聚碳酸酯改性.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,聚碳酸酯改性PPT讲座,基本内容,研究背景,聚碳酸酯简介,聚碳酸酯加工方法,聚碳酸酯的改性,最终目标,一 研究背景,研究背景,芳香族聚碳酸酯树脂，作为机械特性、耐热性、耐候性优异，且具有高的光学透过率的树脂，在广泛的用途中使用。作为有效的利用这种特性的用途，例如有各种照明罩、透过型显示器用光扩散板、汽车仪表用的扩散板以及各种标牌等要求光扩散性的用途。,能够发出白光的,LED,具有特别光明的前景预测，预期会有很广泛的应用领域，而作为,LED,灯罩材料的聚碳酸酯,(PC),有着广阔的前景。,研究背景,目前，世界各主流塑料制品公司如美国通用电器,(GE),德国拜耳公司，日本三菱化学都推出了相关的制品，目前国内也有相关企业推出相应产品，但是，在光透过率和光扩散性方面，与国外同类产品还有较大的差距。,研究现状,目前，虽然国内主流的,LED,灯罩生产厂商所用,PC,料大多依赖进口，由此生产成本较高，不利于,LED,等的推广和使用，故早日出现国产的具有高光扩散性和高光透过率的,PC,成为业界的共同祈愿。而一旦这个产品国产化后，会有非常良好的市场前景,!,二 聚碳酸酯简介,聚碳酸酯简介,具有 结构的聚合物,称为,聚碳酸酯,(PC),。,根据,酯基结构的不同可分为脂肪族、,脂肪,族,-,芳香族、芳香族,3,种类型,。,其中,R,为,4,4-,双,(,羟基苯基,)-2-,丙烷,(,双酚,A),的芳香族,PC,因,其优良的物理性能、加工性能及价格优势,是,最重要的,PC,品种。,聚碳酸酯简介,PC,作为综合性能优异、用途极为广泛的重要工程塑料品种，广泛用于汽车、电子电气、建筑材料、机械零件、办公自动化设备、包装业、运动器械、医疗、保健、光盘和家庭用品等领域。,三 聚碳酸酯加工方法,聚碳酸酯合成方法,3.1,光气,(,界面缩聚,),法,双酚,A,NaOH,溶液,+,反应,双酚,A,钠盐,二氯,甲烷,光气反应釜,加入,加入,聚碳酸酯齐聚物,生成,加入,缩聚釜,高分子聚碳酸酯,洗涤、脱盐、脱溶剂、沉淀、干燥等,聚碳酸酯树脂,3.2,熔融酯交换缩聚法,熔融酯交换缩聚法的两种反应单体分别是,双酚,A,和,碳酸二苯酯,。碳酸二苯酯和双酚,A,在催化剂的作用下,先进行酯交换反应,由于酯交换反应过程为可逆平衡反应,在反应过程中不断除去小分子苯酚,以使反应向酯交换反应的正反应方向进行。,在缩聚反应过程中,在高温、高真空、催化剂存在的情况下,不断除去碳酸二苯酯,使聚合物粘度逐渐升高,当搅拌功率达到一定值时,熔体聚合物直接从缩聚反应器中挤压成条,经切粒机切粒后形成聚碳酸酯树酯。,在本生产工艺中,碳酸二苯酯的生产是由光气法反应生成的。,3.3,非光气熔融酯交换缩聚法,甲醇,CO,氧气,+,+,催化剂,碳酸二甲酯,酯交换,碳酸二苯酯,+,双酚,A,熔融,催化剂,酯交换,催化剂,高真空,高温条件,缩聚反应,聚碳酸酯,本工艺,不需要光气作为反应物,无副产物,基本无污染,并使碳酸二苯酯的纯度提高,更加有利于聚合过程的进行,是今后聚碳酸酯生产工艺的发展方向。,3.4,非双酚,A,法,含双酚,A,的,PC,奶瓶欧盟认为双酚,A,在加热时能析出到食物和饮料当中，它可能扰乱人体代谢过程，对婴儿发育、免疫力有影响，甚至致癌。欧盟宣布从,2011,年,3,月,1,日起,禁止生产含双酚,A,的塑料奶瓶,，,6,月起禁止任何双酚,A,塑料奶瓶进口到成员国。,目前市面上已经有标注,BPA-FREE,的,PC,奶瓶上市，主要是由韩国企业制造。,可以预见，非双酚,A,法制造,PC,在未来几年将会有较为迅猛的发展。,四 聚碳酸酯的改性,改性手段,4.1,合适的,PC,树脂,根据优选条件，选取合适的芳香族聚碳酸酯树脂,种类,，及合适的聚合物,分子量分布,。,4.2,光扩散剂,光扩散剂,是用在,PC,PMMA,灯管灯罩中的，能,改善光线的柔和性,，从,点光源到面光源,的过程，同时,亮度提高,。,一般来说，作为光扩散功能的,LED,光扩散剂，是多分散体系的，也就是说粒径不是均匀一致的，他们也是有个粒径分布范围的，也就是有大球也有小球，但主要粒径分布在,2-4 um,之间！,4.2,光扩散剂,有机光扩散剂,本身为透明体，依靠和基材间的折光率差异，形成光折射，从而改变光的前进路线；,无机光扩散剂,多是利用表面的不规则形状将光线向不同方向反射而达到光散射效果。,有机光扩散剂的散射效果比无机差，但透光性比无机好。粒径小的光扩散剂散射效果更好。,光扩散剂的折光率与基材的折光率,差距越大,，光散射效果越好。,为了达到一定的散射效果，可将不同种类、粒径的光扩散剂混合使用。,4.2,光扩散剂,表面改性,4.2.1,无机光扩散剂表面改性,由于无机粉体填料与聚合物的,相容性比较差,，如果直接添加，会导致无机粉体在聚合物中不能均匀分散，造成材料的力学性能下降。,从微观上来看，只有当聚合物基体与无机粉体填料具有,良好的亲和性,，才能够使聚合物材料性能达到最佳状态。对无机粉体填料进行,表面改性,，可以改变无机粉体原来的表面性质，如亲油性、吸油率、浸润性等，调整无机粉体与聚合物间的亲和性和相容性等,从而,提高机粉体与聚合物相界面的结合力。,4.2.1,无机光扩散剂表面改性,表面包覆改性是将改性剂，如偶联剂覆盖于无机粉体表面，利用吸附、附着及简单化学反应或沉结现象实现包覆。通过包覆，使无机粉体表面由亲水性变成亲油性，达到与聚合物的紧密结合。,高能表面改性是利用等离子体、电晕放电、紫外线等手段，对无机粉体进行表面改性。其中等离子体表面改性技术是新发展的,一种改性方法,机械力化学改性是通过粉碎、摩擦等机械方法，使矿物粉体晶体结构、晶形等发生变化，体,系内能增大、温度升高促使粒子熔解、,热分解等，增强粉体表面活性，达到表面改性的目的。,表面化学改性是利用改性剂中的有机官能团，与无机粉体表面进行化学吸附或反应进行表面改性。它可以分为表面活性剂表面改性、聚合物表面改性、复合表面改性。,4.2.1,聚合物表面改性,聚合物表面改性,是利用聚合物对无机粉体进行表面改性，其中最常用的方法是无机粒子表面的接枝聚合。,基本方法,是在无机粒子表面上，预先接枝可参与聚合反应的基团、或起引发作用的基团、或能够使聚合反应终止的基团，然后加入单体和引发剂进行聚合反应。,其,反应机理,大致有以下两种：,（,1,）通过化学键合作用，将具有端基官能团的聚合物连接到无机粒子表面上，进行表面接枝，属于,Grafting onto,反应。,（,2,）在无机粒子表面导入可进行聚合反应的不饱和双键，加入单体进行共聚反应，最终形成接枝聚合物，属于,Grafting from,反应。,4.2.2,有机光扩散剂表面改性,大多数聚合物之间在,分子水平上是不相容的,(immiscible),，这可由热力学定律获知。,在多相聚合物共混物内，界面的重要性早已为人们所认识，相界面上的物理和化学相互作用对于控制不相容聚合物共混物和复合材料的全部性能是十分重要的，强相互作用可以获得好的界面粘结和有效的应力传递,(,从连续相到分散相或从基体聚合物到填料,),，从而提高了聚合物共混物或复合材料的性能，如强度、韧性、流变加工特性、耐环境性、吸收、吸湿和扩散等性能。,4.2.2,有机光扩散剂表面改性,4.2.2,非反应性,用非反应性共聚物作相容剂时，要求共聚物与共混物组成之间具有相容性，通常采用,A,一,B,型嵌段,(,或接枝,),共聚物作,A/B,共混物的相容荆。,也可采用,A,一,C,型嵌段,(,或接枝,),共聚物作,A/B,共混物的相容剂，此时要求,C,与,B,具有相容性,(,至少部份相容,),。,若采用,C,一,D,型共聚物,作相容剂，则分别要求,A,与,D,及,B,与,C,相容。作为相容剂的共聚物的嵌段,(,接枝,),分子量、嵌段,(,接枝,),形式和混合方法对共混物的相容性有较大的影响，从而也对界面的粘结性能、分散相顺粒尺寸和形态及样品的力学性能和接缝强度产生较大的影响。,4.3,加工方式,对于聚合物高分子材料，其加工方式对其性能影响非常大，不同的加工方式会使材料产生不同的性能，因此，选择合适的加工方式非常重要。,螺杆组合,聚合物性能的好坏与其形态结构密切相关。,填充聚合物是一种多相结构,相与相之间互相影响。,填充物分散到聚合物基体中,混合越好则共混物性能越好。,因此，选择合适的螺杆挤出机和螺杆组合对聚合物改性有这很重要的作用。,单螺杆挤出机,双螺杆挤出机,三螺杆挤出机,五 最终目标,最终目标,制备出能够满足,LED,灯罩光扩散率和光透过性要求的,PC,材料，实现高端光扩散,PC,的国产化，部分取代或完全取代进口,PC,料粒。,谢谢,！,欢迎各位老师同学批评指正！,