Поликарбонатът е синтетичен полимер по отношение на химията, може да се счита за сложен полиестер от въглеродна киселина и феноли. Както знаете, солите на въглеродната киселина се наричат карбонати, откъдето идва и името на популярния днес полимер, образуван от две части - поли (което означава много) и карбонат.
Малко химия
Поликарбонатната макромолекула има линейна структура. Най-общо формулата му може да бъде написана по следния начин:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
В зависимост от вида на заместителя R, всички поликарбонати могат да бъдат разделени на ароматни, мастно-ароматни и алифатни. Най-използваната от тях днес е първата група. Търговските наименования на ароматните поликарбонати могат да бъдат различни, но те са обединени от сходни стойности на физични и механични параметри, като висока пропускливост на светлина, ниско специфично тегло, относително висока точка на топене. Поликарбонатите с тези свойства съдържат много бензолови пръстени (ароматни заместители).
Предимства на поликарбонатите
- Сила. Едно от най-известните свойства и значително предимство на поликарбоната е неговата висока устойчивост на механични удари.
- Прозрачност. Благодарение на високото си пропускане на светлина, поликарбонатите успешно заменят силикатното стъкло в много области на живота и производството, тъй като имат и относително ниско тегло.
- Термична устойчивост. Стойностите на температурите на топене (омекване) на поликарбонатите се различават малко една от друга в зависимост от структурните особености на макромолекулата, но като правило надвишават 200 °C.
- Термопластичност. Поликарбонатът е вид полимер, който може да се претопява многократно. В същото време, след втвърдяване, той ще възстанови свойствата си.
- Устойчивост. Поради предишното свойство, продуктите от поликарбонат могат да се рециклират.
- Пожарна безопасност. Температурата на запалване значително надвишава точката на топене на поликарбоната, тя е около 570 ° C.
- Химична устойчивост. Благодарение на това свойство материалът се използва успешно в различни агресивни среди.
Недостатъци
Заслужава да се отбележи, че поликарбонатът има всички изброени по-горе предимства само ако съставните му макромолекули имат молекулно тегло над 25 000. В противен случай тоймного крехък и има много по-ниска точка на топене. Поликарбонатът, произведен в нарушение на технологията, може да съдържа доста голям брой молекули с намалено молекулно тегло, което се отразява негативно на неговата якост и характеристики.
Друг съществен недостатък на поликарбонатите е тяхната ниска устойчивост на ултравиолетово лъчение. Днес обаче има технологии, които могат да предпазят полимера от директно излагане на UV лъчи. Това обикновено се прави със защитни филми, които се залепват към поликарбоната по време на производствената фаза на продукта. Друг ограничаващ фактор при използването на поликарбонат е неговото високо топлинно разширение.
Физични и механични свойства
- Индекс на пречупване - 1,5850.
- Плътност (при 25° C) - 1,20 g/cm3.
- Температура на стъклен преход - 150 °C.
- Температура на омекване 220-230 °C.
- Температура на разлагане >320 °C.
- Устойчивост на замръзване, °C < -100
- Якост на опън - 65-70 MPa.
- Якост на огъване - 95 MPa.
- Специфичен топлинен капацитет - 1090-1255J/(g K).
- Топлопроводимостта е 0,20 W/(mK).
- Коефициент на термично линейно разширение -1(5-6) 10-5 °C.
- Твърдост по Бринел - (784-980) 105 Pa.
Клетъчен и монолитен поликарбонат
Клетъчният поликарбонат е панел от няколко слоя пластмаса, между които има надлъжни ребратвърдост. В контекста на такъв лист смътно прилича на пчелна пита, за което получи името си. Такива листове могат лесно да се огъват в студено състояние, достигайки възможно най-малкия радиус на огъване. Клетъчният поликарбонат най-често се използва за изграждане на декоративни прегради и изграждане на прозрачни покриви.
Монолитният поликарбонат има по-висока устойчивост на удар и прозрачност. Значително предимство е високата устойчивост на топлина на монолитния поликарбонат, точката на топене е доста висока, което позволява да се използва без страх при температури, достигащи 120 ° C. Друго важно свойство е устойчивостта на замръзване, което позволява използването на продукти от този вид пластмаса при температури до минус 50°C.
Използване на поликарбонат
Строителство. Благодарение на своята висока прозрачност и лекота, поликарбонатът помага на архитектите да реализират най-смелите си проекти. В същото време теглото на конструкцията, спрямо традиционно използваното стъкло, може значително да намали натоварването на основите и следователно да спести материали. Освен това поликарбонатът има и топлоизолационни свойства, ако говорим за неговата клетъчна разновидност. Използва се за направата на полупрозрачни конструкции за басейни и стадиони, паркинги и супермаркети, преходи между сгради и зимни градини. Този материал е популярен и сред градинарите. Все по-често поликарбонатът се използва за оранжерии. Неговата точка на топене е значително по-висока от атмосферната дори през най-горещото лято и следователно значителнаслънчевата топлина не може да навреди на този полимер
- Електроника. Калъфи и защитни покрития за лаптопи, смартфони, плейъри, домашни компютри и много други са изработени от поликарбонат. Благодарение на този полимер технологията на сензорния екран успя да достигне до масите. Използва се за производство на биометрични паспорти.
- Реклама. Поликарбонатът се използва за създаване на леки конструкции, табели, табла, триизмерни букви и много други. Всичко това може да има много сложни необикновени форми. Също така, техните листове от монолитна пластмаса се използват за направата на антивандална защита на рекламни конструкции.
- Оптични дискове. От 80-те години на миналия век поликарбонатът се използва за създаване на подложка на компактдискове. Днес се използва и за създаване на DVD дискове с голям капацитет.
- Автомобилна и самолетна индустрия. За конструкцията на самолети традиционно се използват най-новите материали, които имат висока якост и лекота, което е характерно и за поликарбоната. Използва се за направата на куполи на кабините на изтребителите и стъкло за шлемовете на астронавтите и пилотите. За автомобилите поликарбонатът се използва не само за стъкло, но и за фарове и люкове.
- Медицина. Много важна област на приложение на поликарбоната се превърна в производството на медицински инструменти. Това стана възможно благодарение на такива предимства на материала като нетоксичност и висока биосъвместимост, както и липсата на имунен отговор на тялото към тази пластмаса. И благодарение на своята здравина и прозрачност, той се конкурира със стъкло и метални сплави. продукти и оборудване,направени с помощта на този материал се използват за наблюдение на тъканите и течностите на човешкото тяло. В допълнение, високите температури на топене на поликарбонатите позволяват те да бъдат подложени на най-модерните методи за стерилизация - топлина, радиация, UV лъчи.
- Оптика. През 2000-те години започват да се правят поликарбонатни лещи за индустриални защитни очила, които предпазват очите при различни работи. Такива продукти са десетки пъти по-здрави от други пластмасови лещи, в случай на удар по тях, те не разпространяват фрагменти, дори са по-трудни за надраскване. Постепенно поликарбонатът се използва и за ежедневни лещи за очила. Поради своите качества за безопасност, такива лещи много често се използват за детски очила, очила за мотоциклетни каски.
- Други райони. Днес поликарбонатът се е наложил толкова здраво в нашия живот, че жителите не само на мегаполисите, но и на отдалечени села, ежедневно се сблъскват с продукти, от които тази пластмаса е част. От него се изработват химикалки, фенерчета, компютърни мишки, ютии и чайници, тапи за бутилки вино, части за мебели, контейнери за течности за пиене и дори опаковъчно фолио.
