聚碳酸酯（PC）是用途最广泛的工程热塑性塑料之一，广泛应用于汽车镜片、消费电子产品、眼镜和防护装备等领域。其高冲击强度、光学透明度和尺寸稳定性使其成为高要求应用的理想选择。然而，PC的一个众所周知的缺点是表面硬度低，导致其耐刮擦性和耐磨性较差，尤其是在频繁接触或磨损条件下。
那么，制造商如何在不影响PC透明度或机械性能的前提下提高其表面耐久性呢？让我们来探讨一系列有效的解决方案和经行业验证的技术，以克服这些挑战。
解决方案：将加工工艺改进和表面性能改性与先进的保护技术相结合。
1. 硅基添加剂：内部润滑性
在聚碳酸酯 (PC) 配方中添加高性能硅酮添加剂，例如聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 或硅氧烷基母粒（如 Dow MB50-001、Wacker GENIOPLAST 和 SILIKE 硅酮母粒 LYSI-413），可以显著提升材料的性能。这些添加剂的添加量为 1-3%，可以有效降低摩擦系数，从而提高材料的抗刮擦性和耐磨性。
主要优势：这些硅酮添加剂作为聚碳酸酯（PC）加工助剂和改性剂，不仅能保持PC的光学透明度，还能提高表面润滑性。这显著减少了磨损接触过程中表面的损伤，最终延长了产品的使用寿命。
实用技巧：为确保最佳性能，必须通过双螺杆挤出实现适当的分散，这有助于防止相分离并最大限度地发挥添加剂的作用。
推出SILIKE硅基添加剂，增强PC工程塑料耐刮擦性和耐磨性
成都思力克科技有限公司是中国领先的供应商用于改性塑料的硅酮添加剂该公司提供旨在提升各种塑料材料性能和功能的创新解决方案。其杰出产品之一是……SILIKE 硅胶母料 LYSI-413，这是一种高效的颗粒状配方，含有25%的超高分子量硅氧烷聚合物，分散于聚碳酸酯（PC）中。这种硅基添加剂对PC相容性树脂体系尤为有效。它通过增强树脂的流动性、促进模具填充和脱模、降低挤出机扭矩、降低摩擦系数以及提供卓越的抗刮擦性和耐磨性，从而改善加工性能和表面质量。此外，这种硅氧烷基母料还具有抗刮擦性能，使其成为提高PC产品抗刮擦性并最终改善其整体性能和耐久性的理想选择。
2. 采用纳米技术的紫外光固化硬涂层
采用先进的硅氧烷基或有机-无机混合硬涂层（例如，Momentive SilFORT AS4700 或 PPG 的 DuraShield）。这些涂层可达到 7H-9H 的铅笔硬度，显著提高耐刮擦性。
将紫外光固化涂层与纳米颗粒（例如二氧化硅或氧化锆）结合，以进一步提高耐磨性。
优点：可有效防止刮擦、化学品和紫外线降解，是光学和汽车应用的理想选择。
应用：采用浸涂、喷涂或流涂法，以获得均匀厚度（5-10 µm）。
3. 纳米复合材料增强
在聚碳酸酯（PC）基体中添加纳米填料，例如纳米二氧化硅、氧化铝或氧化石墨烯（质量分数为0.5-2%）。如果粒径小于40纳米，这些填料可以提高表面硬度和耐磨性，且不会显著影响透明度。
例如：研究表明，PC 中添加 1% 的纳米二氧化硅可使 Taber 耐磨性提高 20-30%。
提示：使用相容剂（例如硅烷偶联剂）以确保均匀分散并避免团聚。
4. PC 混合配方，实现均衡性能
将PC与PMMA（10-20%）混合可以提高表面硬度，与PBT混合可以提高韧性和耐磨性。这些混合物兼顾了耐刮擦性和PC固有的冲击强度。
例如：含 15% PMMA 的 PC/PMMA 混合物可以提高表面硬度，同时保持透明度，适用于显示应用。
注意：优化混合比例，避免影响PC的热稳定性或韧性。
5. 先进的表面改性技术
等离子处理：采用等离子增强化学气相沉积 (PECVD) 技术在 PC 表面沉积薄而硬的涂层，例如氮氧化硅 (SiOxNy)。这可以提高耐刮擦性和耐磨性。
激光纹理化：在 PC 表面创建微米或纳米级纹理，以减少接触面积并扩散划痕，提高美观性和耐久性。
优点：在高接触应用中，纹理化处理可减少高达 40% 的可见划痕。
6. 协同增效的添加剂组合
将硅酮添加剂与其他功能性添加剂（例如聚四氟乙烯 (PTFE) 微粉 (0.5-1%)）混合使用，可产生协同效应。PTFE 可增强润滑性，而硅酮可提高耐磨性。
例如：2% 的硅酮母料和 0.5% 的 PTFE 混合物可使滑动应用中的磨损率降低 25%。
7. 优化加工条件：
采用高剪切混炼法使添加剂和填料均匀分散。保持聚碳酸酯加工温度（260-310℃）以避免降解。
采用精密成型技术（例如，使用抛光模具进行注塑成型）来最大限度地减少可能引发划痕的表面缺陷。
将模制零件在 120-130°C 下进行退火处理，以消除内部应力，提高长期耐磨性能。
创新观察：自修复和类金刚石碳涂层正在崛起
诸如自修复涂层（基于聚氨酯或硅氧烷化学）和类金刚石碳（DLC）涂层等新兴技术，为超耐用、高触感PC应用提供了面向未来的解决方案。虽然这些技术对于大众市场产品而言成本仍然过高，但它们在高端电子、汽车和航空航天领域展现出巨大的应用潜力。
工程热塑性塑料最佳性能的推荐方法
对于寻求切实可行、可扩展的解决方案以提高PC表面耐用性的制造商，我们建议：
2) 硅氧烷基紫外线涂层 + 1% 纳米二氧化硅，用于提高表面硬度
3）采用激光成型技术进行微纹理处理，以掩盖划痕
这种三管齐下的方法兼顾了成本效益、加工兼容性和性能，使其成为日常磨损且需要持久美观的产品的理想选择。
行业验证
根据MarketsandMarkets发布的2024年报告，受汽车显示屏、移动设备和光学镜头等领域对耐刮擦塑料需求不断增长的推动，全球硬质涂料市场预计到2027年将超过13亿美元。采用多功能添加剂和纳米填料的材料配方师和混炼商将占据有利地位，引领下一代耐用PC基产品的开发。
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发布时间：2025年7月2日
