PC - 聚碳酸酯

聚碳酸酯（PC）是一种高性能非晶态工程热塑性塑料，以其超强的冲击强度、光学透明性和热稳定性的卓越组合而著称。聚碳酸酯于1953年分别由拜耳和通用电气独立发现，如今已成为对透明度、韧性和尺寸精度有要求的应用中使用最广泛的工程塑料之一。

2024年，全球聚碳酸酯市场规模约为200亿美元，预计到2030年将以5.5%的复合年增长率（CAGR）持续增长，主要受汽车照明、LED扩散、电子显示和可持续建筑材料需求扩大的驱动。根据IHS Markit行业数据，全球年产量超过600万吨，其中双酚A（BPA）型聚碳酸酯占商业产量的95%以上。

聚碳酸酯树脂符合ASTM D3935聚碳酸酯成型和挤出材料规范。部分牌号满足FDA 21 CFR 177.1580食品接触应用要求，USP Class VI医疗器械要求，以及UL 94 V-0分类（壁厚低至0.5 mm）的电气电子应用要求。光学牌号符合ASTM D1003透光率和雾度测量标准。

聚碳酸酯的主要性能特点包括：

• 冲击强度卓越——在正常条件下几乎不可破碎，缺口悬臂梁冲击值超过600 J/m。PC在-40°C至130°C的宽温度范围内保持冲击韧性。
• 光学透明性出色，透光率达88–90%，雾度低，透明度可与玻璃媲美，同时抗冲击能力是玻璃的250倍。
• 热变形温度高达130–145°C，可在远超大多数其他透明热塑性塑料的温度下持续使用。
• 尺寸稳定性优良，成型收缩率低（0.5–0.7%），持续载荷下蠕变极小，生产精密、一致的零件。
• 固有阻燃性——聚碳酸酯具有自熄特性，无需添加剂即可达到UL 94 V-2。阻燃牌号可在薄壁断面达到V-0。
• 良好的电气绝缘性能，在宽频率和温度范围内具有稳定的介电特性。
• 设计自由度高，可通过注塑成型生产复杂薄壁几何形状、活铰链和集成光学特征。

化学结构

聚碳酸酯由双酚A（BPA）与光气（界面法）或碳酸二苯酯（熔融法）反应制得。聚合物主链中的碳酸酯键（–O–CO–O–）与刚性的双酚A芳香环相结合，赋予了聚碳酸酯区别于其他非晶态热塑性塑料的韧性、透明性和耐热性的独特组合。

聚碳酸酯的非晶态结构是其光学透明性的根源——结晶区域的缺失消除了光散射。在聚合过程中，分子量被精确控制，以平衡熔体流动性（可加工性）和力学性能，较高分子量牌号提供更大的韧性，但熔体粘度也更高。

可供牌号

通用PC提供冲击强度、光学透明性、耐热性和可加工性的标准平衡，适用于注塑和挤出。这些牌号广泛应用于电子外壳、汽车零部件和消费品。

光学和导光PC牌号专为精密照明应用而设计，具有可控的透光率、雾度和扩散特性。这些牌号是LED透镜、导光板、汽车前照灯透镜和建筑照明面板的核心材料，在需要均匀光分布的场合尤为关键。

阻燃PC牌号采用无卤阻燃体系，可在壁厚低至0.5 mm时达到UL 94 V-0。这些牌号在满足电气外壳、电池外壳和电信设备严格防火安全要求的同时，保持高透明度和冲击强度。

玻纤增强PC含有10%至40%玻璃纤维，提供更高的刚性、拉伸强度和热变形温度，同时降低热膨胀和蠕变。这些牌号用于结构件、需要严格尺寸公差的外壳以及承受持续机械载荷的零部件。

FDA食品接触PC牌号符合FDA 21 CFR 177.1580要求，残留单体含量受到严格控制。这些牌号服务于食品加工设备、可重复使用水杯、食品储存容器和婴儿奶瓶等对法规合规性和安全性要求极高的领域。

加工工艺

聚碳酸酯主要通过注塑和挤出加工。建议熔体温度为280–320°C，模具温度为80–120°C。较高的模具温度可改善表面光洁度、减少内应力并提升冲击性能。PC加工前必须将含水量干燥至0.02%以下——标准做法是使用除湿干燥机在120°C下干燥3–4小时。

聚碳酸酯还可通过板材挤出（用于热成型、玻璃替代和标识牌）、薄膜挤出、吹塑和双组份（2K）注塑加工。后加工方式包括硬涂层耐磨处理、防雾和减反射涂层、紫外线防护层、印刷和金属化。PC与嵌件注塑和包覆注塑技术兼容，适用于复杂的多材料组装。