聚碳酸酯（PC）是一種高性能工程熱塑性塑料，已穩居「五大」通用工程聚合物之列。本文全面概述了聚碳酸酯的性能、加工過程和應用。
什麼是聚碳酸酯？
聚碳酸酯（簡稱PC）是一種高分子量聚合物材料，其分子鏈中含有碳酸酯基團，是五種通用工程塑膠之一。聚碳酸酯的名稱來自於其分子結構中的碳酸酯鍵。 PC材質克服了玻璃等傳統透明材質易碎的缺點。作為一種透明工程聚合物，PC還具有優異的抗衝擊性、抗蠕變性、耐熱性和低吸水率，使其在對性能要求極高的應用領域中表現出色。
聚碳酸酯的性能
聚碳酸酯是一種無定形、透明的熱塑性聚合物。它無味、無臭、無毒，兼具優異的機械性能、熱性能和介電性能，是一種優良的工程塑膠。
機械性能
聚碳酸酯具有優異的機械性質。其最顯著的特點是衝擊強度高，在熱塑性樹脂中名列前茅。它蠕變性低，尺寸穩定性好，即使在低溫下也能保持較高的機械強度。其缺點包括疲勞強度較低、易發生應力開裂、耐磨性差。下表列出了聚碳酸酯的機械性質。
| Property | 價值 | Property | 價值 |
| 拉伸強度，MPa | 60-70 | 缺口衝擊強度，kJ/m2 | 50-70 |
| 伸長率，％ | 60-130 | 布氏硬度，MPa | 150-160 |
| 彎曲強度，兆帕 | 100-120 | 疲勞強度，MPa | 10.5 |
| 彎曲彈性模量，GPa | 2.0-2.5 | ||
| 抗壓強度，兆帕 | 80-90 |
聚碳酸酯的抗蠕變性能優於尼龍和聚甲醛（POM）等工程熱塑性塑料，這是PC具有良好尺寸穩定性的關鍵指標。
與其他大多數工程塑膠相比，聚碳酸酯的耐磨性相對較差，摩擦係數較高。
聚碳酸酯產品中的內應力和應力開裂是兩個重要問題。內應力主要源自於大分子在強制取向下所發生的相互作用。
如果將彎曲的聚碳酸酯試樣彎曲並保持一定時間，當應力超過其極限時，就會發生微撕裂。當聚碳酸酯的平均分子量高於2.4×10⁴時，它可以承受大於30 MPa的應力；對於平均分子量為2.2×10⁴的聚碳酸酯，其極限應力約為20 MPa。如果殘餘應力或產品所承受的應力低於這些值，通常不會發生應力開裂。但是，如果聚碳酸酯產品由於成型過程中溫度過高等原因而分解或老化，或者產品存在缺口或焊縫，或者在化學氣體環境中使用，則發生微撕裂的時間將顯著縮短，極限應力值也將急劇下降。
熱性能
聚碳酸酯具有良好的耐熱性，長期使用溫度可達120℃。它還具有優異的耐寒性，脆性溫度為-100℃。
| Property | 價值 | Property | 價值 |
| 玻璃化轉變溫度，℃ | 150 | 線膨脹係數，x 10-5/℃ | 5-7 |
| 熔點，℃ | 220-230 | 熱變形溫度（1.82MPa），℃ | 130-140 |
| 比熱容，J/(g·℃) | 1.17 | 熱分解溫度，℃ | ≥340 |
| 熱導率，W/（m·℃） | 0.24 | 脆性溫度，℃ | -100 |
聚碳酸酯沒有明顯的熔點，在220～230℃範圍內熔化。由於其分子鏈剛性較高，其熔體黏度也相對較高。
電學特性
聚碳酸酯具有低極性、高玻璃化轉變溫度和低吸水率，因此表現出優異的電氣性能。
| Property | 20℃ | 125℃ |
| 體積電阻率，Ω·cm | 4.0×1016 | 4.0×1014 |
| 介電強度，Ω・cm（薄膜） | ≥100 | / |
| 介電強度，kV/mm（2 mm 厚圓盤） | 20-22 | / |
| 介電常數（60赫茲） | 3.1 | 3.1 |
| 介電常數（10³ Hz） | 3.1 | 3.0 |
| 耗散因數 (60 Hz) | 6–7×10-4 | 7×10-4 |
| 損耗因子（10³ Hz） | ≤ 2×10⁻-3 | ≤ 2×10-2 |
化學耐受性
聚碳酸酯在酸性和油性介質中穩定，但不耐鹼性，易溶於氯代烴。長時間浸泡在沸水中容易導致水解和開裂。
光學性能
聚碳酸酯無色透明，具有良好的可見光透過率，可達85%～90%。透過率與產品的表面粗糙度密切相關。聚碳酸酯表面硬度低，耐磨性差，因此表面容易出現刮痕或霧化，影響其透光率。與其他透明聚合物一樣，聚碳酸酯在受到單軸拉伸時，分子的強制取向會產生各向異性和內應力，導致雙折射現象。這項特性使得偏振光可用於檢測聚碳酸酯產品內部應力的大小。
聚碳酸酯在可見光下的折射率在20℃時為1.5872，在-20℃時為1.5914，在140℃時為1.5745，與溫度呈線性關係。其折射率高於其他透明聚合物（如丙烯酸酯），因此更適合用作光學透鏡材料。
PC加工工藝
聚碳酸酯具有優異的成型和加工性能。在黏性流動狀態下，可透過射出成型和擠出成型等方法進行成型。
注射成型
PC注塑成型適用於生產尺寸精度高、抗衝擊性強的中小型零件。此製程主要採用螺桿式註塑機，配備單頭、全旋、等螺距、漸進式壓縮螺桿。為減少回流，通常採用錐形、尖頭或防回流結構的螺桿。由於PC熔體黏度較高，需要使用大通道結構的密封噴嘴或加長開口噴嘴來提高注塑品質。
乾燥的PC材料暴露在室溫空氣中15分鐘內就會變質。料斗必須隔熱，以保持材料溫度不低於100℃，材料應在0.5至1小時內用完。
擠壓
聚碳酸酯擠出用於生產片材、管材、棒材和薄膜等產品。擠出機採用單螺桿，螺桿設計需能適應聚碳酸酯黏度的變化。聚碳酸酯擠出螺桿的長徑比通常為18~20；雖然這能提供良好的塑化效果，但也增加了降解的風險。擠出溫度低於注塑溫度，前後區域溫差為10~20℃。剪切速率對熔體黏度影響不大，螺桿轉速通常應低於100 r/min。低轉速適用於較小的長徑比，以確保良好的塑化效果。
數控加工
PC材料在數控加工過程中能夠承受一定的加工溫度，但其高黏度和低流動性要求精確控制切削速度和進給率，以防止過熱導致的熱降解或因流動性不足而造成的成型困難。此外，PC材料加工後的表面常出現應力泛白現象，可透過優化刀具路徑、調整加工參數以及進行適當的熱處理來改善表面品質和整體性能。
中的應用 PC塑膠
聚碳酸酯兼具良好的機械和電氣性能，並具有透明、耐熱、尺寸穩定性等特點，因此廣泛應用於機械、電子電器、交通、照明設備和醫療器材等領域。
機械
由於聚碳酸酯具有優異的衝擊韌性、高機械強度、良好的尺寸精度和穩定性，因此被廣泛用於製造傳遞中低載荷的部件，如齒輪、齒條、蝸輪蝸桿、蝸桿、凸輪、直軸、曲軸和槓桿；低應力緊固件，如螺絲、外殼和鉚釘；低磨損、低速部件，如套軸和槓桿；
PC可用於製造靜態和動態攝影機的零件。對於靜態相機，這些零件包括齒輪式收片軸、膠卷軸、倒片旋鈕、目鏡框、顯示視窗、取景器、距離調節環和光圈鎖。對於動態攝影機，其應用包括外殼、手柄、開關、旋鈕、變焦環、顯示視窗和光圈環。
電子電器
聚碳酸酯是一種優良的E級（120℃）絕緣材料，在電子和電氣領域有著極為廣泛的應用。注塑成型過程可用於大量生產絕緣連接器、線圈骨架、接線端子、各種開關、管座、絕緣套管、電動工具外殼以及礦燈電池外殼等產品。
聚碳酸酯（PC）的低成型收縮率、高尺寸精度和良好的尺寸穩定性使其成為電腦、錄影機和彩色電視機等高精度元件的理想材料。其在電視機的應用主要得益於其優異的電絕緣性和自熄性。例如，回掃變壓器線圈的繞線管以及偏轉系統的部分組件，如色彩純度橫向調節磁鐵蓋和偏轉軛蓋，都可以採用聚碳酸酯製造。
聚碳酸酯薄膜透光率達84%～90%，具有優異的電絕緣性、尺寸穩定性、良好的耐磨性、高機械強度、抗紫外線性能和抗撕裂性，且易於黏合。其使用溫度範圍寬廣，從-25℃到125℃均可適用，因此被廣泛用作電子電器設備的絕緣膜、電極體、電容器以及音視頻磁帶的絕緣膜。在辦公室自動化領域，聚碳酸酯薄膜也用於傳真機、影印機的框架和外殼、手機外殼以及手機電池倉等。
Medical
聚碳酸酯無味、無毒、無污染，且可透過高壓蒸氣滅菌，因此適用於製造杯子、瓶子、導管等醫療容器，以及注射器、血漿分離器、人工透析器、三通閥和手術器械等。近年來，聚碳酸酯也被用於製造人工內臟器官，例如人工腎臟和人工肺。
光學
聚碳酸酯的透光率高達85%至90%，接近壓克力玻璃。它具有良好的耐熱性，長期使用溫度可達120℃。在聚碳酸酯中添加紫外線吸收劑可顯著提高其耐候性。因此，聚碳酸酯在光學和照明設備領域的應用正在迅速擴展，越來越多地用於製造各種燈具和大型燈罩，例如信號燈罩、防爆燈罩和通用照明燈罩。
聚碳酸酯（PC）作為光碟基材發展迅速，被廣泛用於製造CD-ROM光碟。光碟級聚碳酸酯的主要性能特點包括：
- 高純度：要求具有極高的透光率，在 550 ~ 800nm 波長下為 91.9%（厚度為 6.2mm）。
- 良好的熔膠流動性：熔體流動速率（MFR）一般應大於 65 克/分鐘。
交通運輸
聚碳酸酯可用於製造汽車儀錶板、電話、門把手、頭燈內透鏡以及汽車和摩托車的擋風玻璃。聚碳酸酯也用於製造公車和地鐵列車的吊把手和可調節空調出風口。在航空航太工業中，聚碳酸酯用於製造飛機擋風玻璃、駕駛艙蓋和其他零件；例如，一架波音747飛機大約使用2,500個聚碳酸酯零件，每架飛機總計使用近2噸聚碳酸酯。
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