聚碳酸酯由Alfred Einhorn在1898年首次合成，但未被廣泛認(rèn)知。1955年，Bayer公司的Hermann Schnell重新合成并專利申請了聚碳酸酯，商品名為“Makrolon”。同期，GE公司的Daniel Fox也獨(dú)立完成合成并申請專利。SABIC公司是全球領(lǐng)先的PC生產(chǎn)商之一，現(xiàn)位居全球第二。近年來，SABIC在中國的PC業(yè)務(wù)發(fā)展迅速。
聚碳酸酯Polycarbonate，簡稱PC，是一種分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物。它可以分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等類型。由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，其在工程塑料方面的應(yīng)用受到了限制。而芳香族聚碳酸酯因其出色的性能表現(xiàn)，已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，并成為五大工程塑料中增長速度最快的通用工程塑料。
物理和化學(xué)性質(zhì)
優(yōu)點(diǎn)
力學(xué)性能：聚碳酸酯獨(dú)特地結(jié)合了剛性與韌性。通常，高剛性的材料易脆，落地即碎，但聚碳酸酯既堅固難彎，又具有出色的韌性。
熱穩(wěn)定性：PC的熱穩(wěn)定性好，熔融溫度范圍寬，通常在220°C至230°C之間。同時，PC的分解溫度高于300°C，長期工作溫度可高達(dá)120°C，具有良好的耐熱性。
流動性：聚碳酸酯熔體粘度高、流動性差，注塑加工性不佳。分子質(zhì)量增加使熔體粘度增大。成型過程中，調(diào)整溫度比改變剪切速率更有效。
尺寸穩(wěn)定性好：聚碳酸酯的耐蠕變性優(yōu)異，在熱塑性工程塑料中表現(xiàn)突出，超過PA和POM。吸水引起的尺寸變化和冷流變形極小，加之收縮率低，確保了出色的尺寸穩(wěn)定性。
光學(xué)性能：聚碳酸酯的大分子鏈難以取向且不易結(jié)晶，使聚合物保持無定形態(tài)，因此具有優(yōu)良的透明性。
電性能：聚碳酸酯分子極性小，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，吸水性低，因此具備優(yōu)異的電絕緣性能，堪比或超過傳統(tǒng)認(rèn)為電絕緣性優(yōu)良的PET。
阻燃性：聚碳酸酯原生具備UL94 V-2級阻燃性能，無需添加阻燃劑。添加少量阻燃劑后，PC可達(dá)更高防火標(biāo)準(zhǔn)，同時保持優(yōu)異的光學(xué)和力學(xué)性能，這是其他塑料產(chǎn)品無法比擬的。
缺點(diǎn)
耐疲勞性差：聚碳酸酯的耐疲勞性較差，不易承受周期性的循環(huán)應(yīng)力作用。
耐磨性差：PC材料易受外力影響導(dǎo)致表面劃痕和磨損。結(jié)晶度低，分子鏈排列紊亂，降低耐刮擦性。加入粉狀聚四氟乙烯可提升自潤滑性，加入玻璃纖維能增加硬度，改善耐磨性能。
耐應(yīng)力開裂性差：外力作用下，聚碳酸酯的大分子鏈不易松弛，導(dǎo)致成型后難以自然消除內(nèi)應(yīng)力。
耐水解性差：因分子鏈含酯基，PC在酸堿條件下易水解，生成酸或醇，耐水解穩(wěn)定性不高，不宜用于承受重復(fù)高壓蒸汽的制品。
耐化學(xué)性：PC材料具有優(yōu)異的耐化學(xué)性能，可以承受多種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，但耐堿性較差。
對缺口敏感：缺口敏感意味著制品邊緣若有缺口，受力時易沿缺口開裂。因PC內(nèi)應(yīng)力難消除，制品有缺口時更易裂開。
耐候性：長期紫外線暴露使PC變黃，需加紫外線吸收劑提高耐老化性。
加工性能
成型性
PC材料易于加工成型，可以采用注塑、擠出、吹塑等工藝進(jìn)行加工。然而，PC的流動性較差，模具澆注系統(tǒng)以粗、短為原則，且塑件壁不宜太厚，應(yīng)均勻，避免有尖角和缺口。由于PC材料對水敏感，成型前需進(jìn)行干燥處理，水分含量應(yīng)低于0.02%。同時，需嚴(yán)格控制成型條件，以避免熔融開裂和應(yīng)力集中等問題。
流變性：聚碳酸酯的熔體黏度隨相對分子質(zhì)量增大而增大。在較低成型溫度下，黏度快速增加；在較高溫度下，黏度減小。冷卻時，黏度迅速上升，使得成型時間短。高剪切速率下，黏度略有下降，但變化幅度小。調(diào)節(jié)溫度比改變剪切速率更有效改善流動狀態(tài)。
吸水性：聚碳酸酯因極性基團(tuán)及表面吸附作用而吸水。含水的PC受熱時易水解，導(dǎo)致分子鏈斷裂，降低力學(xué)性能和抗裂能力，影響外觀質(zhì)量。成型中需注意PC含水量。
成型收縮率：聚碳酸酯的成型收縮率為0.4％～0.8％，受熔融溫度、模具溫度、注射速度和保壓壓力等因素影響。制品厚度對收縮率也有影響：4.2mm時最小，大于4.2mm時隨厚度增大而增大，小于4.2mm時隨厚度減小而急劇增大。
注塑成型
聚碳酸酯（PC）注射成型適合制作尺寸精確、能承受沖擊的中小型制品。此過程主要使用螺桿式注射機(jī)，配備單頭全螺紋、等螺距、壓縮漸變型螺桿。為減少逆流，采用錐形尖頭或帶止逆結(jié)構(gòu)的螺桿。PC的高熔體黏度需大通道結(jié)構(gòu)的密閉式噴嘴和延長型開式噴嘴，以提升制品品質(zhì)。
干燥的PC在室溫空氣中15分鐘后會失效。料斗須保溫，保持物料溫度不低于100℃，并在0.5～1小時內(nèi)用完。注射用PC的平均相對分子質(zhì)量應(yīng)在（2.7～3.4）×104之間，水分控制在0.03％以下。
注射成型溫度應(yīng)控制在240℃（流動溫度）到340℃（分解溫度）之間。高成型壓力和注射速度會增加熔體剪切效應(yīng)和內(nèi)應(yīng)力，而速度過慢則易產(chǎn)生熔接痕和波流紋。PC的沖擊強(qiáng)度在注射速度為12g/s時最高。
制品在模具內(nèi)冷卻定型的溫度上限由PC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（130℃）決定。提高模溫有助于脫模和均勻冷卻，降低內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力通常用偏振光法及溶劑浸漬法測定。
擠出成型
聚碳酸酯擠出成型可制作板、管、棒和薄膜等。采用單螺桿擠出機(jī)，螺桿設(shè)計適應(yīng)PC黏度變化。
聚碳酸酯擠出螺桿長徑比18～20，塑化好但易降解。擠出溫度低于注射成型，前后段溫差10～20℃。剪切速度對熔體黏度影響小，轉(zhuǎn)速宜<100r/min，小長徑比時用低速保證塑化。
應(yīng)用領(lǐng)域
電子電器
如計算機(jī)外殼、顯示器外殼、鍵盤、機(jī)箱、CD片、開關(guān)、家電外殼等。
汽車
用于汽車燈具、后視鏡、儀表板等內(nèi)飾裝飾件，以及車窗、擋風(fēng)玻璃等外部裝飾件。
建筑
用于汽車燈具、后視鏡、儀表板等內(nèi)飾裝飾件，以及車窗、擋風(fēng)玻璃等外部裝飾件。
光學(xué)
由于其優(yōu)異的透明度和耐高溫性能，非常適合用于光學(xué)儀器、攝像機(jī)鏡頭、手機(jī)攝像頭鏡片等領(lǐng)域。
包裝
用于高檔包裝，如化妝品、食品、藥品等。
市場及發(fā)展前景
聚碳酸酯（PC）是增長迅速的工程塑料，主要生產(chǎn)商在美國、西歐和日本。2020年，亞太地區(qū)尤其中國的PC需求占全球72.6%，中國成為全球最大的PC生產(chǎn)和消費(fèi)國。國家政策支持和生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步推動了PC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
盡管起步晚，中國PC產(chǎn)業(yè)已實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，產(chǎn)能快速增長。2019年，中國PC產(chǎn)能達(dá)166萬噸，2020年增至244萬噸。預(yù)計到2023年，中國PC產(chǎn)能將接近360萬噸。
PC產(chǎn)業(yè)受到國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)政策的鼓勵，但面臨消費(fèi)增速緩慢和市場供大于求的挑戰(zhàn)。國內(nèi)企業(yè)需提升產(chǎn)品質(zhì)量，解決低端產(chǎn)品過剩和高端產(chǎn)品缺乏的問題。
環(huán)保的非光氣法PC生產(chǎn)工藝是未來的發(fā)展方向，需要開發(fā)高效催化劑和反應(yīng)器降低成本。目前，中國PC產(chǎn)品多為基礎(chǔ)料，高端產(chǎn)品依賴外資企業(yè)。隨著產(chǎn)能增加，行業(yè)競爭加劇，企業(yè)需改善產(chǎn)品性能，開發(fā)高性能產(chǎn)品，降低成本，提高競爭力，加強(qiáng)自主研發(fā)。