聚碳酸酯PC塑料優(yōu)缺點(diǎn)和電子行業(yè)的應(yīng)用
在 60 多年的發(fā)展歷程中，業(yè)界對聚碳酸酯的優(yōu)缺點(diǎn)有了很多了解，很難想象一個(gè)不存在它的世上。
當(dāng)聚碳酸酯被創(chuàng)造出來時(shí)，它似乎是一種全都有利的材料。PC 透明、抗沖擊并且能夠承受暴露在沸水溫度下的短期影響，擴(kuò)展了傳統(tǒng)上與透明材料相關(guān)的性能范圍。
但是在 1990 年代后期，我參加了在塑料工程師協(xié)會(huì) ANTEC 上關(guān)于失效分析的演講，演講者發(fā)表了令人驚訝的聲明：基于對他的公司參與的近 5000 個(gè)案例研究的元分析，
他們觀察到雖然按重量計(jì)算，PC 占每年消耗的所有塑料的 1%，但他們的故障研究中約有 15% 涉及由 PC 制成的部件。
考慮到與塑料部件相關(guān)的各種尺寸和質(zhì)量，失敗產(chǎn)品的重量可能不是很好的衡量標(biāo)準(zhǔn)。盡管如此，這樣的比例還是值得關(guān)注的。作為已經(jīng)進(jìn)行了大約 6000 次故障分析研究的人，
我可以證明 PC 是導(dǎo)致故障的材料的次數(shù)不成比例。大多數(shù)這些故障都表現(xiàn)為脆性；對于具有如此令人印象深刻的延展性水平的材料，這并不是人們所期望的。
雖然演講者希望他的評論是對 PC 的批評，但我對使用頻率和故障頻率之間差異的解釋與其說是對聚合物本身的反映，不如說是說明了令人印象深刻的短期之間的差異。
材料的特性以及一些在時(shí)間和環(huán)境作用于它之前不會(huì)變得明了的脆弱性。
通過在小家電應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)世上中的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的很初弱點(diǎn)之一是對水解降解的長期感知性。
在短期內(nèi)，聚碳酸酯的高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (154 C/309 F) 意味著該材料在暴露于沸水中時(shí)將保持其物理特性。
PC 對熔融狀態(tài)下過量水分的影響的感知性，以及在加工前干燥樹脂的必要性，早在早期就已為人們所熟知。
然而，當(dāng)材料處于固體形式時(shí)，接觸水的長期影響并沒有得到很好的表征。這種材料的韌性、外觀和尺寸穩(wěn)定性使其對小家電行業(yè)很有吸引力，早期的應(yīng)用之一是在咖啡壺中。
這些在貨架上看起來很棒，甚至在廚房里也有一段時(shí)間。但沒過多久，由于反復(fù)接觸熱水而發(fā)生降解，這些物品開始開裂。
盡管 PC 以成型時(shí)的韌性而著稱，但在長時(shí)間暴露于高溫和高濕環(huán)境中時(shí)，它也有變脆的歷史?？Х葔仄屏丫褪且粋€(gè)例子。
電子行業(yè)已發(fā)現(xiàn)材料存在同樣的局限性。雖然 PC 在電子產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用中很適用，但在行業(yè)對各種組件進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)測試中，它的表現(xiàn)并不好。
該測試包括在 85 攝氏度（185 華氏度）的溫度和 85% 的相對濕度下暴露 1000 小時(shí)。另外，暴露于該溫度或該 RH 的持續(xù)時(shí)間對 PC 來說沒有問題。
但它們結(jié)合在一起會(huì)產(chǎn)生水解降解，可以通過在測試期間監(jiān)測聚合物的熔體流動(dòng)速率來追蹤。
研究表明，從成型零件到在高溫和高濕條件下處理 1000 小時(shí)的零件，MFR 大約增加了 70%，零件中通常會(huì)出現(xiàn)裂紋。通過使用 PC-硅氧烷共聚物，這種響應(yīng)得到了極大的改善。
雖然 PC 可用于電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，但在行業(yè)對各種組件進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)測試中，它的表現(xiàn)并不好。
引起人們對 PC 延展性的一些擔(dān)憂的第二個(gè)早期發(fā)現(xiàn)是一種稱為臨界厚度的現(xiàn)象。這是不是 PC特有的屬性。但由于其出色的抗沖擊性，這種行為比其他材料更顯著。
臨界厚度是指材料在成型為厚壁試件時(shí)韌性的顯著下降。它是由零件內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的，因?yàn)楦鱾€(gè)層以明了不同的速率從熔融冷卻到固體。
在大多數(shù)通用等級的 PC 中，該臨界厚度為 0.250 英寸（6.25 毫米），但在低分子量化合物中可能更低。
在韌性至上且壁厚要求大于 0.250 英寸的應(yīng)用中，通常通過將較薄的片材層壓在一起制成較厚的結(jié)構(gòu)來獲得所需的功能。
然而，已經(jīng)表明，在實(shí)際應(yīng)用中緩慢冷卻聚合物可以改善導(dǎo)致臨界厚度現(xiàn)象的脆性行為。在注塑成型中，高模具溫度將顯著提高厚結(jié)構(gòu)的韌性。
此外，研究表明，臨界厚度是一種很大程度上與缺口試樣相關(guān)的特性。用心設(shè)計(jì)的緩慢冷卻的零件可以明了更厚，而不會(huì)失去延展性。
在可行的情況下，可以通過緩慢冷卻 PC 來改善導(dǎo)致臨界厚度現(xiàn)象的脆性行為。
隨著 PC 材料遇到現(xiàn)實(shí)世上的化學(xué)品，PC 更廣泛使用的第三個(gè)障礙變得明了。通常，耐化學(xué)性的主題是這些關(guān)注的方向。
但更大的問題是對應(yīng)力開裂的感知性，這是一種由于應(yīng)力和施加的化學(xué)劑的綜合影響而發(fā)生的開裂現(xiàn)象。
可以在 PC 中產(chǎn)生這種響應(yīng)的化合物列表很廣泛，包括酮、酯、醛、醚、鹵代烴和芳烴。許多家用清潔劑會(huì)使 PC 產(chǎn)生應(yīng)力開裂，許多食品中的油也會(huì)導(dǎo)致其固有的延展性下降。
溫度升高會(huì)加劇問題。重復(fù)洗碗機(jī)是有據(jù)可查的故障原因。
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