聚碳酸酯板性能分析

聚碳酸酯是一种透明并具有异常强韧的无定形树脂，其主要成分（质量分数）为碳（C）75.58％，氧（O）18.87％，氢（H）5.55％。它是一种热塑性塑料，借热作用使其柔软而可模塑成不同形状。用它制成的板材集透明、轻质、保温、抗冲击、隔声、耐候、耐久为一体，成为近年来建筑装饰业最理想的采光材料之一，广泛应用在大型公共设施的屋顶采光，商业建筑、安全建筑的幕墙或高侧窗带、屋面采光带或采光天幕，建筑配套设施等领域。其颜色有多种，透明茶色、灰色、乳白、蓝绿等通用标准色，还可根据用户要求而生产非标准颜色。PC板是一种新型的高强度、透光建筑材料，透光性与玻璃类似但比玻璃更安全，设计自由度更大，且具有节能、质轻和持久耐用等特性，是取代玻璃、有机玻璃的最佳建材。这种板材有单层实心板（厚度为2.0mm 3.0mm和4.5mm）、双层板（厚度为6.0mm、8.0mm、10.0mm）和三层以上多层组合板（厚度一般为12.7mm，最厚者可达16mm）。PC板比夹层玻璃钢化玻璃、中空玻璃等更具轻质、耐候、超强、阻燃、隔声等优异性能，成为深受欢迎的建筑装饰材料。其优点主要有：

（1）耐冲击性 聚碳酸酯俗称防弹胶，具有优良的耐冲击性。据试验证明其冲击强度比玻璃高250倍，比有机玻璃高15倍。这主要是与其分子组合有关。它被拉断时的伸长率为110％，承受的冲击力可高达270MN以上，经得起台风、暴风雨、冰雹、大雪、热气流的考验，非人力可以打破，是良好的安全、防盗材料，为目前韧性最好的透明建筑材料。表8-3列出了PC板与其他透明板材的冲击强度。通过数据可以看到，4mm厚的PC实心板的冲击吸收能量分别达160J和400J，分别约为普通玻璃的80倍和200倍，安全玻璃的16倍和40倍以上，具有打不破、敲不碎的特点。PC板用3 kg落锤从2m坠下冲击也无裂痕，有“不碎玻璃”和“响钢”的美称。并且，PC板不会像钢化玻璃那样发生自爆现象。因此，PC板使用安全性极高。

表8-3 PC板与其他透明板材的冲击吸收能量比较

一般情况下，采光材料安装在户外，用于大型公共场所（如购物中心和展览中心）的建设。这类采光材料的安全性是十分重要的，露天除了人为的破坏外，就是自然界的风霜雨雪和冰雹等的破坏，所以采光材料抗冰雹冲击破坏的能力也成为一项比较重要的性能指标。表8-4列出了GE公司的PC板与其他采光板在模拟雹击试验的冰雹极限速度。

（2）耐磨性 经抗紫外线镀膜处理后的PC板，耐磨性可提高数倍（见表8-5），与玻璃相近。热成形可冷弯成一定弧度而不致出现裂纹，并可再进行切割或钻孔。

表8-4 GE公司的PC板与其他采光板模拟雹击试验的冰雹极限速度(单位：m／s)

表8-5 不同材料耐磨性的比较

（3）防盗、防枪击 PC可以与玻璃一起压成安全窗，用于医院、学校图书馆、银行、使馆和监狱，其中玻璃能提高板材硬度和耐磨性。PC也可以与其他PC层或丙烯酸酯压合，用于传统的安全应用领域。

（4）防紫外线 可防超强紫外线，只有某些单层板表面在长时间阳光照晒下变黄或变朦。

（5）热性能 PC板材料的热导率低，多层板具有中空结构，隔热性远远优于其他实心建材，甚至中空玻璃，所以它是一种节约能源的材料。其线胀系数为6.75×10－5／℃。在无载荷的短期最高工作温度可达121℃，在无载荷的长期工作温度可达82℃。PC板通常在－40～120℃范围内保持各项性能指标的稳定性。其热变形温度为132℃，受载荷的影响不大，是良好的耐热材料低温脆化温度为－110℃，也宜用作耐低温材料。PC板具有优良的隔热性能例如：3×／16mm多层板的传热系数为2.2W／（m2·℃），遮蔽系数为0.71而6mm＋9mm＋6mm中空白玻璃的传热系数为2.87W／（m2·℃），遮蔽系数为0.81。在相同厚度条件下，PC板的隔热性能比玻璃高16％左右，能有效阻隔热能传输，无论冬天保暖，还是夏季阻止热气侵入，PC板都可减少取暖和制冷成本，有效降低建筑能耗，从而节省了能源，提高了能源利用率。

（6）防燃烧性能 PC板具有良好的阻燃性，燃烧时不产生有毒气体，其烟雾浓度低于木材、纸张的烟雾浓度，被确定为一级难燃材料，符合环保标准。经过30s的燃烧样品，其燃烧长度未超过25mm，在热空气高达467℃时才分解出易燃气体。故经过相关测定，认为其消防性能是合格的。如果辅以少量的阻燃剂，聚碳酸酯就能达到最高级别的防火标准，同时，还不会损失其优良的光学性能与力学性能，这是其他塑料产品根本做不到的。(www.xing528.com)

（7）抗化学物质能力 对酸、酒精、果汁、饮料无任何反应；对汽油煤油也有一定抵抗能力，在接触48h内不会出现裂纹或失去透光能力。但对某些化学物（如胺、酯、卤代烃、油漆冲淡剂）的耐化学腐蚀性差。

（8）质量轻 聚碳酸酯的密度为1.2g／cm3左右，比玻璃轻一半，如制成中空PC板，其质量为有机玻璃的1／3，为玻璃的1／15～1／12。中空PC板具有绝佳的挺性，支撑龙骨小巧美观，可避免大量笨重结构杆件产生的凌乱线条和阴影，可做骨架构件。PC板的轻量化，使施工更安全、更便利，可大大节省搬运、施工的时间和成本。因此，PC多层板和实心板特别适合于大型公共建筑的大跨度的屋顶、悬吊罩棚和幕墙。可插接的多层板更适合于大面积有隐框要求的幕墙铺装。

（9）隔声性能 PC板与玻璃、有机玻璃相比，具有较高的隔声性。在相同条件下，PC板的隔声比玻璃提高3～4dB，广泛用作高速公路的隔声屏障。

（10）耐候性 一般来说，未经特殊处理的PC板虽然坚固，但受阳光中紫外线的照射后会引起表面老化，造成透光率下降、雾化及黄变等不良现象而经抗紫外线特殊处理后的PC板，具有优良的长效耐候性，即使在室外阳光曝晒下也能光洁如新，经久保持其本身的光学性能、力学性能等，同时使室内物品不易受紫外线照射而损坏。表8-6所示是普通PC板与抗紫外线镀膜处理PC板的耐候性比较。

表8-6 普通PC板与抗紫外线镀膜处理PC板的耐候性比较

（11）透光性 普通PC板为无色透明，与玻璃一样，具有良好的透明度根据用户要求，可制成各种有色透明板或半透明板，如茶色、灰色、宝石蓝绿色、乳白色等，以适应各种创意设计及提供遮挡阳光的效能。PC板的透光性与板厚及色彩有一定关系，见表8-7。

表8-7 PC板的透光性与板厚及色彩的关系

（12）加工性 PC板的加工成型性良好，可手工切割、钻孔、铣槽，不易断裂，施工简便，既可在室温下进行冷弯成型，也可在加热状态下进行弯曲成型、真空成型、冲压成型，甚至还可进行多次成型，以配合建筑设计的要求最小弯曲半径小，如16mm厚的三层加强型PC板的最小弯曲半径为2800mm因此，可依设计图样在工地现场采用冷弯方式，安装成拱形、半圆形等曲线结构，从而满足建筑物多姿多彩的造型需求，使建筑师的设计构思得以实现。

PC板的抗挠曲、抗风力应根据要求选择不同厚度、颜色和安装工艺，也可达到较理想水平。PS、PVC、PMMA等树脂虽能做成透明板，但它们的耐冲击性和耐候性比PC板差很多。无机玻璃的透光率比PC板稍好，但它密度大在保温性、抗冲击性及安全性方面都不如PC板。

（13）节能环保 每平方米16mm厚的PC板综合能耗为290MJ，CO2排放量为15.75kg；而每平方米6mm厚的双层中空玻璃的质量为30kg（玻璃的密度以2.5g／cm3计算），生产综合能耗为360MJ，生产过程中CO2排放量为34.11kg。因此，生产每平方米16mm厚的PC多层板与生产每平方米6mm厚的双层玻璃相比，综合能耗节约20％，CO2的排放量降低54％。PC板生产过程中能耗、CO2排放量低，如果再考虑使用过程中的能源消耗，PC板将具有更大的优势。因此，从环保和生态的角度更体现出PC板的可持续性和环境友好性。

但是PC板在工程上大量使用的同时，也出现了一个十分严重的问题：用PC板做的采光顶普遍漏水严重，有些是安装好后立即发现漏水，有些是半年或者是一两年后漏水。造成这些问题的原因是使用者对PC板的特性了解较少，沿用玻璃采光顶的经验而造成的。PC板的物理性能与玻璃铝材及石材差别很大，其热膨胀系数约为普通玻璃的7倍，造成PC板板间接缝变化比普通玻璃或铝材大得多。这时要注意合理留设接缝，并且选用具有足够位移能力的密封胶。由于PC板密度小，与玻璃相同体积时，其质量只是玻璃的1／15～1 12，因此，其易于搬运、安装，可减轻建筑物的自重。但是，正是由于PC板具有质轻的特点，安装时应考虑到风荷载或其他外力作用而引起的板面变形避免引起密封接缝变形、开裂。购买密封胶时，必须考虑密封胶的位移能力及密封胶对PC板材的黏结性，有条件的话可通过黏结性试验判断密封胶是否适用，以保证工程的质量。