汽车高分子热塑材料（汽车外饰用耐候PC材料的开发及应用）

什么是PC?

全称“聚碳酸酯”英文名称为Polycarbonate，简称PC，为非结晶性热塑性塑料，PC 电性能优良，吸水率低，透光性好，可见光的透过率可达90%以上，是五大通用工程塑料中唯一具有良好透明性的品种，广泛应用于电子电器、载体、汽车部件、医疗设备、建筑、纺织和包装等领域。国外 PC 的早期工业化方法，由于毒性大，污染环境，所以被淘汰，而上世纪90年代绿色环保的非光气法生产工艺迅速发展起来。

聚碳酸酯耐弱酸、耐弱碱、耐中性油，不耐紫外光，无色透明，耐热，抗冲击，阻燃，有很高的韧性、很好的光学性能，而主要的性能缺陷是耐划痕性略差，长期暴露于紫外线中会发黄。

PC基本特点

1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广;

2、高度透明性及自由染色性;

3、成形收缩率低、尺寸安定性良好；

4、耐疲劳性佳;

5、耐候性佳;

6、电气特性优;

7、无味无臭对人体无害符合卫生安全。

主要性能

机械性能

强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小（高温条件下也极少有变化

耐热老化性

增强后的UL温度指数达120~140℃（户外长期老化性也很好）

耐溶剂性

无应力开裂

对水稳定性

高温下遇水易分解（高温高湿环境下使用需谨慎）

电气性能

1、绝缘性能：优良（潮湿、高温也能保持电性能稳定,是制造电子、电气零件的理想材料）；

2、介电系数：3.0-3.2；

3、耐电弧性：120s；

阻燃特点

属于难燃材料,阻燃级别UL94-V2,即点燃后点火源不离开材料,PC会继续燃烧,但将明火撤离,火焰会很快熄灭.俗称PC的自熄性.PC工程塑料加阻燃剂改性后,阻燃级别可达到V0,V1级别,用明火点是不会点燃的。

物理特性

PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德冲击强度（otched Izod impact stregth）非常高，并且收缩率很低，一般为0.1%~0.2%。

化学特性

PC塑胶原料它是一种新型的热塑性塑料，透明的度达90%，被誉为是透明金属。它刚硬而具有韧性，具有较高的冲击强度，高度的尺寸稳定性和范围很宽的使用温度、良好的电绝缘性能及耐热性和无毒性，可以通过注射、挤出成型。PC塑料的热性能优异，可在-100℃-130℃之间长期使用，脆化温度在-100℃以下。

虽然聚碳酸酯具有耐开裂和耐药品性较差，高温易水解，与其它树脂的相容性差，润滑性能不好，但是，可以通过加入其它的树脂或者无机填充剂进行改性，从而获得十分优异的性能。

PC及其改性

1、PC为何要改性？应力开裂、流动性不佳

2、改性方向：增韧、增强、阻燃和合金化

PC材料作为用量仅次于PA的五大工程塑料之一，其三大应用领域是：玻璃装配业，汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、民装、计算机等办公室设备、医疗及保健，薄膜、休闲和防护器材等。

对PC进行增韧、增强、阻燃和合金化等方式的改性，可以改善其后期应力开裂、流动性不佳的缺点以及进一步提升其阻燃性能、提高材料韧性和强度，极大的拓展了该材料的应用范畴。

常见4类改性聚碳酸酯材料(PC)表：

PC（聚碳酸酯）作为五大工程塑料之一，市场应用非常广泛，涉及到品牌也比较多。为了更有效找到合适的材料，小编给大家整理了各大品牌通用PC的性能对比表。

PC改性五大方向

填充改性PC

指在塑料基体中添加固体填料，以降低成本，或使塑料的某些性能得到改变。

1、增强：绝大多数填料的价格远低于塑料的价格，所以加入塑料中能降低成本。

2、改善某些性能：塑料的某些性能不能尽如人意，加入填料后能够使其中的某些性能得到改善。如材料的弯曲强度、耐热性等。

3、赋予功能：如金属粉或碳黑作填料可赋予材料导电性。

增强改性PC

在塑料中加入增强材料以改进塑料性能，特别是力学性能可以成倍的提升。增强改性不仅使力学性能有了飞跃，同时还赋予材料优异的性能，其特点如下：

1、比强度高：所谓比强度高是指材料的强度与相对密度之比值。通过增强有些塑料的比强度与金属相当。

2、减震性好，过载安全性好。

3、抗疲劳性好：即抗重复应力的性能好。

4、耐热性好：通过增强，热变形温度可大幅提高。

5、线膨胀系数小：由于纤维类材料的加入，增强材料的线膨胀系数比塑料本体低很多，因而制品成型收缩率小，可用于制造尺寸精密度要求高的产品。

增韧改性PC

在塑料中加入增韧剂以提高塑料的耐冲击性。增韧在改性PC塑料最显著的特点的冲击强度大幅提高，但同时拉伸强度、弯曲强度、耐热性有所下降。

阻燃改性PC

指向塑料中添加阻燃剂以提高其耐燃烧性。大多数塑料属于易燃烧材料，用于电气、电子设备的安全性较低，通过阻燃改性使材料的安全性有所提高。当然阻燃改性使得材料的大多数性能有所降低。

合金

由两种或两种以上的不同塑料共混所得的体系称为塑料合金。制备合金的目的主要是让不同塑料的组分达到较好的互补。当然有些性能也超过了任一单独组分的性能。

汽车外饰用耐候PC材料的开发及应用

汽车外部灯具在使用中直接受到太阳光的照射，所以透明外面罩必须具备优异的耐光性能，不变黄，不龟裂，同时还要保持良好的透光度，且耐刮擦。

PC 材料虽具有一定程度的耐光性能，但是若要求长时间的户外使用，其耐候性仍然不能满足使用要求；另外，其表面硬度较低，铅笔硬度只有1～2 H等级，在使用过程中容易擦伤，刮花，从而影响透光效果，因此在汽车外部灯具外面罩使用传统透明 PC 材料时，必须在 PC 外面罩上喷 UV 漆后才能满足该产品的相应要求。但传统 PC 面罩外喷UV漆这种工艺，存在以下问题。

存在问题

1、对于可直接喷涂 UV 漆的面罩，喷涂会导致灯具材料成本的增加以及生产线投资、维护成本及人工成本的增加；

2、对于透明 PC 材料和其他材料双色注塑成型这种设计，若只在面罩的 PC 部分喷涂 UV 漆，UV 漆边界难以控制（特别是对于大尺寸、易变形的零件），影响外观效果，且会导致废品率增加；非喷涂部位需遮挡挂具，且对挂具精度要求较高，导致生产成本增加；若面罩和其他部分全部喷涂 UV 漆，因不同的材料特性，会导致零件的不同材料区域外观、性能差异/缺陷，尤其是长时间使用后差异/ 缺陷更明显；对其再进行其他工艺处理时，会导致处理后面罩的质量下降，甚至因 UV 漆的存在，无法实现其他工艺处理，比如对多组份面罩喷涂 UV 漆后，无法实现局部镀铬。

为解决现有技术问题，开发了耐UV免喷涂PC材料，并对采用该材料的零件进行了反复的实验验证，结果满足产品各项技术要求，最终得以成功应用。

该材料的开发应用，给一些有特别装饰、功能设计的产品提供了一个全新的材料解决方案，同时也拓宽了PC材料在外部灯具领域的应用。

原材料

基础树脂PC，抗UV助剂，主抗氧剂，辅助抗氧剂，加工助剂。

制备方法

把经过干燥的所有原材料按组成比例混合后，用双螺杆加料器连续均匀加入螺杆直径为35 mm且长径比为36的双螺杆挤出机主机筒中，主机筒分段控制温度，从加料口至机头出口的温度分别为230 ℃、250 ℃、300 ℃、300 ℃、300 ℃、290 ℃、290 ℃，双螺杆转速为300 r/min，挤出料条经过水槽冷却后切粒得到改性PC组合物产品。

抗UV助剂选择了苯并三唑类及氰基丙烯酸酯类2种抗UV吸收剂，抗氧剂选择了受阻酚类主抗助剂，亚磷酸酯类辅抗助剂，加工助剂选择了酯类助剂。

为摸索出最佳配方，确定了3种配方组合。利用上述改性透明 PC 组合物注塑好样板，立即放入玻璃干燥器中，在室温放置至少 24 h 后进行性能测试。同时，利用上述改性透明 PC 材料注塑成型为汽车外部灯具外面罩，用于相应的实验。

该改性 PC 组合物可以直接注塑成型，加工成免喷 UV 漆的车外部灯具面罩，它可以解决现有技术中传统 PC 面罩外喷 UV 漆方案的技术弊端，简化了车外部灯具面罩的制作工艺，降低制作成本，并且能够满足更多的零部件工艺改进设计和造型设计需求。目前该材料已在一车型外饰格栅的氛围灯上成功应用。

汽车要承载不同的功能，其外饰的设计在追求新颖美观的同时，也越来越追求个性化。很多汽车品牌在外装饰上不同位置设计了造型各异的外部灯具，如侧标牌灯，格栅氛围灯等，对于一些结构设计复杂、加工工艺复杂的灯具就可采用该材料。

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来源：奎源高分子

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