）聚碳酸酯的结构（重点）聚碳酸酯的性能（重点）聚碳酸酯的改性与应用第2页，共33页，星期日，2025年，2月5日第3页，共33页，星期日，2025年，2月5日聚碳酸酯的定义一定义分子主链中含有碳酸酯基的聚合物统称为聚碳酸酯，可看作二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。英文为Polycarbonate，缩写PC。是用量第二大的工程塑料。R代表二羟基化合物的主体部分，R可以属于脂肪族、脂环族、芳香族或脂肪-芳香族。迄今最普遍的是双酚A型聚碳酸酯。第4页，共33页，星期日，2025年，2月5日双酚A的结构双酚A型聚碳酸酯第5页，共33页，星期日，2025年，2月5日光气法溶液光气法界面缩聚光气法工艺经济性较差，且存在环保问题，缺乏竞争力在PC生产工艺中占绝对优势，目前世界上约有90%的PC生产采用该工艺。二PC的聚合由于碳酸不能稳定存在，所以不能通过二羟基和碳酸直接缩聚。光气法是常用的聚合方法之一第6页，共33页，星期日，2025年，2月5日溶液光气法的工艺路线为：光气+双酚A(BPA)→PC。以光气和双酚A为原料，在碱性水溶液和二氯甲烷(或二氯乙烷)溶剂中进行界面缩聚，得到的PC胶液经洗涤、沉淀、干燥、挤出造粒等工序制得PC产品。溶液光气法第7页，共33页，星期日，2025年，2月5日界面缩聚光气法界面缩聚光气法是目前工业上应用较为广泛的工艺，其与溶液光气法的主要不同在于：双酚A首先与氢氧化钠溶液反应生成双酚A钠盐，后加入二氯甲烷，通入光气，使物料在界面上聚合，生成低分子量PC，然后经缩聚分离得到高分子量PC产品。第8页，共33页，星期日，2025年，2月5日4,4-二羟基-2，2-二苯酚基丙烷可得分子量为1.5～2.0×105的PC1.界面缩聚光气法：目前约90％的PC用该法合成。双酚A第9页，共33页，星期日，2025年，2月5日酯交换熔融缩聚法的工艺路线分为两步：①光气+苯酚→DPC；②DPC+BPA→PC，简称酯交换法，又称本体聚合法，也是一种间接光气法工艺。苯酚经光气法反应生成碳酸二苯酯(DPC)，然后在高温、高真空和微量卤化锂或氢氧化锂等催化剂和添加剂存在下与双酚A进行酯交换反应生成低聚物，再进一步缩聚制得PC产品。该工艺流程短，无溶剂，全封闭，无污染，生产成本略低于光气法，但产品光学性能较差，催化剂易污染，副产品难以去除，加工困难，应用范围有限，再加上搅拌、传热等问题的限制，难以实现大吨位工业化生产。2.酯交换法（熔融缩聚法）第10页，共33页，星期日，2025年，2月5日非光气酯交换熔融缩聚法全非光法非光气酯交换熔融缩聚法因工艺过程中彻底不使用光气，是在酯交换法生产工艺的基础上开发成功，属绿色环保工艺路线，又称全非光法。其生产工艺也分为两步：①酯交换法合成DPC：苯酚+DMC→DPC；②DPC+BPA→PC。首先，以碳酸丙烯酯与甲醇酯交换生产碳酸二甲酯(DMC)；其次，苯酚和DMC反应首先生成甲基苯基碳酸酯(MPC)，然后MPC和苯酚进一步反应生成DPC，同时MPC发生歧化反应也生成DPC。得到非光法DPC后，在熔融状态下与双酚A进行酯交换、缩聚制得PC产品。第11页，共33页，星期日，2025年，2月5日该法与光气法及酯交换法相比，有以下优点：①不使用剧毒的光气和溶剂二氯甲烷，无脱溶剂和水洗脱盐工序，流程简单，大大降低了对环境的污染；②产品质量高，聚碳透明度可达98%，达到光学级聚碳酸酯性能指标，可用来制造光盘类光电子产品；③副产品甲醇和苯酚可循环使用，降低原料成本。第12页，共33页，星期日，2025年，2月5日聚碳酸酯的结构一链结构苯环—刚性基团醚氧键—提高链柔性极性基团—提高分子间作用力总体来讲，双酚A型的聚碳酸酯是刚性较强的分子链。Tg～150oC。第13页，共33页，星期日，2025年，2月5日三聚集态结构1.基本特征分子链比较刚硬分子间有较强的作用力PC很难结晶、是无定形高分子材料第14页，共33页，星期日，2025年，2月5日2.超分子结构PC容易形成分子链束——原纤维结构Flory提出的无定形高聚物的无规线团结构模型。最长2微米宽0.05微米第15页，共33页，星期日，2025年，2月5日PC的是有进入和未进入原纤维结构高分子组成的无定形高分子材料。由原纤混乱交错形成的疏松三维网络结构是整个材料的增强骨架。其间存在较多的微空隙。纤维原结构低密度区微空隙第16页，共33页，星期日，202