Policarbonatul este un polimer sintetic din punct de vedere chimic, poate fi considerat un poliester complex de acid carbonic și fenoli. După cum știți, sărurile acidului carbonic sunt numite carbonați, de unde și numele popularului polimer de astăzi, format din două părți - poli (care înseamnă mult) și carbonat.
Puțină chimie
Macromolecula de policarbonat are o structură liniară. În general, formula sa poate fi scrisă după cum urmează:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
În funcție de tipul de substituent R, toți policarbonatii pot fi împărțiți în aromatici, gras-aromatici și alifatici. Cel mai folosit dintre ele astăzi este primul grup. Denumirile comerciale ale policarbonaților aromatici pot fi diferite, dar sunt unite de valori similare ale parametrilor fizici și mecanici, cum ar fi transmisia ridicată a luminii, greutatea specifică scăzută, punctul de topire relativ ridicat. Policarbonații cu aceste proprietăți conțin multe inele benzenice (substituenți aromatici).
Avantajele policarbonatilor
- Forță. Una dintre cele mai cunoscute proprietăți și avantajul semnificativ al policarbonatului este rezistența ridicată la șocuri mecanice.
- Transparență. Datorită transmisiei ridicate a luminii, policarbonații au înlocuit cu succes sticla silicată în multe domenii ale vieții și producției, deoarece au și o greutate relativ mică.
- Rezistență termică. Valorile temperaturilor de topire (înmuiere) ale policarbonaților diferă oarecum unele de altele în funcție de caracteristicile structurale ale macromoleculei, dar, de regulă, depășește 200 °C.
- Termoplasticitate. Policarbonatul este un tip de polimer care poate fi topit de multe ori. În același timp, după întărire, își va restabili proprietățile.
- Sustenabilitate. Datorită proprietății anterioare, produsele din policarbonat pot fi reciclate.
- Siguranța la incendiu. Temperatura de aprindere depășește semnificativ punctul de topire al policarbonatului, este de aproximativ 570 ° C.
- Rezistență chimică. Datorită acestei proprietăți, materialul este utilizat cu succes în diverse medii agresive.
Defecte
Este de remarcat faptul că policarbonatul are toate avantajele de mai sus numai dacă macromoleculele sale constitutive au o greutate moleculară mai mare de 25.000. În caz contrar, acestafoarte fragilă și are un punct de topire mult mai scăzut. Policarbonatul, fabricat cu încălcarea tehnologiei, poate conține un număr destul de mare de molecule cu o greutate moleculară redusă, ceea ce îi afectează negativ rezistența și caracteristicile de performanță.
Un alt dezavantaj semnificativ al policarbonaților este rezistența lor scăzută la radiațiile ultraviolete. Cu toate acestea, astăzi există tehnologii care pot proteja polimerul de expunerea directă la razele UV. Acest lucru se face de obicei cu folii de protecție care sunt topite cu policarbonat în timpul fazei de fabricație a produsului. Un alt factor limitativ în utilizarea policarbonatului este expansiunea termică ridicată a acestuia.
Proprietăți fizice și mecanice
- Indice de refracție - 1,5850.
- Densitate (la 25° C) - 1,20 g/cm3.
- Temperatura de tranziție sticloasă - 150 °C.
- Temperatura de înmuiere 220-230 °C.
- Temperatura de descompunere >320 °C.
- Rezistență la îngheț, °C < -100
- Rezistența la tracțiune - 65-70 MPa.
- Rezistența la îndoire - 95 MPa.
- Capacitate termică specifică - 1090-1255J/(g K).
- Conductivitatea termică este de 0,20 W/(m K).
- Coeficient de dilatare liniară termică -1(5-6) 10-5 °C.
- Duritate Brinell - (784-980) 105 Pa.
Policarbonat celular și monolit
Policarbonatul celular este un panou din mai multe straturi de plastic, între care se află nervuri longitudinalerigiditate. În contextul unei astfel de frunze seamănă vag cu un fagure, pentru care și-a primit numele. Astfel de foi pot fi ușor îndoite în stare rece, atingând cea mai mică rază de îndoire posibilă. Policarbonatul celular este cel mai adesea folosit pentru construcția de pereți despărțitori decorativi și pentru construcția de acoperișuri transparente.
Policarbonatul monolitic are o rezistență mai mare la impact și transparență. Un avantaj semnificativ este rezistența ridicată la căldură a policarbonatului monolit, punctul de topire este destul de ridicat, ceea ce îi permite să fie folosit fără teamă la temperaturi care ajung la 120 ° C. O altă proprietate importantă a acestuia este rezistența la îngheț, care permite utilizarea produselor din acest tip de plastic la temperaturi de până la minus 50 ° C.
Folosind policarbonat
Constructii. Datorită transparenței și ușurinței sale ridicate, policarbonatul ajută arhitecții să-și realizeze cele mai îndrăznețe proiecte. În același timp, greutatea structurii, în raport cu sticla utilizată în mod tradițional, poate reduce semnificativ sarcina pe fundații și, prin urmare, poate economisi materiale. Mai mult, policarbonatul are și proprietăți de izolare termică, dacă vorbim despre varietatea sa celulară. Este folosit pentru realizarea de structuri translucide pentru piscine și stadioane, parcări și supermarketuri, tranziții între clădiri și grădini de iarnă. Acest material este popular și în rândul grădinarilor. Din ce în ce mai mult, policarbonatul este folosit pentru sere. Punctul său de topire este semnificativ mai mare decât cel atmosferic chiar și în cea mai fierbinte vară și, prin urmare, semnificativcăldura solară nu poate dăuna acestui polimer
- Electronică. Carcasele și straturile de protecție pentru laptopuri, smartphone-uri, playere, computere de acasă și multe altele sunt realizate din policarbonat. Datorită acestui polimer, tehnologia ecranului tactil a putut ajunge la masele. Este folosit pentru a produce pașapoarte biometrice.
- Reclamă. Policarbonatul este folosit pentru a crea structuri ușoare, panouri, panouri de bord, litere tridimensionale și multe altele. Toate acestea pot avea forme extraordinare foarte complicate. De asemenea, foile lor din plastic monolit sunt folosite pentru a face protecție antivandalică a structurilor publicitare.
- Discuri optice. Din anii 1980, policarbonatul a fost folosit pentru a crea suportul CD-urilor. Astăzi este folosit și pentru a face DVD-uri de mare capacitate.
- Industria auto și aeronautică. Pentru construcția aeronavelor se folosesc în mod tradițional cele mai noi materiale, care au rezistență și ușurință ridicate, ceea ce este, de asemenea, caracteristic policarbonatului. Este folosit pentru a face cupolele carlingelor de luptători și sticlă pentru căștile astronauților și piloților. Pentru mașini, policarbonatul este folosit nu numai pentru sticlă, ci și pentru faruri și trape.
- Medicina. Un domeniu foarte important de aplicare al policarbonatului a devenit fabricarea instrumentelor medicale. Acest lucru a devenit posibil datorită unor avantaje ale materialului, cum ar fi non-toxicitatea și biocompatibilitatea ridicată, precum și lipsa unui răspuns imun al organismului la acest plastic. Și datorită rezistenței și transparenței sale, a concurat cu sticla și aliajele metalice. produse si echipamente,realizate folosind acest material sunt folosite pentru a monitoriza țesuturile și fluidele corpului uman. În plus, temperaturile ridicate de topire ale policarbonaților le permit să fie supuse celor mai moderne metode de sterilizare - căldură, radiații, raze UV.
- Optică. În anii 2000, au început să fie fabricate lentile din policarbonat pentru ochelarii de protecție industriali, care protejează ochii în timpul diferitelor lucrări. Astfel de produse sunt de zeci de ori mai puternice decât alte lentile din plastic; în cazul unei lovituri, nu răspândesc fragmente, sunt și mai greu de zgâriat. Treptat, policarbonatul a fost folosit și pentru lentilele de zi cu zi pentru ochelari. Datorită calităților lor de siguranță, astfel de lentile sunt foarte des folosite pentru ochelari pentru copii, ochelari pentru căști de motociclete.
- Alte zone. Astăzi, policarbonatul a devenit atât de ferm stabilit în viața noastră, încât locuitorii nu numai ai megaloților, ci și a satelor îndepărtate, întâlnesc zilnic produse, din care acest plastic face parte. Din el sunt fabricate pixuri, lanterne, șoareci, fiare de călcat și ibrice, dopuri pentru sticle de vin, piese de mobilier, recipiente pentru băut lichide și chiar folie de ambalare.
