改性聚碳酸酯耐高温性能研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.06.019

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (6): 125-131.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.06.019

改性聚碳酸酯耐高温性能研究进展

蒋琴瑶¹^,²(), 贾雨耀¹^,², 杨绍哲¹^,², 吴蓉¹^,², 白威¹(), 孙腾¹()

^1.中国科学院成都有机化学研究所，成都 610041
^2.中国科学院大学，北京 101400

收稿日期:2023-11-07 出版日期:2024-06-26 发布日期:2024-06-20
通讯作者: 白威（1980-），男，研究员，主要从事聚合物改性领域的研究，baiwei@cioc.ac.cn
孙腾（1987-），男，工程师，主要从事聚合物合成及工艺领域的研究，sunt@cioc.ac.cn
E-mail:jiangqinyao21@mails.ucas.ac.cn;baiwei@cioc.ac.cn;sunt@cioc.ac.cn
作者简介:蒋琴瑶(1997-)，女，在读博士研究生，从事聚碳酸酯改性领域的研究，jiangqinyao21@mails.ucas.ac.cn
基金资助:
中国科学院重点部署项目(ZDRW?CN?2023?6)

Research progress in high⁃temperature resistance of modified polycarbonate

JIANG Qinyao¹^,²(), JIA Yuyao¹^,², YANG Shaozhe¹^,², WU Rong¹^,², BAI Wei¹(), SUN Teng¹()

^1.Chengdu Institute of Organic Chemistry，Chinese Academy of Sciences，Chengdu 610041，China
^2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 101400，China

Received:2023-11-07 Online:2024-06-26 Published:2024-06-20
Contact: BAI Wei, SUN Teng E-mail:jiangqinyao21@mails.ucas.ac.cn;baiwei@cioc.ac.cn;sunt@cioc.ac.cn

摘要/Abstract

摘要：

从化学及物理改性两个方面综述了近年来国内外对耐高温聚碳酸酯（PC）改性的研究进展。

关键词: 耐高温聚碳酸酯, 化学改性, 物理改性

Abstract:

This paper reviewed the research progress in high⁃temperature⁃resistant modification of polycarbonate at home and abroad in recent years from two aspects： chemical and physical modifications.

Key words: high temperature resistant polycarbonate, chemical modification, physical modification

中图分类号:

TQ323.4⁺1

蒋琴瑶, 贾雨耀, 杨绍哲, 吴蓉, 白威, 孙腾. 改性聚碳酸酯耐高温性能研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(6): 125-131.

JIANG Qinyao, JIA Yuyao, YANG Shaozhe, WU Rong, BAI Wei, SUN Teng. Research progress in high⁃temperature resistance of modified polycarbonate[J]. China Plastics, 2024, 38(6): 125-131.

图/表 9

图1 BPA⁃PC的结构式

Fig.1 Structure of BPA⁃PC

图2 BHPF共聚改性PC反应式

Fig.2 Reaction of BHPF copolymer modified PC

图3 其他芳香族双酚单体共聚改性PC反应式

Fig.3 Reaction of other aromatic bisphenol monomer copolymerization modified PC

图4 ISB共聚改性PC反应式

Fig.4 Reaction of ISB copolymerization modified PC

图5 木质素衍生物共聚改性PC反应式

Fig.5 Reaction of lignin derivatives copolymerization modified PC

图6 （a） CaG共聚改性PC反应式和（b） BPA⁃MA共聚改性PC反应式

Fig.6 Reactive formula of （a） CaG copolymer modified PC and （b） BPA⁃MA copolymer modified PC

图7 BPS共聚改性PC反应式

Fig.7 Reaction of BPS copolymerization modified PC

图 8 BPAF⁃PC聚合反应式

Fig.8 Polymerization reaction of BPAF⁃PC

图9 （a）丁香酚聚硅氧烷共聚改性PC反应式和（b） TMSO共聚改性PC反应式

Fig.9 Reaction formula of （a） syringol polysiloxane copolymer modified PC and （b） TMSO copolymer modified PC

参考文献 69

1	BRUNELLE D J. Advances in polycarbonates： An overview ［M］. Advances in Polycarbonates. Washington，Amer Chemical Soc， 2005： 1⁃5.
2	KAUSAR A. A review of filled and pristine polycarbonate blends and their applications ［J］. Journal of Plastic Film & Sheeting， 2017， 34（1）： 60⁃97.
3	NAGANE S S， MAHER D M， VERMA S， et al. Pendant propargyloxy⁃functionalized aromatic （co）polycarbonates： synthesis， thermal crosslinking and chemical modification ［J］. Journal of Macromolecular Science， Part A， 2022， 59（11）： 752⁃763.
4	PARK S A， CHOI J， JU S， et al. Copolycarbonates of bio⁃based rigid isosorbide and flexible 1，4⁃cyclohexanedimethanol： Merits over bisphenol⁃A based polycarbonates ［J］. Polymer， 2017， 116： 153⁃159.
5	BAICK I H， YANG W J， AHN Y G， et al. Structure and properties of ultra⁃high molecular weight bisphenol⁃A polycarbonate synthesized by solid⁃state polymerization in amorphous microlayers ［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2015， 132（10）： 10.
6	ZHANG X， LIU Y， LI X， et al. Improving the thermal properties of polycarbonate via the copolymerization of a small amount of bisphenol fluorene with bisphenol⁃A ［J］. International Journal of Polymer Science， 2022： 9255159.
7	LEE C⁃H， TAKAGI H， OKAMOTO H， et al. Preparation and mechanical properties of a copolycarbonate composed of bio⁃based isosorbide and bisphenol⁃A ［J］. Polymer Journal， 2015， 47（9）： 639⁃643.
8	VAN BUU O N， AUPOIX A， HONG N D T， et al. Chiral ionic liquids derived from isosorbide： synthesis， properties and applications in asymmetric synthesis ［J］. New Journal of Chemistry， 2009， 33（10）： 2 060⁃2 072.
9	张廷健，杨先贵，王公应，等. 双酚S和双酚A与碳酸二苯酯共聚合成阻燃性聚碳酸酯［J］. 高分子材料科学与工程， 2014， 30（04）： 22⁃25.
	ZHANG T J， YANG X G， WANG G Y， et al. Synthesis of Flame Retardant Polycarbonate by Melt Transesterification Copolymerization of Bisphenol S， Bisphenol A with Diphenyl Carbonate ［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2014， 30（04）：22⁃25.
10	鄂永胜，吕萍，刘彬，等. 双酚AF型聚碳酸酯的制备与性能［J］. 工程塑料应用， 2022， 50（04）： 41⁃45，57.
	E Y S， LV P， LIU B， et al. Preparation and Properties of Bisphenol AF Polycarbonate ［J］. Engineering Plastics Application， 2022， 50（04）：41⁃45，57.
11	WANG X C， SUN Y P， HU J L， et al. The study of crystallization behavior， Microcellular structure and thermal properties of glass⁃fiber/polycarbonate composites ［J］. Polymers， 2023， 15（6）： 16.
12	FATHALIAN M， AHANGARI M G， FEREIDOON A. Effect of nanosilica on the mechanical and thermal properties of carbon fiber/polycarbonate laminates ［J］. Fibers and Polymers， 2019， 20（8）： 1684⁃9.
13	PANG X Y， CHEN M D， FU J W， et al. Eugenol polysiloxane⁃polycarbonate/graphene nanocomposite： enhanced in thermostability and barrier property ［J］. Nanomaterials， 2019， 9（12）： 9.
14	刘凯，李复生. 芴环结构对聚碳酸酯热性能的改进［J］. 塑料， 2011， 40（04）： 78⁃80，105.
	LIU K， LI F S. The improvement of polycarbonate thermal properties with fluorene⁃ring ［J］. Plastics， 2011， 40（04）： 78⁃80，105.
15	章家立，瞿秉华. 芳香族聚碳酸酯的化学改性研究进展［J］. 中国塑料， 2016， 30（01）： 1⁃6.
	ZHAN J L， QU B H. Research progress of chemical modification of aromatic polycarbonate ［J］. China Plastics， 2016， 30（01）：1⁃6.
16	G⁃H CHOI， HWANG D Y， SUH D H. High thermal stability of bio⁃based polycarbonates containing cyclic ketal moieties ［J］. Macromolecules， 2015， 48（19）： 6 839⁃6 845.
17	YAN⁃NA Z， LEI L， JI D⁃X， et al. Preparation and characterization of waterborne polyurethane modified by 4⁃maleimidophenol to enhance the mechanical and thermal properties ［J］. Polymer Science， Series B， 2019， 61（5）： 595⁃604.
18	LU D， WEN L， XUE L. Synthesis and characterization of novel 4⁃phenyl⁃pyridine unit based alkaline anion exchange membranes ［J］. RSC Advances， 2016， 6（75）： 71 431⁃71 440.
19	鄂永胜，吕萍. 双酚S/双酚A共聚碳酸酯的制备及性能研究［J］. 塑料科技， 2022， 50（04）： 55⁃59.
	E Y S， LV P. Study on preparation and properties of bisphenol s/bisphenol A copolycarbonate ［J］. Plastics Science and Technology， 2022， 50（04）： 55⁃59.
20	王芳，李言，郭新涛，等. 含双酚芴三元共聚聚砜的合成与性能［J］. 中国塑料， 2022， 36（11）： 24⁃29.
	WANG F， LI Y， GUO X T， et al. Synthesis and properties of ternary polysulfone copolymer containing bisphenol fluorene ［J］. China Plastics， 2022， 36（11）： 24⁃29.
21	刘静月，胡林清，何小航，等. 双酚AF改性水性聚氨酯的合成与性能研究［J］. 塑料工业， 2020， 48（03）： 39⁃43.
	LIU Y J， HU L Q， HE X H， et al. Synthesis and properties of bisphenol af modified waterborne polyurethane ［J］. China Plastics Industry， 2020，48（03）：39⁃43.
22	张可超，钟家春，蒲泽军，等. 生物基含氟聚碳酸酯及其制备方法， CN115536827A ［P/OL］.
23	XU J， LI H， ZENG K， et al. Curing kinetics and thermal stability of novel siloxane⁃containing benzoxazines ［J］. Thermochimica Acta， 2019， 671： 119⁃126.
24	ZHOU W， OSBY J. Siloxane modification of polycarbonate for superior flow and impact toughness ［J］. Polymer， 2010， 51（9）： 1 990⁃1 999.
25	SEESUKPHRONRARAK S， KAWASAKI S， KUWATA S， et al. Synthesis and characterization of 9，9⁃bis（4⁃hydroxyphenyl and 4⁃aminophenyl）dibenzofluorenes： Novel fluorene⁃based monomers ［J］. Journal of Polymer Science Part A： Polymer Chemistry， 2019， 57（24）： 2 602⁃2 605.
26	LI C， LONG X， SUN T， et al. Study on the preparation and optical properties of co⁃polycarbonates based on binaphthalene and cardo structures ［J］. Chemistryselect， 2023， 8（7）： 6.
27	SURESH S， GULOTTY R J， BALES S E， et al. A novel polycarbonate for high temperature electro⁃optics via azo bisphenol amines accessed by Ullmann coupling ［J］. Polymer， 2003， 44（18）： 5 111⁃5 117.
28	E Y， LV P， YANG F. Study on synthesizing polycarbonate with triphosgene ［J］. Journal of Physics： Conference Series， 2022， 2194（1）： 012033.
29	GUAN X⁃H， NIE H⁃R， WANG H⁃H， et al. High⁃solubility aromatic polyesters with fluorene and phthalein groups： synthesis and property ［J］. High Performance Polymers， 2020， 32（8）： 933⁃944.
30	陈宇宏，杜力鹏，王凯，等. 4，4⁃（9⁃芴）二苯酚型聚碳酸酯的合成及其耐高温性能研究［J］. 高分子学报， 2016，（09）： 1 273⁃1 280.
	CHEN Y H， DU L P， WANG K， et al. Studies on synthesis and thermal properties of polycarbonate derived from 9， 9⁃bis（4⁃hydroxyphenyl） fluorene ［J］. Acta Polymerica Sinica， 2016，（09）： 1 273⁃1 280.
31	李涛，沈佶，麦富航，等. 双酚芴、双酚A型聚碳酸酯共聚物的合成及其耐热性能研究［J］. 广东化工， 2022， 49（20）： 44⁃46，58.
	LI T， SHEN J， MAI F H， et al. Synthesis of 4，4'⁃（9⁃Fluorenylidene）diphenol and bisphenol A polycarbonate copolymer and research on heat resistance ［J］. Guangdong Chemical Industry， 2022，49（20）：44⁃46，58.
32	刘斌，陈磅宽. 基于联萘酚骨架的新型圆偏振发光材料的合成及性能探究［J］. 化学学报， 2022， 80（07）： 929⁃935.
	LIU B， CHEN P K. Synthesis and properties of novel circularly polarized luminescence
	materials based on binaphthol skeleton ［J］. Acta Chimica Sinica， 2022， 80（07）： 929⁃935.
33	MANUSZ J， LENZ R W， MACKNIGHT W J. Mechanical and thermal properties of aromatic copolyesters containing rigid binaphthyl units ［J］. Polymer Engineering & Science， 1981， 21（16）： 1 079⁃1 084.
34	TAKATA T， MATSUOKA H， ENDO T. Synthesis and anionic ring⁃opening polymerization of a novel aromatic cyclic carbonate having binaphthyl structure ［J］. Chemistry Letters， 1991，（12）： 2 091⁃2 094.
35	魏志涛，曾伟，王磊，等. 一种耐高温聚碳酸酯共聚物及其制备方法和应用， CN113929894A ［P/OL］.
36	KUMAR S， RAMACHANDRAN U. The synthesis and applications of asymmetric phase⁃transfer catalysts derived from isomannide and isosorbide ［J］. Tetrahedron， 2005， 61（16）： 4 141⁃4 148.
37	LE H H， CARLSON E M， CHUA J P， et al. Bisphenol A is released from polycarbonate drinking bottles and mimics the neurotoxic actions of estrogen in developing cerebellar neurons ［J］. Toxicology Letters， 2008， 176（2）： 149⁃156.
38	FOUYET S， OLIVIER E， LEPROUX P， et al. Bisphenol A， Bisphenol F， and Bisphenol S： the bad and the ugly. Where is the good？［J］. Life⁃Basel， 2021， 11（4）： 13.
39	刘传国，李晓，钟家春，等. 生物基耐高温聚碳酸酯及其制备方法， CN115873227A ［P/OL］.
40	YUM S， KIM H， SEO Y. Synthesis and characterization of isosorbide based polycarbonates ［J］. Polymer， 2019， 179： 6.
41	EO Y S， H⁃W RHEE， SHIN S. Catalyst screening for the melt polymerization of isosorbide⁃based polycarbonate ［J］. Journal of Industrial and Engineering Chemistry， 2016， 37： 42⁃46.
42	JEONG Y G， JO W H， LEE S C. Crystal structure determination of poly（1，4⁃trans⁃cylcohexylenedimethylene 2，6⁃naphthalate） by X⁃ray diffraction and molecular modeling ［J］. Macromolecules， 2003， 36（14）： 5 201⁃5 207.
43	HUSSAIN F， PARK S， JEONG J， et al. Structure–property relationship of poly（cyclohexane 1，4‐dimethylene terephthalate） modified with high trans‐1，4‐cyclohexanedimethanol and 2，6‐naphthalene dicarboxylicacid ［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2020， 137（32）.
44	WU X， XU D， DE BRUYN M， et al. Novel stereoisomeric lignin⁃derived polycarbonates： towards the creation of bisphenol polycarbonate mimics ［J］. Polym Chem， 2023， 14（8）： 907⁃912.
45	RUCIGAJ A， KOVACI Z， STIRN I， et al. The joint effect of amine and maleimide functional group in aminomaleimide on the curing kinetics and mechanical properties of epoxy resins ［J］. Thermochimica Acta， 2020， 690： 10.
46	NAGANE S S， KUHIRE S S， JADHAV U A， et al. Design and synthesis of aromatic polyesters bearing pendant clickable maleimide groups ［J］. Journal of Polymer Science Part A： Polymer Chemistry， 2019， 57（5）： 630⁃640.
47	JADHAV U A， NAGANE S S， WADGAONKAR P P. Synthesis， characterization and post⁃modification of aromatic （Co）polyesters possessing pendant maleimide groups ［J］. High Performance Polymers， 2022： 12.
48	TALANIKAR A A， NAGANE S S， WADGAONKAR P P， et al. Post⁃polymerization modifiable aromatic （co）poly（ether sulfone）s possessing pendant norbornenyl groups based upon a new bisphenol ［J］. European Polymer Journal， 2022， 176.
49	戴飞亮，付子恩，蒋金博，等. 有机硅（碳）嵌段共聚物的合成及其应用研究进展［J］. 材料导报， 2022， 36（09）： 199⁃210.
	DAI F L， FU Z E， JIANG J F， et al. Research progress of the organosilicone segmented copolymer’s preparation and application ［J］. Materials Reports， 2022， 36（09）： 199⁃210.
50	ZHANG X， LIU J， QU R， et al. Synthesis and characterization of siloxane functionalized CO2⁃based polycarbonate ［J］. Polymer， 2023， 266： 125623.
51	PANG X Y， GE X， JI J Y， et al. Improving oxygen permeability and thermostability of polycarbonate via copolymerization modification with bio⁃phenol polysiloxane ［J］. Polymers， 2019， 11（8）： 10.
52	ZHOU Z B， WU G Z. Preparation of bisphenol⁃A and polydimethylsiloxane （PDMS） block copolycarbonates by melt polycondensation： effects of PDMS chain length on conversion and miscibility ［J］. Polymers， 2021， 13（16）： 15.
53	HSISSOU R， SEGHIRI R， BENZEKRI Z， et al. Polymer composite materials： A comprehensive review ［J］. Compos Struct， 2021， 262： 15.
54	ZHU S， QIAN Y， HASSAN E A M， et al. Enhanced interfacial interactions by PEEK⁃grafting and coupling of acylated CNT for GF/PEEK composites ［J］. Composites Communications， 2020， 18： 43⁃48.
55	ANIS A， FAIZ S， AL⁃ZAHRANI S M. Effects of extrusion parameters on tensile strength of polybenzimidazole fiber⁃reinforced high density polyethylene composites ［J］. Journal of Polymer Engineering， 2016， 36（2）： 113⁃118.
56	SONG J， CHEN C， DU X， et al. Aramid fiber coated with aramid nanofiber coating to improve its interfacial properties with polycarbonate ［J］. Polymer Composites， 2023， 44（4）： 2 557⁃2 568.
57	EID M， KAYTBAY S， EL⁃ASSAL A， et al. Electrical， Thermal， and Mechanical characterization of hot coined carbon fiber reinforced pure aluminium composites ［J］. Metals and Materials International， 2022， 28（11）： 2 747⁃2 765.
58	BOKOBZA L. Elastomer Nanocomposites： Effect of Filler&ndash；Matrix and Filler&ndash；Filler Interactions ［J］. Polymers， 2023， 15（13）： 2 900.
59	ZHANG X W， ZHANG B， SUN M M， et al. Preparation and thermal conductivity properties of high⁃temperature resistance polyimide composite films based on silver nanowires⁃decorated multi⁃walled carbon nanotubes ［J］. J Mater Sci⁃Mater Electron， 2022， 33（3）： 1 577⁃1 588.
60	MODARRESIFAR F， BINGHAM P A， JUBB G A. Thermal conductivity of refractory glass fibres ［J］. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry， 2016， 125（1）： 35⁃44.
61	徐禄波，麻一明，吴剑波，等. 一种高耐热抗冲击聚碳酸酯组合物及其制备方法， CN111057358B ［P/OL］.
62	JIANG B， LUAN J， QIN S， et al. Fabrication of very effective ferroferric oxide and multiwalled carbon nanotubes@polyetherimide/poly（ether ether ketone） electromagnetic interference shielding composites ［J］. Polymer Composites， 2020， 41（8）： 3 135⁃3 143.
63	HAZER S， COBAN M， AYTAC A. A study on carbon fiber reinforced poly（lactic acid）/polycarbonate composites ［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2018， 135（48）： 9.
64	LEE D W， YOO B R. Advanced silica/polymer composites： Materials and applications ［J］. Journal of Industrial and Engineering Chemistry， 2016， 38： 1⁃12.
65	SI Y， SAMULSKI E T. Synthesis of water soluble graphene ［J］. Nano Lett， 2008， 8（6）： 1 679⁃1 682.
66	SUN Y W， PAPAGEORGIOU D G， HUMPHREYS C J， et al. Mechanical properties of graphene ［J］. Applied Physics Reviews， 2021， 8（2）.
67	YOON S H， JUNG H T. Grafting polycarbonate onto graphene nanosheets： synthesis and characterization of high performance polycarbonate⁃graphene nanocomposites for ESD/EMI applications ［J］. Rsc Advances， 2017， 7（73）： 45 902⁃45 910.
68	CHAO C Y， GAO M. Flame retardancy and thermal properties of octavinylsilsesquioxane/polycarbonate composites ［J］. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry， 2017， 128（2）： 1 125⁃1 132.
69	WANG Z， QIU Y， LIU A， et al. Micro⁃crosslinking of phosphaphenanthrene/siloxane molecule initiate aggregation flame retardant and toughening enhancement effects on its polycarbonate composite ［J］. Chemical Engineering Journal， 2023， 466： 143169.

[1]	张小娟, 杨可欣, 郭嘉乾, 雷阳, 方长青. 改性聚醚醚酮在气调包装膜领域的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 95-104.
[2]	杨志海谢众任鑫祺庄启昕. 生物可降解PHB材料的研究[J]. , 2023, 37(4): 95-103.
[3]	孟正华, 许欢, 郭巍, 王辉, 华林. 汽车废旧塑料物理改性再生技术研究进展[J]. 中国塑料, 2017, 31(08): 105-111 .
[4]	章家立, 瞿秉华. 芳香族聚碳酸酯的化学改性研究进展[J]. 中国塑料, 2016, 30(01): 1-6 .
[5]	胡世明崔永岩杨振兴赵振伦. 大豆分离蛋白的化学改性和增塑研究[J]. 中国塑料, 2010, 24(11): 26-30 .
[6]	郑刚, 王汝敏, 杜宝中, 余晓皎. 废旧聚苯乙烯的化学改性进展[J]. 中国塑料, 2009, 23(12): 6-9 .
[7]	吴学森, 王伟. 淀粉含量对聚乳酸/淀粉共混物力学性能的影响[J]. 中国塑料, 2009, 23(02): 27-31 .

改性聚碳酸酯耐高温性能研究进展

Research progress in high⁃temperature resistance of modified polycarbonate

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 9

参考文献 69

相关文章 7

编辑推荐

Metrics

本文评价