聚碳酸酯（PC）是一组化学结构中含有碳酸酯基团的热塑性聚合物。工程中使用的聚碳酸酯是强韧的材料，有些等级是光学透明的。它们易于加工、模塑和热成型。由于这些性质，聚碳酸酯有许多应用。聚碳酸酯没有单独的塑胶分类标志(RIC)，在RIC列表上被归于7，列为“其他（other)”。
聚碳酸酯之所以得名，是因为它们是含有碳酸酯基团（−O−(C=O)−O−）的聚合物。考虑到聚碳酸酯的有用特性，包括耐温性、抗冲击性和光学性能，将其定位在通用塑料和工程塑料之间。
主要的聚碳酸酯材料是由双酚A(BPA)和光气(COCl2)反应生成的 。总反应式如下:
合成的第一步包括用氢氧化钠处理双酚A，氢氧化钠使双酚A的羟基去质子化。
二酚盐(Na2(OC6H4)2CMe2)与光气反应生成氯甲酸酯，随后被另一酚盐攻击。二酚盐的净反应是:
通过以上方式，每年大约生产10亿公斤（1百万吨）的聚碳酸酯。已经测试了许多其他二醇来代替双酚A(例如：1，1-双(4-羟基苯基)环己烷和二羟基二苯甲酮)。前述的环己烷作为共聚单体以抑制双酚A衍生产物的结晶倾向。四溴双酚A用于增强耐火性。已开发四甲基环丁二醇作为双酚A的替代品。
聚碳酸酯的另一种生产路径是双酚A和碳酸二苯酯进行酯交换反应:
碳酸二苯酯部分来自一氧化碳，该路径比光气法更环保。
已经研究了环状碳酸酯的开环聚合。[1]
聚碳酸酯是一种耐用的材料。虽然它具有高抗冲击性，但它抗刮擦性较差。因此，硬涂层应用于聚碳酸酯眼镜镜片和聚碳酸酯汽车外部构件。虽然聚碳酸酯的性能与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，丙烯酸)相似，但聚碳酸酯的更强，且能更长时间的耐受极端温度。聚碳酸酯对可见光高度透明，与多种玻璃相比其具有更好的透光率。[来源请求]
聚碳酸酯的玻璃态转变温度约为 147℃(297℉；420 K),[2] 因此它在此点以上逐渐变软，并在超过大约155℃(311℉；428 K)时开始流动。[3] 工具必须保持高温，一般高于80℃(176℉；353 K) 以制造无应变和无应力的产品。低分子量聚碳酸酯比高分子量的更容易成型，但其强度较低。最坚硬的聚碳酸酯具有最高的分子量，但其加工难度更大。[来源请求]
与大多数热塑性塑料不同，聚碳酸酯可以承受较大的塑性变形而不会开裂或断裂。因此，它可以在室温下使用钣金技术进行加工和成型，例如在折弯机上弯曲。即使对于半径很小的锐角弯头，加热也不是必需的。这使得聚碳酸酯在需要透明或不导电部件的试制应用中很有价值，这些部件不能由金属板制成。虽然聚甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸的外观类似聚碳酸酯，但其易碎，不能在室温下弯曲。[来源请求]
聚碳酸酯树脂的主要转化技术:
聚碳酸酯暴露于25 kGy (J/kg)以上的电离辐射时可能会变脆。[4]
聚碳酸酯主要因其综合安全特性而电子应用中使用。聚碳酸酯是一种良好的电绝缘材料，具有耐热和阻燃性能，它被用于电气和电信硬件相关的各种产品中。它也可以作为高稳定性电容器的电介质。[5] 然而在2000年底，当唯一制造商拜耳公司停止生产电容器级聚碳酸酯薄膜后，聚碳酸酯电容器的商业生产基本停止了。[5][6]
聚碳酸酯的第二大消费领域是建筑业，例如穹顶灯、平面或曲面玻璃窗及隔音墙，它们都使用挤压成的实心平板、多层板或瓦楞板。
聚碳酸酯的一个主要用途是生产光盘(CD)、数字视盘(DVD)和蓝光光盘(BD)。这些盘是通过将聚碳酸酯注射成型到模腔中来生产的，该模腔的一侧是包含盘数据的负像的金属压模，而另一侧是镜面。
在汽车工业中，注射成型的聚碳酸酯可以产生非常光滑的表面，使其非常适合于铝的溅射沉积或蒸发沉积且不需要底漆。装饰框和反光镜通常由聚碳酸酯制成。由于聚碳酸酯重量轻、抗冲击性强，因此是制造汽车前照灯配光镜的主要材料。然而由于聚碳酸酯的耐刮擦性差且易受紫外线降解(发黄)的影响，因此汽车前照灯需要外表面涂层。聚碳酸酯在汽车应用中的使用仅限于低应力应用。紧固件、塑料焊接和模塑产生的应力使得聚碳酸酯在与某些促进剂（盐水和塑料溶胶）接触时容易发生应力腐蚀开裂。聚碳酸酯可以被层压以制造防弹“玻璃”，尽管“防弹”对于较薄的窗户更准确，例如用于汽车的防弹窗户。柜员窗口较厚的透明塑料屏障和银行的屏障也是聚碳酸酯。
第三代马自达MX-5配备了电动折叠硬顶(PRHT)变体，该变体使用聚碳酸酯制成的折叠式硬顶，仅相对配置软顶时增加了36 kg (79 lb)且缩回时不会减少行李箱空间。[7]
用于较小的物品的所谓“防盗”大型塑料包装，不能用手打开，均由聚碳酸酯制成。
洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)F-22猛禽喷气式战斗机座舱盖由一块高光学质量的聚碳酸酯制成，这是世界上同类产品中最大的一块。[8][9]
由于火车高空抛石频率很高，印度尼西亚主要铁路运营商Kereta Api Indonesiai自2016年以来一直为其火车头和客车车队使用聚碳酸酯实心板材。[10]
聚碳酸酯是一种多功能材料，具有诱人的加工和物理性能，吸引了无数较小的应用。注射成型为饮料瓶、玻璃杯和食品容器很普遍，但是双酚A在聚碳酸酯制造中的使用引起了严重的争议(参见食品接触应用中的潜在危险)，这导致开发和使用各种“不含双酚A”配方的塑料。
聚碳酸酯通常用于眼睛保护，以及其他通常被建议使用玻璃但要求更高抗冲击性的防弹观察和照明应用。聚碳酸酯镜片还能保护眼睛免受紫外线伤害。许多种类的镜片都由聚碳酸酯制成，包括汽车前照灯配光镜、照明透镜、太阳镜/眼镜镜片、游泳护目镜和潜水面罩，以及安全眼镜/护目镜/头盔，包括运动头盔/面罩和警察防暴装备(头盔护目镜、防暴盾牌等)。小型机动车辆的挡风玻璃通常由聚碳酸酯制成，例如摩托车、全地形车、高尔夫球车、小型飞机和直升机。
片材/薄膜生产的典型产品包括在广告中应用(保护招牌、陈列及海报)。[5] 其还可用于汽车安全玻璃(ECE R 43)。
由于聚碳酸酯相对于玻璃的重量轻，这导致发展了移动和便携式设备中使用聚碳酸酯代替玻璃的电子显示屏。这种显示屏包括较新的电子墨水(e-ink)和一些液晶(LED)显示屏，尽管阴极射线显像管（CRT）、等离子(plasma)显示屏和其他液晶显示屏技术通常仍然需要玻璃，因为玻璃具有较高的熔化温度和更精细的蚀刻能力。
随着越来越多的政府因玻璃杯砸人发生率上升而限制酒吧和俱乐部使用玻璃制品，聚碳酸酯玻璃杯因其强度、耐用性和玻璃般的质感而越来越受酒精饮料的欢迎。[11][12]
其他杂项包括耐用、轻便的行李箱、MP3/数字音频播放器外壳、塑料陶笛、电脑机箱、钢笔、防暴盾牌、仪表板、蜡烛灯台和果汁机罐。 许多玩具和爱好用品都是由聚碳酸酯零件制成的，比如鳍、陀螺支架和无线电遥控直升机上的飞杆锁[13]及透明乐高(ABS塑料用于不透明部件)。[14]
普通的聚碳酸酯树脂不适合长期暴露在紫外线辐射下。为了克服这一点，原始树脂可以添加紫外线稳定剂。这些等级的树脂作为紫外线稳定的聚碳酸酯出售给注塑和挤出公司。包含聚碳酸酯板在内的其他应用可以将抗紫外线层作为特殊涂层或通过共挤出以增强耐候性。
聚碳酸酯也用作铭牌和其他形式工业级印刷品的印刷基材。聚碳酸酯为磨损、老化和褪色提供了屏障。
聚碳酸酯已经用于艺术领域。美国流行艺术家罗伊·利希滕斯坦（Roy Lichtenstein）坦在他的作品中使用了一种基于聚碳酸酯的热塑性薄膜，叫做Rowlux[15]，其中包括他的作品集 10 Landscapes [16] 和 Moonscape。 [17]
医疗用途
许多等级的聚碳酸酯产品用于医疗用途，其符合ISO 10993-1和美国药典6级（USP VI 级）标准(有时也称为PC-ISO)。 6级是美国药典六个等级中最严格的。这些等级产品灭菌可以使用120℃的蒸汽、γ辐射或环氧乙烷(EtO)法。[18] 然而，科学研究表明生物相容性可能存在问题。[来源请求] 陶氏化学严格限制其所有塑料的医疗用途。[19][20] 最近，国际商业机器公司阿尔马登研究中心（BM Almaden Research Center）的科学家们已经开发出具有改善生物相容性和降解性的脂肪族聚碳酸酯，用于纳米医学用途的。[21]
一些主要的智能手机制造商使用聚碳酸酯。从2011年N9开始，诺基亚就在手机中使用聚碳酸酯机身。Lumia系列的各种手机也继续了这种做法。三星已于2012年在Galaxy S III中开始使用聚碳酸酯电池盖，Galaxy系列的其他各种手机也继续了这种做法。苹果从2013年开始在 iPhone 5C的机身中使用聚碳酸酯。
慕尼黑大学的犹太科学家阿尔弗雷德·艾因霍恩（Alfred Einhorn）于1898年首次发现聚碳酸酯。[22] 然而，经过30年的实验室研究，这种材料没有商业化就被废弃了。研究于1953年恢复，当时德国乌丁根拜耳（Bayer）公司的赫尔曼·施内尔（Hermann Schnell ）获得了第一个线性聚碳酸酯的专利。品牌名称“Merlon”注册于1955年，后来在20世纪80年代改为Makrolon（模克隆）。[23]
同样在1953年，在拜耳公司提交专利一周后，纽约州斯克内克塔迪的通用电气（GE）公司的丹尼尔·福克斯（Daniel Fox）独立提交了一项与支化聚碳酸酯密切相关的专利。两家公司都在1955年申请了美国专利，并同意没有优先权的公司将获得这项技术的许可。[24][25] 一旦专利优先权得到解决，对拜耳有利的是，拜耳于1958年开始商品名为Merlon的商业生产，通用电气于1960年开始商品名为LEXAN的生产。LEXAN的生产在2007年被沙特基础工业公司（SABIC）接管。[26] LEXAN聚碳酸酯有许多用途。其中之一是摩托车头盔的专利生产，符合这类安全设备的全球安全标准和要求。他们的专利创新视力保护系统(VPS)是聚碳酸酯的特殊处理，使其防雾防刮伤。[27]
1970年后，原始聚碳酸酯褐色的色泽被改进为“玻璃般透明”。
聚碳酸酯容器用于食品储存是有争议的。这一争论的基础是水解(浸出或高温下水降解)释放双酚A（BPA）:
超过100多项研究探索了聚碳酸酯衍生双酚A的生物活性。双酚A似乎在室温下从聚碳酸酯动物笼里释放到水中，它可能是雌性小鼠生殖器官扩大的原因。[28] 然而，研究中使用的动物笼子是由工业级聚碳酸酯制成的，而不是FDA食品级聚碳酸酯。
沃姆·萨尔(vom Saal)和休斯(Hughes)在2005年8月发表的关于双酚A渗滤液低剂量效应的文献分析似乎发现了资金来源和得出的结论之间的潜在相关性。由行业资助的研究往往没有发现显著的影响，而政府资助的研究往往发现显著的影响。[29]
次氯酸钠漂白剂和其他碱性清洁剂催化双酚A从聚碳酸酯容器中释放出来。[30][31] 酒精是清洁聚碳酸酯中油脂的推荐有机溶剂。
研究表明，在70-80℃的高温和高湿度下，聚碳酸酯水解成双酚A (BPA)。这种情况与大多数焚烧炉中观察到的情况相似。在这样的条件下大约30天后，形成表面晶体。测量表明，约70%质量的表面晶体是双酚A(BPA)。[32] 双酚A是一种目前列在潜在环境危险化学品清单上的化合物。它在许多国家的观察名单上，如美国和德国。[33]
双酚A从聚碳酸酯中的浸出也可能发生在环境温度和正常的pH下(在填埋场)。随着材料的老化，浸出量增加。一项研究发现，在垃圾填埋场(厌氧条件下)双酚A不会分解。[33] 因此，它将在填埋场中持续存在。最终，它会进入水体并导致水生污染。[33][34]
在紫外线的存在下，聚碳酸酯的氧化产生诸如酮、酚、邻苯氧基苯甲酸、苯甲醇和其他不饱和化合物等。这是通过动力学和光谱研究提出的。长时间暴露在阳光下后形成的黄色也可能与酚端基的进一步氧化有关[35]
该产物可以进一步氧化形成更小的不饱和化合物。这可以通过两种不同的路线进行，形成的产物取决于其进行的机理。
光氧化反应。[36]
光老化是聚碳酸酯的另一种降解途径。聚碳酸酯分子(如芳香环)吸收紫外线辐射。这种吸收的能量导致共价键断裂，从而引发光老化过程。反应可以通过侧链氧化、环氧化或弗莱斯重排（photo-fries rearrangement）来进行。形成的产物包括水杨酸苯酯、二羟基二苯甲酮基团和羟基二苯醚基团。[35][37][38]
聚碳酸酯 水杨酸苯酯 2,2-二羟基二苯甲酮
废弃的聚碳酸酯会在高温下降解，从而形成固体、液体和气体污染物。一项研究表明，按质量计，这些产物中约有40-50%是液体，14-16%是气体，而34-43%仍是固体残渣。液体产物主要含有苯酚衍生物(∼75%)和双酚(∼10%)。[37] 当焚烧光盘时，这是值得关注的。
苯酚衍生物是环境污染物，被归类为挥发性有机化合物（VOC）。研究表明，它们有可能促进地面臭氧的形成并增加光化学烟雾。[39] 在水生物体内，它们可能会在生物体中积累。它们在填埋场中持久存在，不容易蒸发，且会停留在大气中。[40]
2001年，发现真菌白地霉（Geotrichum candidum）消耗了光盘中的聚碳酸酯。[41] 这具有生物修复的前景。[需要解释][来源请求]
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