A polikarbonát kémiai szempontból szintetikus polimer, szénsav és fenolok összetett poliészterének tekinthető. Mint tudják, a szénsav sóit karbonátoknak nevezik, innen ered a manapság népszerű polimer neve, amely két részből - poli (ami sokat jelent) és karbonátból - áll.
Egy kis kémia
A polikarbonát makromolekula lineáris szerkezetű. Általában a képlete a következőképpen írható fel:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
Az R szubsztituens típusától függően minden polikarbonát aromás, zsíraromás és alifás csoportra osztható. A leggyakrabban használt ma közülük az első csoport. Az aromás polikarbonátok kereskedelmi nevei eltérőek lehetnek, de a fizikai és mechanikai paraméterek hasonló értékei egyesítik őket, például nagy fényáteresztés, alacsony fajsúly, viszonylag magas olvadáspont. Az ilyen tulajdonságokkal rendelkező polikarbonátok sok benzolgyűrűt (aromás szubsztituenst) tartalmaznak.
A polikarbonátok előnyei
- Erő. A polikarbonát egyik leghíresebb tulajdonsága és jelentős előnye a mechanikai ütésekkel szembeni nagy ellenállás.
- Átlátszóság. Nagy fényáteresztésük miatt a polikarbonátok sikeresen váltották fel a szilikátüveget az élet és a gyártás számos területén, mivel viszonylag kis súlyuk is van.
- Hőellenállás. A polikarbonátok olvadási (lágyulási) hőmérsékletének értékei a makromolekula szerkezeti jellemzőitől függően némileg eltérnek egymástól, de általában meghaladja a 200 °C-ot.
- Hőre lágyuló. A polikarbonát egyfajta polimer, amely sokszor újraolvasztható. Ugyanakkor a keményedés után visszaállítja tulajdonságait.
- Fenntarthatóság. A korábbi tulajdonság miatt a polikarbonát termékek újrahasznosíthatók.
- Tűzbiztonság. A gyulladási hőmérséklet jelentősen meghaladja a polikarbonát olvadáspontját, körülbelül 570 °C.
- Vegyi ellenállás. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően az anyagot sikeresen használják különféle agresszív környezetben.
Hibák
Érdemes megjegyezni, hogy a polikarbonát csak akkor rendelkezik a fenti előnyök mindegyikével, ha az azt alkotó makromolekulák molekulatömege meghaladja a 25 000-et. Ellenkező esetbennagyon törékeny és sokkal alacsonyabb olvadáspontú. A technológia megsértésével gyártott polikarbonát meglehetősen nagy számú, csökkentett molekulatömegű molekulát tartalmazhat, ami negatívan befolyásolja szilárdsági és teljesítményjellemzőit.
A polikarbonátok másik jelentős hátránya az ultraibolya sugárzással szembeni alacsony ellenállás. Ma azonban léteznek olyan technológiák, amelyek megvédhetik a polimert az UV-sugárzásnak való közvetlen kitettségtől. Ez általában védőfóliákkal történik, amelyeket a termék gyártási szakaszában a polikarbonáthoz olvasztottak. Egy másik korlátozó tényező a polikarbonát használatában a nagy hőtágulása.
Fizikai és mechanikai tulajdonságok
- Törésmutató - 1,5850.
- Sűrűség (25°C-on) - 1,20g/cm3.
- Üvegesedési hőmérséklet - 150 °C.
- Lágyulási hőmérséklet 220-230 °C.
- Bomlási hőmérséklet >320 °C.
- Fagyállóság, °C < -100
- Szakítószilárdság - 65-70 MPa.
- Hajlítószilárdság - 95 MPa.
- Fajlagos hőkapacitás - 1090-1255J/(g K).
- A hővezetőképesség 0,20 W/(m K).
- Lineáris hőtágulási együttható -1(5-6) 10-5 °C.
- Brinell keménység - (784-980) 105 Pa.
Celláris és monolit polikarbonát
A cellás polikarbonát több réteg műanyagból álló panel, amelyek között hosszanti bordák vannakmerevség. Egy ilyen levél homályosan hasonlít egy méhsejtre, amelyről a nevét kapta. Az ilyen lemezek hideg állapotban könnyen hajlíthatók, elérve a lehető legkisebb hajlítási sugarat. A cellás polikarbonátot leggyakrabban dekoratív válaszfalak és átlátszó tetők építésére használják.
A monolit polikarbonát nagyobb ütésállósággal és átlátszósággal rendelkezik. Jelentős előnye a monolit polikarbonát nagy hőállósága, az olvadáspont meglehetősen magas, ami lehetővé teszi, hogy félelem nélkül használható legyen 120 ° C-ot elérő hőmérsékleten. Egy másik fontos tulajdonsága a fagyállóság, amely lehetővé teszi az ilyen típusú műanyagból készült termékek használatát mínusz 50 °C hőmérsékletig.
Polikarbonát használata
Építés. Nagy átlátszóságának és könnyűségének köszönhetően a polikarbonát segíti az építészeket legmerészebb projektjeik megvalósításában. Ugyanakkor a szerkezet tömege a hagyományosan használt üveghez viszonyítva jelentősen csökkentheti az alapok terhelését, és ezáltal anyagmegtakarítást is eredményezhet. Sőt, a polikarbonát hőszigetelő tulajdonságokkal is rendelkezik, ha már sejtes változatosságáról beszélünk. Átlátszó szerkezetek készítésére használják uszodák és stadionok, parkolók és szupermarketek, épületek és télikertek közötti átmenetekhez. Ez az anyag a kertészek körében is népszerű. Egyre gyakrabban használnak polikarbonátot üvegházakhoz. Olvadáspontja a legmelegebb nyáron is lényegesen magasabb, mint a légköré, ezért jelentősa naphő nem károsíthatja ezt a polimert
- Elektronika. A laptopok, okostelefonok, lejátszók, otthoni számítógépek és sok más tokok és védőbevonatok polikarbonátból készülnek. Ennek a polimernek köszönhetően az érintőképernyős technológia tömegeket tudott elérni. Biometrikus útlevelek készítésére használják.
- Reklám. A polikarbonátot könnyű szerkezetek, cégtáblák, eredményjelző táblák, háromdimenziós betűk és még sok más készítésére használják. Mindeznek nagyon bonyolult, rendkívüli formái lehetnek. Monolit műanyag lapjaikat reklámszerkezetek vandál elleni védelmére is használják.
- Optikai lemezek. Az 1980-as évek óta polikarbonátot használnak CD-k hátlapjának elkészítésére. Manapság nagy kapacitású DVD-k készítésére is használják.
- Gépjármű- és repülőgépipar. A repülőgépek építéséhez hagyományosan a legújabb anyagokat használják, amelyek nagy szilárdsággal és könnyűséggel rendelkeznek, ami a polikarbonátra is jellemző. Vadászok pilótafülkéinek kupoláit, űrhajósok és pilóták sisakjának üvegét készítik belőle. Az autóknál a polikarbonátot nem csak üveghez, hanem fényszórókhoz és napfénytetőhöz is használják.
- Orvostudomány. A polikarbonát nagyon fontos alkalmazási területévé vált az orvosi műszerek gyártása. Ez az anyag olyan előnyei miatt vált lehetségessé, mint a nem toxicitás és a magas biokompatibilitás, valamint a szervezet immunválaszának hiánya erre a műanyagra. Erősségének és átlátszóságának köszönhetően pedig felvette a versenyt az üveg- és fémötvözetekkel. termékek és berendezések,Az ebből az anyagból készült anyagok az emberi test szöveteinek és folyadékainak monitorozására szolgálnak. Ezenkívül a polikarbonátok magas olvadáspontja lehetővé teszi, hogy a legmodernebb sterilizálási módszereknek – hőnek, sugárzásnak, UV sugárzásnak – ki legyenek téve.
- Optika. A 2000-es években polikarbonát lencséket kezdtek gyártani ipari védőszemüvegekhez, amelyek védték a szemet a különféle munkák során. Az ilyen termékek több tucatszor erősebbek, mint más műanyag lencsék, ütés esetén nem oszlatnak szét szilánkokat, még nehezebb megkarcolni őket. Fokozatosan a polikarbonátot használták a mindennapi szemüveglencsékhez is. Biztonsági tulajdonságaik miatt az ilyen lencséket gyakran használják gyermekszemüvegekhez, motoros sisakszemüvegekhez.
- Egyéb területek. Mára a polikarbonát olyan szilárdan beépült életünkbe, hogy nemcsak a nagyvárosok, hanem a távoli falvak lakói is naponta találkoznak olyan termékekkel, amelyeknek ez a műanyag is része. Golyóstollak, zseblámpák, számítógépes egerek, vasalók és vízforralók, borosüveg dugók, bútoralkatrészek, ivófolyadék tartályok, sőt csomagolófólia is készül belőle.
