聚碳酸酯（PC）是一种性能优异的工程塑料，其独特的分子链结构赋予了材料高透明、高抗冲、高耐热和尺寸稳定性等优异性能，因而在光学、汽车、电子、医疗等领域具有广泛的应用。在PC各终端消费领域中，汽车领域消费量占比达到约16%，其中汽车车灯在经历30多年的发展完善后，塑料化应用程度已经趋于96%以上。
车灯面罩PC摄于奇美展台
汽车大灯PC壳体摄于浙石化
01汽车用导光级PC介绍
随着近年来车灯设计对美观性和个性化设计的重视，主流车企在车灯设计时多采用LED灯配合车灯导光条，通过将点光源转化成面光源，营造出具有一定形状和美感的视觉灯光效果，同时这种设计也丰富了汽车日行灯、泪目灯等的多元化设计理念。
车灯厚壁光导摄于万华化学展台
贯穿式LED尾灯摄于罗姆化学展台
LED车灯的导光条材料一般选用具有优异透光性能的聚碳酸酯（PC）或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。相较于PMMA，PC具有更优异的抗冲击及耐热性能，因而在LED车灯的厚壁导光板、导光条、透镜等部件中应用更为广泛。目前，导光级PC的主要供应商为住友、出光、三菱和科思创等国外企业，国产PC供应商中万华可以生产。为满足车灯复杂结构设计的需要，车灯用导光PC的熔指一般分为28~35和55~65g/10min两种，表1为各供应商对应导光级PC产品牌号。
科思创联合行业领先的背光模组生产商常天科技，共同推出了LM807车载用聚碳酸酯导光板图源：科思创
（2）我国法规要求后位灯、制动灯、后雾灯为红色，其色度特性应该满足：在马蹄形色品图内，趋黄极限Y≤0.335，趋紫极限Z≤0.008；转向灯为琥珀色，其色度特性应该满足：在舌形色品图内，趋黄极限Y≤0.429，趋紫极限Y≥0.398，趋白极限Z≤0.007。因此导光级PC在具有极高透光率的前提下，对光色特性也有极高的要求，偏黄或者偏蓝（加入色粉调色）都会影响车灯的光色特性。
（3）车灯一般要求满足GB/T10485—1989《汽车和挂车外部照明和信号装置基本环境试验》中对灯具的各种试验要求：整灯的振动试验、冲击试验、强度试验、防水试验、气密性试验。
（4）车灯长期使用后出现老化现象，具体表现为颜色变化、强度下降、气密性变差等。因此，一般会测试整灯的高温、低温、湿热、温度/湿度组合循环、冰水冲击、盐雾、热冲击、光源辐照试验、连续点灯、气体腐蚀等的老化性能。
基于导光级PC的特殊性能要求，生产过程中主要存在以下难点：
（1）原料只能通过界面缩聚光气法工艺合成，不能使用酯交换熔融缩聚法，且反应工艺苛刻，要严格控制小分子和杂质残留，同时对反应产线及相关设备的洁净度要求极高。
（2）选用特殊的复配助剂体系，以保证导光级PC的加工稳定性和长期使用稳定性。
（3）对工艺稳定性要求极高，要求各批次间不能存在质量波动。
近年来，国内企业快速发展，其中代表企业万华化学依托自身成熟的界面缩聚光气法合成工艺，已成长为一家具有完整的酚酮-双酚A-PC产业链的PC供应商，公司针对导光级PC性能特性，分别开发了35熔指和60熔指的导光级PC专用料LED1355和LED1605。
车灯面罩级聚碳酸酯Clarnate®图源：万华
本文主要研究了不同厂家导光级PC材料在颜色、力学性能及老化性能方面的差异，该研究结果对于导光级PC的性能持续优化和下游客户的选材，具有一定的指导意义。
02同厂家导光级聚碳酸酯性能研究
2.1研究方法
（1）原材料（主要）PC-1：光气法（界面缩聚法）制造，熔指为30~36g/10min，市售产品；PC-3：光气法（界面缩聚法）制造，熔指为55~65g/10min，市售产品。
（2）设备与仪器（主要）双螺杆挤出机：CTE35-Plus，南京科倍隆机械有限公司；注塑机：MA1200Ⅲ/400，海天塑机集团有限公司；色差仪：UltraScanPro，美国HunterLab公司；透光率雾度仪：haze-gardi，德国BYK公司；冲击强度测试仪：HIT25P，德国Zwick公司；万能材料测试仪：Z010，德国Zwick公司；熔指仪：MI40，德国GOTTFERT公司。
（3）注塑工艺将导光级PC粒料于120℃下干燥4h后，用注塑机注射成型获得ISO标准尺寸的力学、色板等试样，注塑温度为300℃，耐热停留时间为10min，注塑压力、速度根据导光级PC的加工流动性调整到合理值。
（4）性能测试将注射成型获得的试样在ISO291规定的二级标准环境(23±2)℃、(50±10)RH%条件下进行相应时间的状态调节，并在该标准环境下进行以下性能的测试：
熔融流动指数MVR按照ASTMD1238测试；
悬臂梁(Izod)缺口冲击强度按照ISO180测试；
弯曲强度、弯曲模量按照ISO178测试；
拉伸强度、断裂伸长率按照ISO527测试；
颜色（Lab值）按照ASTME313-20测试，ΔE反映了300℃耐热10min前后的颜色差异；
透光率、雾度按照ASTMD1003测试；
老化测试条件为120℃热氧老化，老化时间分别为500、1000、2000h。
2.2结果与讨论
表2和表3是各供应商导光级PC产品在相同加工条件下3mm试片的颜色、透光率、雾度、熔指和力学性能的对比结果。图1是各供应商导光级PC产品在120℃热氧老化500、1000、2000h后YI（黄色指数）的对比结果。
由表2、表3和图1可知，各供应商导光级PC产品在颜色、透光率、雾度、熔指、力学和老化性能方面均基本相当，万华化学的导光PC的耐热性能优于测试中的其他市售产品。此外，与LED1355相比，LED1605具有更高的流动性，但冲击性能有所下降，因此，制造商在车灯结构设计和选材时也需进行综合评估。
03总结
随着车灯一体化、轻型化、薄型化、美观化的发展，导光级PC的市场需求量仍会持续增长。万华化学作为国内企业的代表，依托其自身成熟的界面缩聚光气法合成工艺，已成长为一家具有完整的酚酮-双酚A-PC产业链的PC供应商，其开发的35和60熔指的导光级PC专用料LED1355和LED1605各项性能已与进口市售竞品相当，并填补了导光级PC市场的国内空白。未来在汽车车灯领域，国产聚碳酸酯材料将迎来更广阔的发展空间。
