3D打印材料知識.doc

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史上最全的3D打印材料分析（沒有之一） 導讀：3D打印材料，現(xiàn)階段制約3D打印技術發(fā)展因素的主要有兩個，打印材料和設備。目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、光敏材料和陶瓷材料。 最近幾年經常聽到3D這個詞，比如3D電影、顯示、掃描、3D打印技術。首先我想給3D打印技術做一個比較完整的定義，3D打印技術是在計算機中將物體的三維模型通過分層軟件分成若干層，通過3D打印設備在一個平面上按照分層圖形、將塑料、金屬甚至生物組織活性細胞等材料燒結或者黏和在一起，逐層累計疊加最終形成一個物體。 　　3D打印技術的特點：制作周期短、個性化制造、制作材料多樣、制作成本相對低、應用行業(yè)領域廣。 　　根據3D打印技術的特點以及所使用的材料，我們分為五大類，光敏固化成型、熔融沉積成型、選擇性激光燒結、分層實體制造，最后的3D打印技術。 　　光固化以液態(tài)光敏樹脂為原材料，在計算機控制下對紫外激光對液態(tài)樹脂逐點掃描，產生光聚合反應，如此反復直至完成整個零件的固化成型。 　　分層實體制造：根據臨建分層幾何信息，切割箔材和紙張等，將所獲的層面粘接成三維實體。 　　選擇性激光燒結：采用激光有選擇的逐層燒結固定粉末，疊加生成預定形狀的三維實體零件的一種3D打印方法。 　　熔融沉積成型：將熱塑成性材料絲通過加熱器的擠壓頭熔化為液體，由計算機控制擠壓頭沿零件的每一截面的輪廓準確運動，以固定的速率進行熔體趁機。 　　下面重點講一下金屬3D打印技術。金屬3D打印技術是當今3D打印技術中最前沿最優(yōu)潛力的技術，可以分為三種，選區(qū)激光熔化、激光近凈成形技術，電子束熔融。 　　3D打印材料，現(xiàn)階段制約3D打印技術發(fā)展因素的主要有兩個，打印材料和設備。目前3D打印材料主要包括工程塑料、光敏樹脂、橡膠類材料、光敏材料和陶瓷材料。它的形態(tài)一般是粉末狀、絲狀、層片狀、液體狀。 　　工程塑料，強度、硬度、耐沖擊性、耐性、抗老化性均比較優(yōu)秀。光敏樹脂由聚合物單體和預聚體組成的，在一定波長的紫外光照射下能立刻引起聚合反應完成固化。橡膠類材料，這種材料具備多種級別的彈性，它具有的硬度、斷裂伸長率、抗撕裂程度和拉伸強度，使其非常適合于要求防滑或柔軟表面的應用。陶瓷材料，具有高強度、高硬度、耐高溫、低密度、化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕等優(yōu)異特性，在航空航天、汽車、生物等行業(yè)有著廣泛的應用。金屬材料，3D打印的金屬粉末材料主要有鈦合金、不銹鋼、鋁合金、高溫合金等，此外還有貴金屬打印材料。所有的材料當中鈦合金尤其受到重視，因為密度低、強度高、耐腐蝕、熔點高、是理想的航天航空材料，特別適合利用激光3D打印技術。不銹鋼是目前最便宜最廉價的3D打印材料，經常被用作首飾、功能構件等的3D打印。高溫合金因其強度高、化學性質穩(wěn)定，不易成型加工和傳統(tǒng)加工工藝成本高等因素目前已經成為航空工業(yè)應用的主要3D打印材料。 　　金屬材料之所以打印難度很大，是因為金屬的熔點很高，涉及到金屬的固液相變、表面擴散以及熱傳導等多種物理過程，需要考慮的問題包括形成的晶體組織是否良好、雜質和空隙大小等，另外快速的加熱和冷卻還將引起試件內較大的殘余應力。 中國3D打印巨大跨越：高性能工業(yè)級FDM耗材 打破國外壟斷 導讀：隨著3D打印產業(yè)的拓展，市場對3D打印的零部件的性能要求逐漸提高，不僅僅只是手板、模型，打印零部件還必須具備可用性。 　　隨著3D打印產業(yè)的拓展，市場對3D打印的零部件的性能要求逐漸提高，不僅僅只是手板、模型，打印零部件還必須具備可用性。國際市場上不論是3D打印的巨頭企業(yè)或是新銳的耗材廠商都把目光投向了3D打印工程塑料領域，新型的3D打印耗材不斷的推向市場，使3D打印的應用面越來越廣。 　　近期，國內3D打印耗材與設備生產廠商，廣州市陽銘新材料科技有限公司推出了具備使用工程塑料性能3D打印線材的工業(yè)級FDM-3D打印機Capricornus后，緊接著又推出三款應用于FDM的工業(yè)級3D打印尼龍復合材料耗材PA B380，PA B380H與PA B330。這三款線材是YMe陽銘科技自主研發(fā)的3D打印線材，具有高模量、高強度、高韌性和高使用溫度的特點。目前這三款材料分別提供黑色、白色和琥珀色三款顏色。 　　YMe陽銘科技不同于一般的3D耗材廠商，這家海歸創(chuàng)業(yè)的年輕企業(yè)成長迅猛，自成立之時就致力于工業(yè)級3D打印耗材的研發(fā)，目前該公司尼龍復合材料耗材已在機械、汽車汽配、機器人、光電、醫(yī)療、燈飾等多個領域得到了應用。 　　在此之前，國內的工業(yè)級FDM耗材市場為國外品牌所壟斷，國內尚無其他廠家成功研發(fā)出可順暢打印成型的尼龍耗材，YMe陽銘科技的最新技術，填補了國內空白,打破了國外壟斷，對于整個中國3D打印產業(yè)而言是一次從無到有的巨大跨越。 　　相比數(shù)日前美國3D Systems公司發(fā)布的類似尼龍耗材，YMe陽銘科技的技術無疑更加領先，PA B380/ PA B380H 的各項性能更加優(yōu)異，甚至超出了美國Stratasys公司的Nylon 12系列線材尼龍與德國EOS公司的PA2200系列粉末尼龍。PA B380/ PA B380H在材料的使用溫度上具備更大的優(yōu)勢，而價格上僅是國際同類型產品的40%。 　　PA B380和PA B380H的性能參數(shù)如下： 　　汽車倒后鏡（PA B330） 　　據YMe陽銘科技的工程師代表Jack Dang說，由于熱端的擠出溫度高達270-280度，PA B380和PA B380H只適合在陽銘科技的工業(yè)級3D打印機Capricornus上使用，而PA B330的熱端擠出溫度在240-250度，可以適應于一些其他品牌的桌面級/準工業(yè)級3D打印機。就材料的總體性能而言，PA B380H的強度、模量和硬度更高；而PA B380韌性和彈性較好，綜合性能均衡；PA B330的熱端擠出溫度較低，適用的設備范圍更廣。 　　汽車冷卻循環(huán)水泵葉輪（PA B380H） 　　YMe陽銘科技的尼龍復合材料線材具備自主知識產權，材料的性能參數(shù)經過了第三方專業(yè)檢測認證。 　　PA B380/PA B380H可以在高溫高載荷等苛刻條件下使用?？捎糜谥谱鼾X輪、軸承、葉輪、絕緣電子元器件、夾具、渦輪、耐高溫連接件等，甚至可以代替注塑實現(xiàn)小批量生產。PA B380通過了醫(yī)療領域嚴苛的高溫高壓消毒，使其3D打印成型的制件可以作為醫(yī)療領域的輔助器械。 　　醫(yī)療手術輔助導板（PA B380） 　　除了具備優(yōu)異的力學性能外，YMe陽銘科技的PA B330/PA B380/ PA B380H可以使用水溶性PVA材料作為支撐結構，也可以采用自支撐結構，其自支撐結構具有優(yōu)秀的可拆性，僅需要借助簡單的工具即可將支撐結構拆除，并且不留痕跡。3D打印的成品零件可進行拋光、打孔、切削等后處理工藝。 紅外熱成像儀的外殼與內部構件（PA B380） 聚碳酸酯線材上市：桌面3D打印機的“最佳搭檔” 導讀： 聚碳酸酯（PC）一直是世界上使用最廣泛的熱塑性塑料，因為它強度高、剛性、容易熱成型，因此在工業(yè)領域諸如家用電器、餐具、汽車部件、DVD光盤、安全玻璃等方面都有應用。 　　OFweek3D打印網訊 聚碳酸酯（PC）一直是世界上使用最廣泛的熱塑性塑料，因為它強度高、剛性、容易熱成型，因此在工業(yè)領域諸如家用電器、餐具、汽車部件、DVD光盤、安全玻璃等方面都有應用。該材料還非常適合注塑成型，主要是因為一旦冷卻它的強度就會非常高，可彎曲和變形而不斷裂或龜裂。不過由于熔融溫度過高使得它并沒有在3D打印領域得到廣泛的應用。 　　如今，來自上海的3D打印材料制造商Polymaker與先進化學材料開發(fā)商Covestro（前身為拜耳材料科技）聯(lián)手，共同開發(fā)出了兩款專門針對桌面3D打印機的全新聚碳酸酯3D打印線材——Polymaker PC-Plus和Polymaker PC-Max。這兩款線材經過特殊配方已經將打印溫度從300-320oC下降到250-270oC，目前大多數(shù)的桌面3D打印機都能夠很方便地實現(xiàn)這個溫度范圍。Polymaker公司同時指出，打印溫度的降低同時也減少了在打印過程中出現(xiàn)翹曲或變形的可能性。 　　作為聚碳酸酯材料，PC-Plus和PC-Max能夠比常見的3D打印材料，如PLA和ABS，提供更強大的機械性能。這兩款新材料的先進特性使其非常適合打印對于機械性能要求比較高的部件。而且，它們具備與標準材料一樣的彈性，可以很容易地進行打磨拋光或者噴漆等。 　　不過，Polymaker之所以能夠開發(fā)出如此性能卓越的桌面3D打印機用線材與其合作伙伴Covestro提供的幫助是分不開的。 　　據悉，Covestro為開發(fā)新型的Polymaker PC系列耗材提供了高科技的高科技聚碳酸酯樹脂。Polymaker的材料科學家和Covestro團隊密切合作，共同開發(fā)和進一步增強了他們的新新型PC 3D線材的配方。Polymaker公司說，最終的產品具有前所未有的屬性和功能，可用于3D打印和快速原型應用。 　　“聚碳酸酯所具有的特性對于整個3D打印領域來說都非常理想。其出色的工程和功能性為將桌面3D打印機用于以前不可想象的項目打開了大門。”Polymaker公司聯(lián)合創(chuàng)始人羅小凡稱。 　　使用PC材料3D打印出來的部件一個主要的優(yōu)勢就是具有耐用性，而且其成品比使用標準材料的部件具有更強的機械性能，尤其是PC-Max能夠顯著提高耐沖擊性和韌性，甚至要超過PC-Plus。除此之外，聚碳酸酯材料也是天然的阻燃劑，可抗耐多種化學品和溶劑，并且經過開發(fā)還能提供透明度，其所具備的光學清晰度可用用于大量全新的領域，這是許多桌面3D打印機用戶都難以想象的。 　　此外，Polymaker PC的耐熱性也非常好，PLA和ABS通常會在大約60℃以上開始軟化和變形，而Polymaker PC可承受的溫度則超過100℃至110℃，甚至可以泡在沸水而不出現(xiàn)形變。 　　據了解，Polymaker PC-Plus線材將從10月份起開始銷售，每卷750克，零售價為39.99美元；而PC-Max的價格和上市日期則沒有發(fā)布，Polymaker預計它會在今年年底前上市。 聚乳酸 聚乳酸又名聚丙交酯，是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，屬于聚酯家族。聚乳酸形成條件為單個的乳酸分子中有一個羥基和一個羧基，多個乳酸分子在一起，-OH與別的分子的-COOH脫水縮合，-COOH與別的分子的-OH脫水縮合形成聚合物。聚乳酸原料來源充分可再生，生產過程無污染，產品可以生物降解，實現(xiàn)在自然界中的循環(huán)，是理想的綠色高分子材料。 中文別名 聚丙交酯 CAS NO. 26100-51-6 斷裂伸長率 4-10% 彎曲模量 100-150 MPa 拉伸強度 40-60 MPa 彈性模量 3000-4000 MPa 1物質信息 編輯 CAS NO.：26100-51-6 中文別名：聚丙交酯 英文名稱：polylactide, polylactic acid, PLA 英文別名：polytrimethylene carbonate;1,3-Dioxan-2-one homopolymer 分子式：(C3H4O2)n 2物質介紹 聚乳酸（H-[OCHCH3CO]n-OH）的熱穩(wěn)定性好，加工溫度170～230℃，有好的抗溶劑性，可用多種方式進行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的產品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，光華偉業(yè)開發(fā)的聚乳酸（PLA）還具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分廣泛，可用作包裝材料、纖維和非織造物等，主要用于服裝（內衣、外衣）、產業(yè)（建筑、農業(yè)、林業(yè)、造紙）和醫(yī)療衛(wèi)生等領域。 3物化性質 編輯 物理性能 密度：1.20-1.30 kg/L 熔點：155-185C, 特性粘度IV：0.2-8 dL/g 玻璃化轉變溫度：60-65C， 傳熱系數(shù)：0.025 λ(w/m*k) 力學性能 拉伸強度：40-60 MPa 斷裂伸長率：4%-10% 彈性模量：3000-4000 MPa 彎曲模量：100-150 MPa Izod沖擊強度(無缺口)：150-300 J/m Izod沖擊強度(有缺口)：20-60 J/m Rockwell硬度：88 4主要優(yōu)點 編輯 聚乳酸的優(yōu)點主要有以下幾方面： ⑴聚乳酸（PLA）是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸，再通過化學合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，使用后能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環(huán)境，這對保護環(huán)境非常有利，是公認的環(huán)境友好材料。關愛地球，你我有責。世界二氧化碳排放量據新聞報道在2030年全球溫度將升至60℃，普通塑料的處理方法依然是焚燒火化，造成大量溫室氣體排入空氣中，而聚乳酸塑料則是掩埋在土壤里降解，產生的二氧化碳直接進入土壤有機質或被植物吸收，不會排入空氣中，不會造成溫室效應。 ⑵機械性能及物理性能良好。聚乳酸適用于吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛?？捎糜诩庸墓I(yè)到民用的各種塑料制品、包裝食品、快餐飯盒、無紡布、工業(yè)及民用布。進而加工成農用織物、保健織物、抹布、衛(wèi)生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等，市場前景十分看好。 ⑶相容性與可降解性良好。聚乳酸在醫(yī)藥領域應用也非常廣泛，如可生產一次性輸液用具、免拆型手術縫合線等，低分子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等。 ⑷聚乳酸（PLA）除了有生物可降解塑料的基本的特性外，還具備有自己獨特的特性。傳統(tǒng)生物可降解塑料的強度、透明度及對氣候變化的抵抗能力皆不如一般的塑料。 ⑸ 聚乳酸（PLA）和石化合成塑料的基本物性類似，也就是說，它可以廣泛地用來制造各種應用產品。聚乳酸也擁有良好的光澤性和透明度，和利用聚苯乙烯所制的薄膜相當，是其它生物可降解產品無法提供的。 ⑹聚乳酸（PLA）具有最良好的抗拉強度及延展度，聚乳酸也可以各種普通加工方式生產，例如：熔化擠出成型，射出成型，吹膜成型，發(fā)泡成型及真空成型，與廣泛使用的聚合物有類似的成形條件，此外它也具有與傳統(tǒng)薄膜相同的印刷性能。如此，聚乳酸就可以應各不同業(yè)界的需求，制成各式各樣的應用產品。 ⑺聚乳酸（PLA）薄膜具有良好的透氣性、透氧性及透二氧二碳性，它也具有隔離氣味的特性。病毒及霉菌易依附在生物可降解塑料的表面，故有安全及衛(wèi)生的疑慮，然而，聚乳酸是唯一具有優(yōu)良抑菌及抗霉特性的生物可降解塑料。 ⑻當焚化聚乳酸（PLA）時，其燃燒熱值與焚化紙類相同，是焚化傳統(tǒng)塑料（如聚乙烯）的一半，而且焚化聚乳酸絕對不會釋放出氮化物、硫化物等有毒氣體。人體也含有以單體形態(tài)存在的乳酸，這就表示了這種分解性產品具有的安全性。 5方法流程 編輯 聚乳酸生產是以乳酸為原料，傳統(tǒng)的乳酸發(fā)酵大多用淀粉質原料，目前美、法、日等國家已開發(fā)利用農副產品為原料發(fā)酵生產乳酸，進而生產聚乳酸。 由乳酸制聚乳酸生產工藝有： 方法 ⑴直接縮聚法 縮聚法就是把乳酸單體進行直接縮合,也稱一步聚合法。在脫水劑的存在下, 乳酸分子中的羥基和羧基受熱脫水, 直接縮聚合成低聚物。加入催化劑, 繼續(xù)升溫, 低相對分子質量的聚乳酸聚合成更高相對分子量的聚乳酸。 ⑵二步法 使乳酸生成環(huán)狀二聚體丙交酯，再開環(huán)縮聚成聚乳酸。這一技術較為成熟，美國NatureWorks公司生產聚乳酸工藝的工藝即為該工藝。中國的海正與中科院共同研制的聚乳酸生產技術也與此相似，主要過程是原料經微生物發(fā)酵制得乳酸后，再經過精制、脫水低聚、高溫裂解，最后聚合成聚乳酸。 ⑶反應擠出制備高分子量聚乳酸 用間歇式攪拌反應器和雙螺桿擠出機組合，進行連續(xù)的熔融聚合實驗，可獲得由乳酸通過連續(xù)熔融縮聚制得的分子量達150000的聚乳酸。利用雙螺桿擠出機將低摩爾質量的乳酸預聚物在擠出機上進一步縮聚，制備出較高摩爾質量的聚乳酸。在反應溫度為150℃、催化劑用量為0.5%、螺桿轉速為75 r/min時可通過雙螺桿反應擠出縮聚法快速有效地提高聚乳酸的摩爾質量，而且反應擠出產物分散系數(shù)減小，均勻性變好。通過DSC曲線的比較發(fā)現(xiàn)，通過反應擠出縮聚法制得的聚乳酸的結晶度有所降低，這對改善聚乳酸材料在使用過程中表現(xiàn)出較大的脆性是有益的。 流程 1）取材 將玉米等殼類作物碾碎后，從中提取淀粉，然后將淀粉制成未精化的葡萄糖。很多高技術已克服減去了碾碎的過程，直接從大量的農作物中提取原料。 2）發(fā)酵 以類似生產啤酒或酒精的方式來發(fā)酵葡萄糖，而葡萄糖發(fā)酵后變成類似于食物添加用于人體肌肉組織內中的乳酸。 3）中間型產物 將乳酸單體以特殊的濃縮制程，轉變成中間型產物——減水乳酸，即丙交酯。 4）聚合 丙交酯單體經過真空凈化后，再以一種不使用溶劑的溶解制程來完成開環(huán)的動作，使單體聚合。 5）聚合物修飾 由于聚合物的分子量與結晶度的不同，可使材料特性的變化空間很大，所以因不同應用的產品，將PLA做不同的修飾。 6專利獲取 編輯 BRUSSELS BIOTECH (BE)2004年2月13日公開的世界專利WO 2004 014889，報道了聚乳酸的制備，其獨立權項包括如下內容：⑴按以下方法制備乳酸：（a）蒸發(fā)乳酸或乳酸衍生物溶液制備分子量為400-2000、總乳酸等價酸度119-124.5%、光學純度相當于90-100%L-聚乳酸的低聚體；（b）將低聚體和解聚催化劑加入到解聚反應器，制備得到一富含乳酸的氣相和富含低聚體的液相；（c）冷凝氣相得到液態(tài)粗乳酸；（d）將粗乳酸抽取結晶；（e）分離和排出晶體得到一富含乳酸晶體的濕餅；(f)干燥濕餅，得到預純化乳酸；和（g）結晶預純化乳酸得到殘留酸度低于10meq/kg、水含量低于200ppm和meso-乳酸含量低于1%的純化乳酸；⑵聚合以上得到的乳酸制得聚乳酸。 BOTELHO T 等2004年公開的專利 WO 2004 057008-A1，報道了一種可用于糖果包裝材料的聚乳酸的制備方法，主要是通過發(fā)酵法得到，其實施例報道的具體方法為：將培養(yǎng)液（451）（包括乳清，牛奶蛋白和其它營養(yǎng)成分如無機鹽和半光胺酸）加熱到70℃并保持45分鐘，再冷卻到45℃。加入乳酸菌helveticus （9克）和Flavourzyme(RTM)(A) （26.5克）。批式發(fā)酵9小時，補加含乳清、乳糖和Flavourzyme (RTM）的新鮮肉湯。用氨氣調節(jié)pH為5.75，生物密度控制于7-8%，發(fā)酵過程中連續(xù)通氣，通氣量為1升/分鐘。在34天的發(fā)酵期內稀釋率為0.15-0.3/小時。流出液中的乳酸鹽為4%，稀釋速度為0.3/小時下產率為12克/升.小時。乳酸流出液采用離子交換樹脂和螯合劑分離，再經過兩次連續(xù)電滲析，回收率為85-90%。 HANZSCH BERND等2003年8月21日公開的美國專利US 2003 158360，報道了一種聚乳酸的制備方法，步驟如下：發(fā)酵淀粉類農產品得到乳酸，通過超濾，納米濾和/或電滲析超純化乳酸，濃縮乳酸，制備預聚物，環(huán)化解聚為雙乳酸，純化雙乳酸，開環(huán)雙乳酸聚合物和脫單體化聚乳酸得到。 SHIMADZU CORP 2002年10月15日公開的JP 2002 300898，報道了一種生產乳酸和聚乳酸的方法。具體方法為：⑴利用乳酸銨合成乳酸酯；⑵在除丁基錫外的催化劑存在下，縮聚乳酸酯，合成平均分子量小于15000mol.wt聚乳酸（乳酸預聚體）；⑶解聚聚乳酸得到乳酸；該方法進一步包括開環(huán)乳酸聚合物制備聚乳酸。 SHIMADZU CORP、OHARA H、TOYOTA JIDOSHA KK、ITO M和SAWA S 2002年8月8日公開的專利 WO 2002 60891-A ，報道了用于生產生物可降解塑料的乳酸和聚乳酸的制備方法，該專利的實施例之一報道的方法如下：發(fā)酵得到的L-乳酸銨在90-100℃下與乙醇反應，分離、收集乙醇；120℃下脫去反應中的水；通過蒸餾提純得到的乳酸乙酯，在辛基錫存在下于160℃縮聚乳酸乙酯，并脫去乙醇。將得到的反應液于200℃下蒸餾得到乳酸，產率為99.2%。在辛基錫存在下聚合乳酸制得乳酸?！ATL INST OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE TECHNOLOGY METI、 KONAN KAKO KK和 TOKIWA YUTAKA2001年8月21日公開的日本專利JP 2001 224392，報道了采用水解酶代替有機金屬催化劑制備聚乳酸。 7制備方法 編輯 二步法制備聚乳酸 ⒈制備乳酸 我們用再生資源玉米，馬鈴薯為原料，利用微生物發(fā)酵法制備光學純L-乳酸或D-乳酸。而且L-乳酸較D-乳酸能完全被人體吸收，無任何毒副作用。 生產L-乳酸，所以我們采用國內外通用的米根霉NAF-032。 ⑴制備米根霉孢子； ⑵將米根霉孢子制備成米根霉孢子乳懸液； ⑶將米根霉孢子乳懸液固定到固定化載體上得到固定化米根霉種子； ⑷將固定化米根霉種子接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中進行固定化發(fā)酵。 該方法培育出了高產的米根霉菌株并將其固定到棉布載體上得到固定化米根霉種子，在適宜的發(fā)酵條件進行固定化發(fā)酵，馬鈴薯淀粉轉化率高，發(fā)酵產物的生物量高，L－乳酸收率高，成本低廉、步驟簡捷、容易掌控等。 ⒉乳酸的酸化處理和提純分離 ⑴發(fā)酵過程產生一種乳酸鹽，因為發(fā)酵的pH值接近中性。需要把一定的乳酸鹽轉化成乳酸，通過直接添加硫酸到乳酸鹽溶液中，可以制得乳酸，對于結晶出的副產物二水合硫酸鈣?？梢酝ㄟ^過濾的方法除去，當然二水合硫酸鈣可以用作地面灌注石膏，例如將其作為干墻體、水泥和農業(yè)領域的原料。生石膏是在生產過程中所產生的低價值的鹽，但是這個方法比較劃算，因為氫氧化鈣和硫酸的成本低，而且生石膏還可以用作其他工業(yè)用途。其他將堿化和酸化兩個過程聯(lián)系在一起的方法也有過嘗試，例如用氨調節(jié)pH，用硫酸來酸化，從而得到硫酸銨作為副產物，硫酸銨可用作肥料。因為銨鹽比氫氧化鈣價格高，而副產品硫酸銨的高價值正好彌補了這種差距，且硫酸銨相對于鈣鹽易溶于水，這有利于分離。 ⑵細胞去除 細胞去除方法的選擇主要取決于生產所使用的微生物。米根霉長210－2500μm，直徑5－18μm，因為細胞較小可以通過絮凝法去除。在發(fā)酵液中加入殼聚糖作為絮凝劑，調節(jié)ph為6.8，保溫，攪拌養(yǎng)絮，絮凝結束以后靜置1.5h后取上清液于離心管中，用離心機在4000r/min轉速下離心20min，分離出固體沉淀。 ⑶殘?zhí)?、殘留培養(yǎng)基和發(fā)酵副產物的分離 本項目采用溶劑萃取法。經過溶劑萃取之后之后，乳酸溶液經過活性炭、陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂后可以得到微黃色的去離子產物。 8市場應用 編輯 PLA有很多的應用，可以在擠出、注塑、拉膜、紡絲等多領域應用，具體如下： 擠出級樹脂 擠出級樹脂是PLA的主要的市場應用，主要用于大型超市里新鮮蔬果包裝，該類包裝已成為歐洲市場鏈中的重要一員；其次用于一些宣揚安全、節(jié)能、環(huán)保的電子產品包裝上。在這些用途中PLA高透明度、高光澤度、高鋼性等優(yōu)點體現(xiàn)得淋漓盡致，已經是PLA應用的主導方向。另外，擠出級樹脂在園藝上的應用也開始獲得重視，在斜坡綠化、沙塵暴治理等領域已有所應用。 然而，PLA的擠出加工卻并非易事，僅適合在一些先進的PET擠出成型機上進行加工，且擠出片材的厚度一般只在0.2-1.0mm范圍。加工過程對水 份含量及加工溫度尤其敏感，擠出加工時，一般要求其水份含量要小于50PPM，這對設備的干燥系統(tǒng)和溫控系統(tǒng)又提出了新的要求。加工過程中，如果沒有適宜的結晶設備，邊料的回收也是一大難題，這也正是市場上有大量PLA邊角料在流通的原因。 注塑級樹脂 在PLA的注塑的市場應用中，較為廣泛的是改性后的樹脂。盡管純PLA有著高透明度、高光澤度等優(yōu)點，但是其硬而脆、加工難度大且不耐熱等缺點影響了它在注塑方面的應用。當然，化學、塑料工業(yè)界都一直致力解決這些問題。例如，利用BPM-500這種添加劑可以提高PLA的沖擊強度；加入少量一種名為Biomax Strong的乙烯基共聚物可以改進 PLA的韌性；與另一種生物降解樹脂PHA共混可以改善PLA的一些性能；另外，日本的科學家們則開發(fā)出了一種添加紙漿的耐熱PLA樹脂。通過以上一些方式改性后的聚乳酸制品犧牲了透明性，但是卻改進了聚乳酸在耐熱性、柔韌性、抗沖性等方面的缺陷，提高了其加工難易程度，因此應用范圍也得到了拓展。在海正的注塑級樹脂銷售中大約有70%為改性聚乳酸。 而整體上，相對高昂的成本是阻礙PLA在注塑市場上廣泛應用的最大原因。雖然純樹脂通過填充改性可以降低一些成本，但是在保證其性能的前提下，這一措施的作用也有限，如果需要在全生物降解這一前提之下改善PLA性能上的缺陷，比如耐熱性能，成本則更高。 其他牌號樹脂 雙向拉伸膜是目前為止應用最成功的PLA膜，經過雙向拉伸并熱定型的PLA膜耐熱溫度可提高到90℃，正好彌補了PLA不耐高溫這一缺陷。通過對雙向拉伸取向及定型工藝的調整，還可以控制BOPLA膜的熱封溫度在70～160℃。這一優(yōu)勢是普通BOPET所不具備的。另外，BOPLA膜透光率達到94%，霧度極低，表面光澤度也非常好，該類膜可用于鮮花包裝、信封透明窗口膜、糖果包裝等等。 PLA無紡布中已經有應用的是紡粘無紡布，因為中國限塑令的實施，這一無紡布在用于購物袋的制作上較為熱門。而吹膜、淋膜這兩個領域則因為PLA本身的一些特性缺陷，應用情況還在進一步探索中，一些成功的應用案例是將PLA改性后使用。 心臟支架 可溶性聚乳酸支架旨在吸收現(xiàn)有器械的好處，而又不像金屬支架那樣留下“金屬蜘蛛”，這種“蜘蛛圖像”會出現(xiàn)在對病人拍攝X光片時，此時病人的冠狀動脈完全支架化了。現(xiàn)有的支架不會收縮，并且不會隨著動脈的自然運動而擴張。金屬支架可引發(fā)致命的血栓，并且有可能會對未來的檢測和手術產生干擾。 9應用領域 編輯 汽車領域 日本東麗公司結合PLA樹脂改性技術、纖維制造技術和染色加工技術，開發(fā)了以高性能PLA纖維為主要成份的車用腳墊和備用輪胎箱蓋。備用輪胎箱蓋已經在豐田汽車公司2003年推出的全面改進小型車“Raum”上使用。在繼腳墊和備用輪胎箱蓋開發(fā)以后，東麗公司有開發(fā)了適用于車門、輪圈、車座、天棚材料的其他汽車部件的PLA產品。 一次性用品領域 聚乳酸對人體絕對無害的特性使得聚乳酸在一次性餐具、食品包裝材料等一次性用品領域具有獨特的優(yōu)勢。其能夠完全生物降解也符合世界各國，特別是歐盟、美國及日本對于環(huán)保的高要求。但，采用聚乳酸原料所加工的一次性餐具存在著不耐溫、耐油等缺陷。這樣就造成其的功能作用大打折扣，以及在運輸途中餐具變形、材質變脆，造成大量次品。不過，經過技術發(fā)展，市場已有經過PLA改性后的材料，可以有效克服原粒的缺點，有的甚至耐熱溫度高達120度以上，可以用作微波爐用具材料。 電子領域 為了節(jié)省石油資源同時減少地球溫室效應，進一步拓展由可再生的生物資源制造而來的聚乳酸的應用領域，日本許多公司對PLA在電子電器領域的應用進行了深入研究并取得了卓越的成效。 日本NEC公司筆記本電腦部件材料 日本NEC公司開發(fā)了以高性能的PLA/KENAF復合材料，它是經過改性后的PLA，其改善PLA的耐沖性、耐熱性、剛性和阻燃性。應用于2004年9月出售的“LaVie T”型手提電腦部件，2005年進一步推廣應用于“LaVie TW，VersaPro”型電腦部件。 日本富士通公司的筆記本電腦機殼材料 2002年日本富士同公司在上市的“FMV-BIBLO NB”系列筆記本電腦的紅外線接收部分采用了質量0.2的純聚乳酸配件。在2005年富士通春季款筆記本電腦“FMV-BIBLO NB80K”的機殼中，全部采用由日本富士通公司、日本富士通研究所和日本東麗公司3家公司共同開發(fā)的PLA/PC合金，機殼重約600G，PLA含量在50%左右。與采用石油類樹脂相比，僅機殼一項就能節(jié)約1L左右的使用用量。整個產品的生命周期中二氧化碳的排放量方面，對回收的樹脂進行熱循環(huán)處理時，可比現(xiàn)有樹脂減少約15%。富士通最新款式筆記本電腦其外殼整體的93%幾乎都采用了PLA樹脂。 手機部件及機殼材料 NTT DoCoMo和索尼愛立信移動通訊公司于2005年4月試制了在機殼中采用PLA的手機。該樣機子啊140G的自量中有22GPLA樹脂。2005年5月，NTT DoCoMo在市場售的“premini-ⅡS”手機中的1個按鈕采用PLA樹脂。2006年富士通、富士通研究所和東麗聯(lián)合開發(fā)成功了耐沖擊性相當于PLA1.5倍的PLA/PC合金，并用于手機外殼等部件。 日本索尼公司DVD影碟機殼材料 日本SONY公司2002年上市的“MVP-NS999ES”型DVD影碟機前面板采用了PLA材料，該公司與三菱樹脂進一步研制出了無機物阻燃PLA材料，其中PLA含量為60%左右。該材料在2004年秋上市的“DVP-NS955V”型及“DVP-NS975V”型DVD影碟機前面板采用。通過改性后的PLA的強度與ABS樹脂相當。同時通過改變調配添加物和加工條件，可以使用一般的射出成型機，成型效率與普通塑料一樣。 光盤盤片 2003年9月三洋Mavic Mcdia和三井化學公司聯(lián)合開發(fā)采用PLA為底板材料制造的面向音樂CD、VCD和CD-ROM盤片“MildDisc”。其稱1個玉米棒難生產10張CD盤片。該公司開發(fā)出了高速而精密地轉印CD模型技術，通過嚴格模具溫度調節(jié)和對離子劑的改進，生產了固化速度慢的聚乳酸CD盤片。通過使用生物降解樹脂能夠解決現(xiàn)有CD盤片廢棄時對環(huán)境造成的污染。PLA在燃燒時所消耗的能量比PC燃燒時所消耗的能量要少，從而減少二氧化碳的排量。若采用填埋方式，PLA在2-5年就能快速地生物降解，而PC則半永久地殘留在土壤中。 富士通公司的LSI包裝帶 2005年2月，富士通和富士通研究所聯(lián)合開發(fā)了以PLA為原材料、面向手機的LS包裝帶。該產品的生命周期評測表明，在周期中全體CO2的排放量減少11%，制造過程中能量消耗少18%。經過提高PLA強度和抗靜電及尺寸穩(wěn)定性改良后，其撕裂強度和壓縮強度時PC制備材料的兩倍以上，拉伸強度大約是1.5倍，耐折強度接近2倍，抗沖擊強度和剝離強度也達到了制品所需要性能的要求。 生物醫(yī)藥領域 生物醫(yī)藥行業(yè)是聚乳酸最早開展應用的領域。聚乳酸對人體有高度安全性并可被組織吸收，加之其優(yōu)良的物理機械性能，還可應用在生物醫(yī)藥領域，如一次性輸液工具、免拆型手術縫合線、藥物緩解包裝劑、人造骨折內固定材料、組織修復材料、人造皮膚等。高分子量的聚乳酸有非常高的力學性能，在歐美等國已被用來替代不銹鋼，作為新型的骨科內固定材料如骨釘、骨板而被大量使用，其可被人體吸收代謝的特性使病人免收了二次開刀之苦。其技術附加值高，是醫(yī)療行業(yè)發(fā)展前景的高分子材料。 聚乳酸復合纖維制備獲進展 中國科學院寧波材料技術與工程研究所，近來取得了聚乳酸及其改性纖維制備與應用的系列突破。為提高聚乳酸的強度和高溫尺寸穩(wěn)定性，研究人員采用液相恒溫浴 (LIB)技術并調控立構復合晶，制備出包含納米尺度立構復合晶微纖的聚乳酸復合纖維，將聚乳酸與聚羥基丁酸戊酸共聚酯反應性共混，再經熔融紡絲制得品質優(yōu)異的新型生物基化學纖維——禾素纖維。 禾素纖維不僅具有從原料、生產到廢棄物處理的全過程綠色環(huán)保優(yōu)勢，而且在風格與手感等方面與真絲、銅氨等高檔纖維品種相媲美，因而獲得國內外多個紡織與制衣專業(yè)機構和企業(yè)的高度評價，被列入《中國生物基纖維及其原料科技與產業(yè)發(fā)展(30年)路線圖》。[1] 10SPI標識 編輯 由美國塑料工業(yè)協(xié)會（Society of Plastics Industry，SPI）規(guī)定聚乳酸的數(shù)字標識碼為“7”。在比利時已經開始作為試點國家使用循環(huán)利用聚乳酸。聚乳酸的循環(huán)使用與其他聚合物不太相同的是，廢舊的聚乳酸塑料會被收集在特殊的容器中，通過熱解、水解等方法降解成為小分子單體，再通過生產商將單體乳酸合成為具有一定性能的聚乳酸原材料，再次進入市場使用。 聚碳酸酯 聚碳酸酯（簡稱PC）是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根據酯基的結構可分為脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多種類型。聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃BI級，在普通使用溫度內都有良好的機械性能。其主要分為防靜電PC、導電PC、加纖防火PC、抗紫外線耐候PC、食品級PC、抗化學性PC。聚碳酸酯的應用開發(fā)是向高復合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，應用于光盤、汽車、辦公設備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產品制造領域。 1術語簡介 編輯 中文名：聚碳酸酯分子式 別名：聚碳酸脂 2,2-雙(4-羥基苯基) 丙烷聚碳酸酯 聚碳酸酯(阻燃) 聚碳酸酯(著色) 英文名：Polycarbonate 常用縮寫：PC 化學名：2,2'-雙（4-羥基苯基）丙烷聚碳酸酯 CAS編號：25037-45-0 分子式聚碳酸酯是一種強韌的熱塑性樹脂，其名稱來源于其內部的CO3基團?？捎呻p酚A和氧氯化碳（COCl2）合成。現(xiàn)較多使用的方法為熔融酯交換法（雙酚A和碳酸二苯酯通過酯交換和縮聚反應合成）。 雙酚A和碳酸二苯酯反應原理： 2主要性質 編輯 化學性質 聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯類，碳酸本身并不穩(wěn)定，但其衍生物（如光氣，尿素，碳酸鹽，碳酸酯）都有一定穩(wěn)定性。[1] 按醇結構的不同，可將聚碳酸酯分成脂族和芳族兩類。 脂族聚碳酸酯。如聚亞乙基碳酸酯，聚三亞甲基碳酸酯及其共聚物，熔點和玻璃化溫度低，強度差，不能用作結構材料；但利用其生物相容性和生物可降解的特性，可在藥物緩釋放載體，手術縫合線，骨骼支撐材料等方面獲得應用。 聚碳酸酯耐弱酸，耐弱堿，耐中性油。 聚碳酸酯不耐紫外光，不耐強堿。 PC是一種線型碳酸聚酯，分子中碳酸基團與另一些基團交替排列，這些基團可以是芳香族，可以是脂肪族，也可兩者皆有。雙酚A型PC是最重要的工業(yè)產品。 PC是幾乎無色的玻璃態(tài)的無定形聚合物，有很好的光學性。PC高分子量樹脂有很高的韌性，懸臂梁缺口沖擊強度為600~900J/m，未填充牌號的熱變形溫度大約為130C ，玻璃纖維增強后可使這個數(shù)值增加10C。PC的彎曲模量可達2400MPa以上，樹脂可加工制成大的剛性制品。低于100C 時，在負載下的蠕變率很低。PC有較好的耐水解性，但不能用于重復經受高壓蒸汽的制品。 PC主要性能缺陷是耐水解穩(wěn)定性不夠高，對缺口敏感，耐有機化學品性，耐刮痕性較差，長期暴露于紫外線中會發(fā)黃。和其他樹脂一樣，PC容易受某些有機溶劑的浸濁。 PC材料具有阻燃性，耐磨?？寡趸?。 物理性質 密度：1.18－1.22 g/cm^3 線膨脹率：3.810^-5 cm/C 熱變形溫度：135C 低溫-45C 聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，阻燃BI級，在普通使用溫度內都有良好的機械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐沖擊性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加劑就具有UL94 V-0級阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相對聚碳酸酯價格較低，并可通過本體聚合的方法生產大型的器件。[2] 聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨損用途的聚碳酸酯器件需要對表面進行特殊處理。 物性列表 1.18 g/cm³ ASTM D792, ISO 1183 熔流率 (260C/2.16 kg) 22 g/10 min ASTM D1238 溶化體積流率（MVR） (260C/2.16 kg) 23.5 cm³/10min ISO 1133 收縮率 - 流動 0.40 到 0.60 % ASTM D955 吸水率 (23C, 24 hr) 0.40 % ASTM D570 螺旋流長度 3 (260C) 額定值 單位 測試方法 比重 1.14 g/cm³ ASTM D792, ISO 1183 熔流率 (260C/5.0 kg) 20 g/10 min ASTM D1238 溶化體積流率（MVR） (260C/3.8 kg) 13.0 cm³/10min ISO 1133 3主要分類 編輯 防靜電PC，導電PC，加纖防火PC，抗紫外線耐候PC，食品級PC，抗化學性PC。 改性聚碳酸酯及用途 聚碳酸酯改性PC的目的是為了增韌，改良成型加工性能，減少殘余變形，增加阻燃性等，具體能改性PC的品種有： PC/ABS可提高彎曲模量、耐熱性、電鍍性能等。 PC/PET、PBT工可改善耐藥品性，耐溶劑料性等。 PC/PMMA加入有機玻璃可提高外觀珠光色彩。 PC/PA、 HIPS可提高沖擊韌性、表面光潔度。 PC/HDPE可改善耐沸水性、耐老化性、耐氣候性，而LDPE效果較差。 PC用玻纖或談纖維進行增強改性，提高機械強度。 并用溴類阻燃劑和三氧化二銻，可制成阻燃級PC。 其他和聚砜、芳香族聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯、聚苯乙烯都可以進行共混改性，達到經濟性和性能之間的平衡。 4應用相關 編輯 應用領域 聚碳酸酯聚碳酸酯的應用開發(fā)是向高復合、高功能、專用化、系列化方向發(fā)展，已推出了光盤、汽車、辦公設備、箱體、包裝、醫(yī)藥、照明、薄膜等多種產品各自專用的品級牌號。 建材行業(yè) 聚碳酸酯板材具有良好的透光性，抗沖擊性，耐紫外線輻射及其制品的尺寸穩(wěn)定性和良好的成型加工性能，使其比建筑業(yè)傳統(tǒng)使用的無機玻璃具有明顯的技術性能優(yōu)勢。中國建有聚碳酸酯建材中空板生產線20余條，年需用聚碳酸酯7萬t左右，預計到2005年將達到14萬t。 汽車制造業(yè) 聚碳酸酯具有良好的抗沖擊、抗熱畸變性能，而且耐候性好、硬度高，因此適用于生產轎車和輕型卡車的各種零部件，其主要集中在照明系統(tǒng)、儀表板、加熱板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保險杠等。根據發(fā)達國家數(shù)據，聚碳酸酯在電子電氣、汽車制造業(yè)中使用比例在40%～50%，中國在該領域的使用比例只占10%左右，電子電氣和汽車制造業(yè)是中國迅速發(fā)展的支柱產業(yè)，未來這些領域對聚碳酸醋的需求量將是巨大的。預計2005年中國汽車總量將達300多萬輛，屆時需求量也將達到3萬t，因而聚碳酸酯在這一領域的應用是極有拓展?jié)摿Φ摹? 醫(yī)療器械 由于聚碳酸酯制品可經受蒸汽、清洗劑、加熱和大劑量輻射消毒，且不發(fā)生變黃和物理性能下降，因而被廣泛應用于人工腎血液透析設備和其他需要在透明、直觀條件下操作并需反復消毒的醫(yī)療設備中。如生產高壓注射器、外科手術面罩、一次性牙科用具、血液分離器等。 航空、航天 隨著航空、航天技術的迅速發(fā)展，對飛機和航天器中各部件的要求不斷提高，使得PC在該領域的應用也日趨增加。據統(tǒng)計，僅一架波音型飛機上所用聚碳酸酯部件就達2500個，單機耗用聚碳酸酯約2噸。而在宇宙飛船上則采用了數(shù)百個不同構型并由玻璃纖維增強的聚碳酸酯部件及宇航員的防護用品等。 包裝領域 在包裝領域出現(xiàn)的新增長點是可重復消毒和使用的各種型號的儲水瓶。由于聚碳酸酯制品具有質量輕，抗沖擊和透明性好，用熱水和腐蝕性溶液洗滌處理時不變形且保持透明的優(yōu)點，一些領域PC瓶已完全取代玻璃瓶。據預測，隨著人們對飲用水質量重視程度的不斷提高，聚碳酸酯在這方面的用量增長速度將保持在10%以上，預計到2005年將達到6萬t。 電子電器 由于聚碳酸酯在較寬的溫、濕度范圍內具有良好而恒定的電絕緣性，是優(yōu)良的絕緣材料。同時，其良好的難燃性和尺寸穩(wěn)定性，使其在電子電器行業(yè)形成了廣闊的應用領域。聚碳酸酯樹脂主要用于生產各種食品加工機械，電動工具外殼、機體、支架、冰箱冷凍室抽屜和真空吸塵器零件等。而且對于零件精度要求較高的計算機、視頻錄像機和彩色電視機中的重要零部件方面，聚碳酸酯材料也顯示出了極高的使用價值。 光學透鏡 聚碳酸酯以其獨特的高透光率、高折射率、高抗沖性、尺寸穩(wěn)定性及易加工成型等特點，在該領域占有極其重要的位置。采用光學級聚碳酸配制作的光學透鏡不僅可用于照相機、顯微鏡、望遠鏡及光學測試儀器等，還可用于電影投影機透鏡、復印機透鏡、紅外自動調焦投影儀透鏡、激光束打印機透鏡，以及各種棱鏡、多面反射鏡等諸多辦公設備和家電領域，其應用市場極為廣闊。聚碳酸酯在光學透鏡方面的另一重要應用領產品域便是作為兒童眼鏡、太陽鏡和安全鏡和成人眼鏡的鏡片材料。世界眼鏡業(yè)聚碳酸酯消費量年均增長率一直保持在20%以上，顯示出極大的市場活力。 光盤 隨著信息產業(yè)的倔起，由光學級聚碳酸酯制成的光盤作為新一代音像信息存儲介質，正在以極快的速度迅猛發(fā)展。聚碳酸酯以其優(yōu)良的性能特點因而成為世界光盤制造業(yè)的主要原料。世界光盤制造業(yè)所耗聚碳酸酯量已超過聚碳酸酯整體消費量的20%，其年均增長速度超過10%。中國光盤產量增長迅速，據國家新聞出版總署公布的數(shù)字，2002年全國共有光盤生產線748條，年耗光學級聚碳酸酯約8萬噸，且全部進口。因而聚碳酸酯在光盤制造領域的應用前景是極為廣闊的。[3] 主要用途 光學照明 用于制造大型燈罩、防護玻璃、光學儀器的左右目鏡筒等，還可廣泛用于飛機上的透明材料。 電子電器 聚碳酸酯是優(yōu)良的E（120℃）級絕緣材料，用于制造絕緣接插件、線圈框架、管座、絕緣套管、電話機殼體及零件、礦燈的電池殼等。也可用于制作尺寸精度很高的零件，如光盤、電話、電子計算機、視頻錄象機、電話交換器、信號繼電器等通訊器材。聚碳酸酯薄摸還被廣泛用作電容器、絕緣皮包、錄音帶、彩色錄象磁帶等。 機械設備 用于制造各種齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿、軸承、凸輪、螺栓、杠桿、曲軸、棘輪，也可作一些機械設備殼體、罩蓋和框架等零件。 醫(yī)療器材 可作醫(yī)療用途的杯、筒、瓶以及牙科器械、藥品容器和手術器械，甚至還可用作人工腎、人工肺等人工臟器。 其它方面 建筑上用作中空筋雙壁板、暖房玻璃等；在紡織行業(yè)用作紡織紗管、紡織機軸瓦等；日用方面作奶瓶、餐具、玩具、模型、LED燈外殼和手機外殼等。 應用舉例 聚碳酸酯紡織紗管的生產，選用光氣法生產的PC為原料，其中新料為80%，再生料為20%。其生產工藝流程如下： 聚碳酸酯配料→干燥→注射→修整→拋光→熱處理→制品。 烘箱干燥溫度115-120℃， 16-20小時，物料在料盤上厚度為30毫米以下，使樹脂含水量在0.03%以下。 料筒三區(qū)溫度為200-220、 250-280、 260-290℃，噴咀溫度比料筒稍低些，低5-10℃。注射壓力4-6兆帕，成型周期25秒，熱處理溫度115-120℃， 1小時，要采用倒懸式進行熱處理。 該紗管比木質紗管使用壽命長3倍、尺寸穩(wěn)定、耐候性好，不起毛、光潔度好，能提供各種顏色的紗管，便于搞好班組經濟核算。 對子廢舊再生PC料，還可以進行增韌處理，頂替新料使用?？稍谠偕鶳C料中，共混少量的尼龍樹脂，或高抗沖聚苯乙烯樹脂，可使制品的沖擊強度提高1倍以上，彎曲強度也有改善，對樹脂的加工性能、表面光鐸均有所提高了很多。 此外，由于尼龍在熔融時粘度極低，能對共混體系中的顏料有優(yōu)良的浸潤包復作用，破壞了顏料較子的聚集給構，增加了顏料分散性，為此可降低顏料用最的20%。 擠出聚碳酸酯板 PC料一定要干燥，使之含水量降到0.02%以下。PC板原料的分子量應選在3.5萬為好。 擠出機螺桿長徑比為20：1，桿中的加料段和計量段長度各占全長的25%，而且螺槽深度一定，壓縮段長度為全長的一半。螺桿壓縮比為2.5-3;螺槽深度一般應小于4毫米;用銷釘螺桿混煉效果更好。 過遮網組可采用80/120/200/120/80目型式。 衣架式機頭比較常用，但造價較貴。 壓延方法 片材的壓延方法有水平方向擠出壓延片，傾斜方向擠出壓延片，向下或向上擠出壓延片。但目前最好的是輥筒傾斜壓延法。 典型的PC板擠出條件： 機簡溫度260、 280、300℃，機頭溫度2801C、壓延輥筒溫度：上輥121-135℃、中輥129-139℃、下輥132--150℃，螺桿轉速12-24轉/分，過濾網組40/60/100目。 PC板可用于汽車，飛機風擋玻璃，波紋板，折板，建筑窗玻璃，體育設施天棚玻璃等。 其他：PC可和ABS共混，提高沖擊強度，ABS添加量為50%時，提高幅度最大。ABS含量過少時如3%，沖擊強度反而下降。 PC可和HDPE共混，共中HDPE含量為30%時共混效采較好，可改善沖擊強度，加工流動性能提高，易于充模。LDPE共餛效果很差，出現(xiàn)分層，不能使用。 薄膜制造 PC還可做成薄膜，其抗穿刺強度高，適合于焊接，熱封。PC膜表面張力大，在印刷前不需進行電暈處理，電鍍性能也好?？捎糜卺t(yī)藥，食品包裝，與紙板復合作裝飾板等。 合成加工 合成 工業(yè)上應用的聚碳酸酯主要由雙酚A和光氣來合成，其主鏈含有苯環(huán)和四取代的季碳原子，剛性和耐熱性增加，Tm=265-270℃，Tg=149℃，可在15-130℃內保持良好地力學性能，抗沖性能和透明性特好，尺寸穩(wěn)定，耐蠕變，性能優(yōu)于滌綸聚酯，是重要的工程塑料。但聚碳酸酯易應力開裂，受熱時易水解，加工前應充分干燥。 聚碳酸酯的制法有酯交換法和光氣直接法。 （1）酯交換法 原理與生產滌綸聚酯的酯交換法相似。雙酚A與碳酸二苯酯熔融縮聚，進行酯交換，在高溫減壓條件下不斷排除苯酚，提高反應程度和分子量。 酯交換法需用催化劑，分兩個階段進行：第一階段，溫度180-200℃，壓力270-400Pa，反應1-3h,轉化率為80%-90%；第二階段，290-300℃,130Pa以下，加深反應程度。起始碳酸二苯酯應過量，經酯交換反應，排出苯酚，由苯酚排出量來調節(jié)兩基團數(shù)比，控制分子量。 聚碳酸酯苯酚沸點高，從高粘熔體中脫除并不容易。與滌綸聚酯相比，聚碳酸酯的熔體粘度要高得多，例如分子量3萬，300℃時的粘度達600Pas，對反應設備的攪拌混合和傳熱有著更高的要求。因此，酯交換法聚碳酸酯的分子量受到了限制，多不超出3萬。 （2）光氣直接法 光氣屬于酰氯，活性高，可以與羥基化合物直接酯化。光氣法合成聚碳酸酯多采用界面縮聚技術。雙酚A和氫氧化鈉配成雙酚鈉水溶液作為水相，光氣的有機溶液（如二氯甲烷）為另一相，以胺類（如四丁基溴化銨）作催化劑，在50℃下反映。反映主要在水相一側，反應器內的攪拌要保證有機相中的光氣及時地擴散至界面，以供反映。光氣直接法比酯交換法經濟，所得分子量也較高。 界面縮聚是不可逆反應，并不嚴格要求兩基團數(shù)相等，一般光氣稍過量，以彌補水解損失?？杉由倭繂喂倌軋F苯酚進行端基封鎖，控制分子量。聚碳酸酯用雙酚A的純度要求高，有特定的規(guī)格，不宜含有單酚和三酚，否則，得不到高分子量的聚碳酸酯，或產生交聯(lián)。 加工 PC可注塑、擠出、模壓、吹塑、熱成型、印刷、粘接、涂覆和機加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必須預干燥，水分含量應低于0.02%，微量水份在高溫下加工會使制品產生白濁色澤，銀絲和氣泡，PC在室溫下具有相當大的強迫高彈形變能力。沖擊韌性高，因此可進行冷壓，冷拉，冷輥壓等冷成型加工。擠出用PC分子量應大于3萬，要采用漸變壓縮型螺桿，長徑比1：18~24，壓縮比1：2.5，可采用擠出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高質量，高透明瓶子。PC合金種類繁多，改進PC熔體粘度大（加工性）和制品易應力開裂等缺陷， PC與不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具體有PC/ABS合金，PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/彈性體共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有兩種材料性能優(yōu)點，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要貢獻高耐熱性，較好的韌性和沖擊強度，高強度、阻燃性， AB