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聚碳酸酯制备

2018/06/1975 作者:佚名
导读: 聚碳酸酯纺织纱管的生产,选用光气法生产的PC为原料,其中新料为80%,再生料为20%。其生产工艺流程如下:配料→干燥→注射→修整→抛光→热处理→制品。烘箱干燥温度115-120℃, 16-20小时,物料在料盘上厚度为30毫米以下,使树脂含水量在0.03%以下。料筒三区温度为200-220、 250-280、 260-290℃,喷咀温度比料筒稍低些,低5-10℃。注射压力60-100MPa,成

聚碳酸酯纺织纱管的生产,选用光气法生产的PC为原料,其中新料为80%,再生料为20%。其生产工艺流程如下:

配料→干燥→注射→修整→抛光→热处理→制品。

烘箱干燥温度115-120℃, 16-20小时,物料在料盘上厚度为30毫米以下,使树脂含水量在0.03%以下。

料筒三区温度为200-220、 250-280、 260-290℃,喷咀温度比料筒稍低些,低5-10℃。注射压力60-100MPa,成型周期25秒,热处理温度115-120℃, 1小时,要采用倒悬式进行热处理。

该纱管比木质纱管使用寿命长3倍、尺寸稳定、耐候性好,不起毛、光洁度好,能提供各种颜色的纱管,便于搞好班组经济核算。

对于废旧再生PC料,还可以进行增韧处理,顶替新料使用。可在再生PC料中,共混少量的尼龙树脂,或高抗冲聚苯乙烯树脂,可使制品的冲击强度提高1倍以上,弯曲强度也有改善,对树脂的加工性能、表面光铎均有所提高了很多。

此外,由于尼龙在熔融时粘度极低,能对共混体系中的颜料有优良的浸润包复作用,破坏了颜料较子的聚集给构,增加了颜料分散性,为此可降低颜料用量的20%。

挤出板

PC料一定要干燥,使之含水量降到0.02%以下。PC板原料的分子量应选在3.5万为好。

挤出机螺杆长径比为20:1,杆中的加料段和计量段长度各占全长的25%,而且螺槽深度一定,压缩段长度为全长的一半。螺杆压缩比为2.5-3;螺槽深度一般应小于4毫米;用销钉螺杆混炼效果更好。

过遮网组可采用80/120/200/120/80目型式。

衣架式机头比较常用,但造价较贵。

压延方法

片材的压延方法有水平方向挤出压延片,倾斜方向挤出压延片,向下或向上挤出压延片。但目前最好的是辊筒倾斜压延法。

典型的PC板挤出条件:

机简温度260、 280、300℃,机头温度2801C、压延辊筒温度:上辊121-135℃、中辊129-139℃、下辊132--150℃,螺杆转速12-24转/分,过滤网组40/60/100目。

PC板可用于汽车,飞机风挡玻璃,波纹板,折板,建筑窗玻璃,体育设施天棚玻璃等。

其他:PC可和ABS共混,提高冲击强度,ABS添加量为50%时,提高幅度最大。ABS含量过少时如3%,冲击强度反而下降。

PC可和HDPE共混,共中HDPE含量为30%时共混效采较好,可改善冲击强度,加工流动性能提高,易于充模。LDPE共馄效果很差,出现分层,不能使用。

薄膜

PC还可做成薄膜,其抗穿刺强度高,适合于焊接,热封。PC膜表面张力大,在印刷前不需进行电晕处理,电镀性能也好。可用于医药,食品包装,与纸板复合作装饰板等。

影响

超过100 项研究探索了聚碳酸酯纤维的bisphenol A leachates 在生态的反应。Howdeshell 等发现在室温 一种内分泌干扰素Bisphenol A(C15H16O2)(双酚A) 看来从聚碳酸酯纤维动物笼子被渗入水,而它也许是引至对雌鼠生殖器官的发达的原因。由vom Saal 和休斯在2005 年8月出版在对分析bisphenol A leachate 低药量影响的文件,似乎发现了暗示在财政的资助和得出结论之间有关系: 工业界资助的研究看上去倾向于没有发现重大作影响; 政府资助的研究倾向于发现有重大影响。

易和其他物质发生化学作用

在聚碳酸酯纤维不应使用氧化钠和其它碱性清洁剂否则导致泄出Bisphenol-A(C15H16O2),一种已知的内分泌干扰素 (影响生殖系统)。

特性:

为非结晶性热塑性塑料,优质的耐热性能、良好的透明度和极高的耐冲击强度等物理机械性能。

优点:

1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广;

2、高度透明性及自由染色性;

3、H.D.T.高;

4、耐疲劳性差;

5、耐候性佳;

6、电气特性优;

7、无味无臭对人体无害符合卫生安全;

8、成形收缩率低、尺寸安定性良好。

物性表

1.18

g/cm³

ASTM D792, ISO 1183

熔流率 (260°C/2.16 kg)

22

g/10 min

ASTM D1238

溶化体积流率(MVR) (260°C/2.16 kg)

23.5

cm³/10min

ISO 1133

收缩率 - 流动

0.40 到 0.60

%

ASTM D955

吸水率 (23°C, 24 hr)

0.40

%

ASTM D570

螺旋流长度 3 (260°C)

额定值

单位

测试方法

比重

1.14

g/cm³

ASTM D792, ISO 1183

熔流率 (260°C/5.0 kg)

20

g/10 min

ASTM D1238

溶化体积流率(MVR) (260°C/3.8 kg)

13.0

cm³/10min

ISO 1133

合成

工业上应用的聚碳酸酯主要由双酚A和光气来合成,其主链含有苯环和四取代的季碳原子,刚性和耐热性增加,Tm=265-270℃,Tg=149℃,可在15-130℃内保持良好地力学性能,抗冲性能和透明性特好,尺寸稳定,耐蠕变,性能优于涤纶聚酯,是重要的工程塑料。但聚碳酸酯易应力开裂,受热时易水解,加工前应充分干燥。

聚碳酸酯的制法有酯交换法和光气直接法。

(1)酯交换法

原理与生产涤纶聚酯的酯交换法相似。双酚A与碳酸二苯酯熔融缩聚,进行酯交换,在高温减压条件下不断排除苯酚,提高反应程度和分子量。

酯交换法需用催化剂,分两个阶段进行:第一阶段,温度180-200℃,压力270-400Pa,反应1-3h,转化率为80%-90%;第二阶段,290-300℃,130Pa以下,加深反应程度。起始碳酸二苯酯应过量,经酯交换反应,排出苯酚,由苯酚排出量来调节两基团数比,控制分子量。

苯酚沸点高,从高粘熔体中脱除并不容易。与涤纶聚酯相比,聚碳酸酯的熔体粘度要高得多,例如分子量3万,300℃时的粘度达600Pa·s,对反应设备的搅拌混合和传热有着更高的要求。因此,酯交换法聚碳酸酯的分子量受到了限制,多不超出3万。

(2)光气直接法

光气属于酰氯,活性高,可以与羟基化合物直接酯化。光气法合成聚碳酸酯多采用界面缩聚技术。双酚A和氢氧化钠配成双酚钠水溶液作为水相,光气的有机溶液(如二氯甲烷)为另一相,以胺类(如四丁基溴化铵)作催化剂,在50℃下反应。反应主要在水相一侧,反应器内的搅拌要保证有机相中的光气及时地扩散至界面,以供反应。光气直接法比酯交换法经济,所得分子量也较高。

界面缩聚是不可逆反应,并不严格要求两基团数相等,一般光气稍过量,以弥补水解损失。可加少量单官能团苯酚进行端基封锁,控制分子量。聚碳酸酯用双酚A的纯度要求高,有特定的规格,不宜含有单酚和三酚,否则,得不到高分子量的聚碳酸酯,或产生交联。

加工

PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥,水分含量应低于0.02%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1:18~24,压缩比1:2.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高质量,高透明瓶子。PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大(加工性)和制品易应力开裂等缺陷, PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料性能。具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料性能优点,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性, ABS则能改进可成型性,表观质量,降低密度。

聚碳酸酯的性能以及成型参数见表:(仅供参考)

密度

1.18~1.20

模具温度

50~80

收缩率

0.5~0.8

注射压力

80~130

预热

温度/°C

110~120

注射时间

20~90

时间/h

8~10

高压时间

0~5

料桶温度/°C

后段

210~240

冷却时间

20~90

中段

230~280

总周期

40~190

前段

240~285

螺杆转数

28

喷嘴温度

240~250

使用注射机类型

螺杆式

一、原料的干燥

1、原料烘干:普通烘干箱温度110-130,时间2-4小时,机顶料斗烘干箱温度100-120,要求水分含量低于0.03%。

2、判断水含量是否合格:看空注射的料条情况,物料通过塑化后由喷嘴流出来的料条应是均匀无色、无银丝和无气泡的细条;否则则是烘干不彻底。

二、注射工艺

1、注塑机调整成型参数(视原料分子量高低调整):

料筒温度:前部250-310,中部240-280,后部230-250。

喷嘴温度:比后部低10。

模具温度:70-120。

注射压力:70-140MPa。

螺杆转速:30-120r/min。

成型周期:注射1-25s,冷却5-40s。

三、注意事项

1、注射温度视原料的分子量、制品的形状和尺寸、注塑机的类型而相应调整。

2、注射速度最好采取多级注射,采用慢-快-慢的方法。

3、注射压力视制品的形状和尺寸而定,柱塞式注塑机一般为100-160MPa,螺杆式注塑机为70-140MPa。

4、成型周期视制品壁厚和注射量而定,一般情况下充模时间较短,保压时间较长,冷却时间以脱模时不引起制品变形为原则。

5、模具温度视制品的形状、厚薄而定,适当提高模具温度有利于脱模,提高产品质量。

6、制品后处理:对于形状复杂、带有金属嵌件、使用温度极低或很高的制品有必要进行后处理--消除或减少内应力。

方法:制品置于烘干箱后开始升温,由室温升至100-105时保温10-20min,继续升温至120-125时保温30-40min,然后缓慢冷却至60以下取出。

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