Research progress in modification of polycarbonate

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.01.007

Abstract

Abstract:

Polycarbonate （PC） is a type of engineering thermoplastic with excellent comprehensive properties. In order to expand its application range， toughening modification is necessary to improve the toughness of PC. This paper reviewed the latest research progress in the toughening modification of PC， and its toughening modification methods were classified and summarized. These methods mainly included toughening modification using elastomers， inorganic rigid particles， and organic rigid particles. The application prospect of PC and its modified products in the fields of automobiles， building materials and aerospace was analyzed， and its development prospect in toughening and modification was also discussed.

Key words: polycarbonate, toughening, modification, apply

CLC Number:

TQ326

GAO Ting, PENG Qiang, MA Xiuqing. Research progress in modification of polycarbonate[J]. China Plastics, 2025, 39(1): 37-43.

Figures/Tables 1

References 50

1	应杰，邱琪浩，张豪杰，等. 不同类型增韧剂对聚碳酸酯性能的影响［J］. 中国塑料， 2020，34（7）：30⁃35.
	YING J， QIU Q H， ZHANG H J，et al. Effect of different types of toughening agent on properties of polycarbonate［J］. China Plastics， 2020， 34（7）：30⁃35.
2	MERZ E H， CLAVER G C， BAER M. Studies on heterogeneous polymeric systems［J］. Journal of Polymer Science， 1956， 22（101）：325⁃341.
3	BUCKNALL C B， SMITH R R. Stress⁃whitening in high⁃impact polystyrenes［J］. Polymer， 1965， 6（8）：437⁃446.
4	Pearson R A， Yee A F. Toughening mechanisms in elastomer⁃modified epoxies： Part 2 Microscopy studies［J］. Journal of materials science， 1986， 21：2 475⁃2 488.
5	Margolina Alla， Wu Souheng. Percolation model for brittle⁃tough transition in nylon/rubber blends［J］. Polymer， 1988， 29（12）：2 170⁃2 173.
6	Lin Jun， Jiao Li， Wang Jingjing， et al. Effects of thermoplastic elastomer on the morphology and mechanical properties of glass fiber‐reinforced polycarbonate/acrylonitrile⁃butadiene⁃styrene［J］. Polymer Engineering and Science， 2019， 59（s2）：E144⁃E151.
7	张金娜，左玉伟，杨树娥，等. 阻燃耐刮擦聚碳酸酯改性材料的制备与性能研究［J］. 盐科学与化工， 2022， 51（10）：26⁃29.
	ZHANG J N， ZUO Y W， YANG S E，et al. Preparation and pro⁃perties of flame retardant scratch resistant polycarbonate modified materials［J］. Journal of Salt Science and Chemical Industry， 2022， 51（10）：26⁃29.
8	杨海民，李函坚，张翼翔，等. 耐低温落球冲击阻燃PC材料的研究［J］. 塑料工业， 2018， 46（9）：146⁃149.
	YANG H M， LI H J， ZHANG Y X，et al. Study on flame retardant PC material with low⁃temperatured falling ball impact resistance［J］. China Plastics Industry， 2018， 46（9）：146⁃149.
9	傅利才，徐启奎，潘永柯，等. 高性能PC/ABS合金的制备［J］. 塑料工业， 2021， 49（4）：65⁃68+53.
	FU L C， XU Q K， PAN Y K，et al. Preparation of high performance PC / ABS alloy［J］. China Plastics Industry， 2021， 49（4）：65⁃68+53.
10	邓爵安. 高流动高韧性改性PC的制备与性能［J］. 工程塑料应用， 2020， 48（12）：27⁃30+45.
	DENG J A.Preparation and properties of high flow and high toughness modified PC［J］. Engineering Plastics Application， 2020， 48（12）：27⁃30+45.
11	Garhwal Astha， Maiti S N. Influence of styrene⁃ethylene⁃butylene⁃styrene （SEBS） copolymer on the short⁃term static mechanical and fracture performance of polycarbonate （PC）/SEBS blends［J］. Polymer Bulletin， 2016， 73（6）：1 719⁃1 740.
12	吕文强. PC/PBT增韧共混物的制备及其微结构注塑制品性能的研究［D］. 南昌：南昌大学， 2020.
13	Su Yukai， Ting Sai， Ran Shiya， et al. Morphology and mechanical behaviors of rigid organic particles reinforced polycarbonate［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2021， 138（5）：49762.
14	田际波，杨家富，敬波，等. SAN⁃g⁃MAH增容PC/AES共混物的形态与力学性能［J］. 塑料工业， 2021， 49（S1）：70⁃73.
	TIAN J B， YANG J F， JING B，et al. Effects of compatibilizer SAN⁃g⁃MAH on the morphology and mechanical properties of PC / AES blends［J］. China Plastics Industry，2021， 49（S1）：70⁃73.
15	KURAUCHI T， OHTA T. Energy absorption in blends of polycarbonate with ABS and SAN［J］. Journal of materials science， 1984， 19（5）：1 699⁃1 709.
16	Bagotia Nisha， Durlubh Kumar Sharma. Ballistic behavior of multiwalled carbon nanotube‐reinforced toughened polycarbonate nanocomposites［J］. Polymer Composites， 2020， 41（5）：1 813⁃1 819.
17	程荣强. 航空用聚碳酸酯纳米复合材料的制备及性能研究［D］. 沈阳：沈阳航空航天大学， 2022.
18	徐刚. 阻燃型聚碳酸酯/石墨烯复合材料力学性能和耐侵蚀性能研究［J］. 塑料科技， 2023， 51（5）：37⁃41.
	XU G. Study on mechanical properties and corrosion resistance of flame retardant polycarbonate/graphene composites［J］. Plastics Science and Technology， 2023， 51（5）：37⁃41.
19	Morales⁃Zamudio Luisiana， Lozano Tomas， Caballero⁃Briones Felipe， et al. Structure and mechanical properties of graphene oxide⁃reinforced polycarbonate［J］. Materials Chemistry and Physics， 2021， 261：124180.
20	程亨伦. β成核剂与纳米二氧化硅协同增韧改性聚丙烯的制备及性能［D］. 杭州：浙江大学， 2021.
21	嵇宇. PIS/纳米二氧化硅增韧改性环氧树脂及其复合材料力学性能研究［D］. 苏州：苏州大学， 2021.
22	Nomai Jiraporn， Schlarb Alois K.. Effects of nanoparticle size and concentration on optical， toughness， and thermal properties of polycarbonate［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2019， 136（23）：47634.
23	钟绍信. 低介电玻璃纤维增强聚碳酸酯/改性聚苯醚复合材料的性能研究［D］. 广州：华南理工大学， 2021.
24	张欢，陈杰，王美发，等. 金属化碳纤维对PC/ABS电磁屏蔽塑料性能的影响［J］. 工程塑料应用， 2021， 49（8）：14⁃18+42.
	ZHANG H， CHEN J， WANG M F，et al. Effects of metallized carbon fiber on performances of PC／ABS electromagnetic shielding plastics［J］. Engineering Plastics Application， 2021， 49（8）：14⁃18+42.
25	Rohit S， Tarade， Prakash A， Mahanwar. Toughened composite of polycarbonate/wollastonite with styrene⁃butadiene copolymer and ethylene⁃methyl acrylate elastomers［J］. Journal of Vinyl and Additive Technology， 2020， 26（4）：481⁃489.
26	丁步鹏，纪效均，沈圣翔. 高刚高韧PC/ABS合金的制备及性能［J］. 工程塑料应用， 2023， 51（10）：55⁃61.
	DING B P， JI X J， SHEN S X，et al. Preparation and properties of PC/ABS alloys with high stiffness and toughness［J］. Engineering Plastics Application， 2023， 51（10）：55⁃61.
27	廖源，杨序平，杨琴，等. 抗开裂PC/PET复合材料的制备及其性能［J］. 西南科技大学学报， 2022， 37（2）：25⁃28+51.
	LIAO Y， YANG X P， YANG Q，et al. Preparation and properties of anti cracking PC/PET composites［J］. Journal of Southwest University of Science and Technology， 2022， 37（2）：25⁃28+51.
28	高伟. 纳米PET/PC复合材料的制备及其性能研究［D］. 绵阳：西南科技大学， 2023.
29	贾义军，翁书元，严欢焕，等. 可任意比例混合的阻燃PC/PET工程塑料合金的制备［J］. 上海塑料， 2022，50（3）：27⁃33.
	JIA Y J， WENG S Y， YAN H H，et al. Preparation of flame retardant PC / PET engineering plastic alloy with arbitrary mixing ratio［J］. Shangha Plastics， 2022，50（3）：27⁃33.
30	徐星驰，陈锐，陈金伟，等. 高阻燃PC/PET合金材料的制备与性能［J］. 塑料工业， 2022， 50（1）：53⁃57.
	XU X C， CHEN R， CHEN J W，et al. Preparation and properties of flame retardant PC / PET alloy［J］. China Plastics Industry， 2022， 50（1）：53⁃57.
31	Kim Min⁃Kyeom， Kim Hyung⁃Ick， Nam Jae⁃Do， et al. Polyamide⁃nylon 6 particulate polycarbonate composites with outstanding energy⁃absorbing properties［J］. Polymer， 2022， 254：125082.
32	Kumar Ravindra， K Kar Kamal， Kumar Vijai. Studies on the effect of compatibilizers on mechanical， thermal and flow properties of polycarbonate/poly （butylene terephthalate） blends［J］. Materials Research Express， 2018， 5（1）：015306.
33	Lei Bai， Liu Zongsheng， Yu Chencheng， et al. Enhanced interfacial adhesion for effectively stress transfer inducing the plastic deformation of matrix towards high⁃toughness PC/PBT/EMA⁃GMA blends［J］. Polymer， 2022， 261：125403.
34	陈眉佳，王佳艳，陆笑笑，等. MBS⁃g⁃（GMA⁃co⁃St）制备及其对PC/PBT合金增韧［J］. 弹性体， 2022， 32（2）：40⁃45，54.
	CHEN M J， WANG J Y， LU X X，et al. Preparation of toughening MBs⁃g（GMA⁃co⁃st）and its toughening effect on PC/PBT alloy［J］. Elastomer， 2022， 32（2）：40⁃45， 54.
35	程慧强，向阳，潘洋，等. 聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇酯交替层状复合材料的制备和冲击性能提升［J］. 高分子材料科学与工程， 2023， 39（7）：123⁃130.
	CHENG H Q， XIANG Y， PAN Y， et al. Preparation of polycarbonate/polybutylene terephthalate alternating multilayered composites and improvement of impact properties［J］. Polymer Materials Science and Engineering， 2023， 39（7）：123⁃130.
36	Wang Yafei， Li Yingchun， Wang Wensheng， et al. Recycled polycarbonate/acrylonitrile⁃butadiene⁃styrene reinforced and toughened through chemical compatibilization［J］. Journal of Applied Polymer Science， 2019， 136（21）：47 537.
37	Debbah Ismahane， Krache Rachida， Aranburu Nora， et al. Effect of SEBS⁃g⁃MAH addition on the mechanical， rheological， and morphological properties of polycarbonate/acrylonitrile–butadiene⁃styrene blends［J］. Journal of Elastomers and Plastics， 2018， 50（7）：611⁃633.
38	吴倩倩，程凤梅，罗义，等. 弹性体MBS增韧PC/ABS合金［J］. 弹性体， 2019， 29（6）：7⁃11.
	WU Q Q， CHENG F M， LUO Y， et al. PC/ABS alloy toughened by elastomer MBS［J］. Elastomer， 2019， 29（6）：7⁃11.
39	余明义，孔令启. 聚碳酸酯合成技术与应用的研究进展［J］. 山东化工， 2012， 41（3）：68⁃70+73.
	YU M Y， KONG L Q. Research progress on the synthesis techno⁃logy of polycarbonate and its application［J］. Shandong Chemical Industry， 2012， 41（3）：68⁃70+73.
40	Gestermann Sven， Köppchen Walter， Krause Volkhard， et al. Polycarbonate and its blends for car body parts［J］. ATZ Worldwide， 2005， 107（11）：22⁃24.
41	陶永亮. 聚碳酸酯在汽车灯具上的应用与分析［J］. 塑料工业， 2014， 42（4）：120⁃123.
	TAO Y L. Application and analysis of polycarbonate in automotive lamps［J］. China Plastics Industry， 2014， 42（4）：120⁃123.
42	史国力，李复生，田红兵. 聚碳酸酯在汽车和航空透明材料领域应用的研究进展［J］. 材料导报， 2006（S1）：404⁃407.
	SHI G L， LI F S， TIAN H B. Advances and application of polycarbonate in automobile windows and aero glass［J］. Material Guide， 2006（S1）：404⁃407.
43	李秋琴. 聚碳酸酯在汽车车窗中的应用研究［J］. 塑料工业， 2019， 47（3）：19⁃22+78.
	LI Q Q. The application of polycarbonate in automobile glazing［J］. China Plastics Industry， 2019， 47（3）：19⁃22+78.
44	Liang Teng Tso， Cho Chung Liang， Chien Jong Shih， et al. Design of car hood of sandwich structures for pedestrian safety［J］. International Journal of Vehicle Design， 2013， 63（2/3）：185⁃198.
45	Liang Teng Tso， Cho Chung Liang， Chien Jong Shih， et al. Study of carbon fiber/polycarbonate （CF/PC） material sandwich structure for vehicle hood［C］//Advanced Materials Research. Trans Tech Publications Ltd， 2011， 287：472⁃476.
46	王欢. 聚碳酸酯的需求与市场分析［J］. 云南化工， 2021， 48（5）：9⁃11.
	WANG H. Demand and market analysis of polycarbonate［J］. Yunnan Chemical Technology， 2021， 48（5）：9⁃11.
47	窦立岩，汪丽梅. 聚碳酸酯在现代塑料工业的应用及研究进展［J］. 山东化工， 2019， 48（23）：84⁃85.
	DOU L Y， WANG L M. Application and research advancement of polycarbonate in modern plastics industry［J］. Shandong Chemical Industry， 2019， 48（23）：84⁃85.
48	Uzair Ahmed Dar， Zhang Weihong. Polymer based aerospace structures under high velocity impact applications； experimental， constitutive and finite element analysis［J］. Journal of Mechanical Science and Technology， 2015， 29（10）：4 259⁃4 265.
49	Barimani‑Varandi A， Kazemi Nasrabadi M， Abedi Ravan B， et al. Rapid prototyping of aircraft canopy based on the incremental forming process［J］. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering， 2021， 43（2）：1⁃15.
50	李爽新，秦夏楠，吕汪洋. 纳米ZnO颗粒在聚酯纤维中的团聚行为［J］. 现代纺织技术， 2022， 30（6）：44⁃51.
	LI S X， QIN X N， LU W Y. Agglomeration behavior of ZnO nanoparticles in polyester fiber［J］. Advanced Textile Technology， 2022， 30（6）：44⁃51.

[1]	WANG Bo, ZHANG Qian, GAO Yan, WU Longkun, LEI Ying, LIU Nianjie. Research progress in silicone⁃modified epoxy resin [J]. China Plastics, 2025, 39(1): 126-131.
[2]	XU Qiangxiang, ZHANG Guoping, HU Yihong, YANG Fayong, ZHAO Qiongyang, LI Zhigang. Performance and mechanism of desulfurization crumb rubber/SBS⁃modified asphalt [J]. China Plastics, 2025, 39(1): 13-18.
[3]	HE Wenfeng, ZHAO Tongjie, XIE Yuhui, MEI Yi, XIE Delong. Synthesis and modification of high⁃temperature hydrogen⁃containing vinyl silicone resins [J]. China Plastics, 2025, 39(1): 31-36.
[4]	WEN Qilin, JIA Xuehua, SUN Yanjun, NIU Siji, CHEN Yinghong, CHEN Ning. Research progress in preparation and applications of biodegradable plastic packaging films [J]. China Plastics, 2024, 38(9): 112-122.
[5]	CUI Bao, YANG Jianjun, WU Qingyun, WU Mingyuan, ZHANG Jianan, LIU Jiuyi. Research Progress in blending modification of polylactic acid composites and their applications [J]. China Plastics, 2024, 38(9): 129-136.
[6]	LIANG Jifeng, QU Jinping. Structure and property evolutions of rPE⁃HD/rPET blending system via volume⁃pulsatile injection molding [J]. China Plastics, 2024, 38(8): 1-7.
[7]	CHEN Tianhuan, YAN Cheng, JIANG Ganbing, GUO Shuai, YAN Tiantian, QIAN Kun, YU Kejing. Study on surface modification of PE⁃UHMW fiber by tannic acid and its interfacial property [J]. China Plastics, 2024, 38(8): 26-32.
[8]	LIU Shunquan, ZHANG Xinyue, FENG Zhanmiao, FU Chenchao, XUE Ping, ZHANG Run. Research progress in modification techniques and performance optimization of PTFE [J]. China Plastics, 2024, 38(7): 112-119.
[9]	SUN Fangfang, SONG Yunyun. Synthesis of N⁃phenylmaleimide copolymer and its heat⁃resistant modification effect on PVC resin [J]. China Plastics, 2024, 38(7): 49-54.
[10]	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.
[11]	GAO Wei, XIONG Changyi, HAN Fei, KONG Nizao, YAN Yuanwei. Study on modification and design of thermal conductive and microwave absorbing dual⁃functional powders [J]. China Plastics, 2024, 38(6): 19-24.
[12]	SU Yuhang, ZHOU Yuhong, LIN Yuanzhi, MAO Jianquan, WANG Yongxiang, LIU Xiang, YU Li, KE Junmu. Effect of elastomer on the properties of glue⁃free PP/EVA composite films [J]. China Plastics, 2024, 38(6): 44-50.
[13]	MA Yiheng, WANG Jianyong. Study on plasma surface modification and mechanism of PTFE fiber [J]. China Plastics, 2024, 38(6): 66-71.
[14]	YAN Cheng, LI Lulu, CHEN Tianhuan, GUO Shuai, YU Kejing. Controllable growth and interfacial properties of ZnO nanoparticles on surface of ultra⁃high molecular⁃weight polyethylene fiber [J]. China Plastics, 2024, 38(5): 47-54.
[15]	LAN Qing, HOU Xinyi, LI Yifan, PAN Kai, ZHOU Jiaju, HUANG Danmeng, HUANG Haobing. Study on polymerization modification of ground calcium carbonate and its application in poly（vinyl chloride） [J]. China Plastics, 2024, 38(5): 61-65.