ПоликарбонатыВ мировом производстве и потреблении конструкционных материалов доля пластмасс продолжает увеличиваться. По своим техническим характеристикам (прочность, коррозионная стойкость, легкость и др.) они успешно конкурируют, в первую очередь с металлом и стеклом в производстве автомобилей, предметов бытового потребления, электронной/электротехнической промышленности. Поликарбонаты - линейные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных фенолов. В зависимости от природы, поликарбонаты могут быть алифатическими, жирноароматическими и ароматическими. Практическое значение получили только ароматические поликарбонаты. Поликарбонаты относятся к аморфным, инженерным пластикам. Композиции на его основе – к специальным полимерам. Таблица Физико-химические свойства поликарбонатов | Свойства | Единица измерения | Значение | Плотность | кг/м3 | 1200 | Разрушающее напряжение,. при: | МГТа | | - растяжении | | 58-78 | - изгибе | | 80-110 | - сжатии | | 80-90 | Относительное удлинение при разрыве, | % | 90 | Ударная вязкость | кДж/м2 | 120-140 | Твердость по Бринеллю | МПа | 110-160 | Теплостойкость по Мартенсу | °С | 115-130 | Диэлектрическая проницаемость при 106 | | 2,6 | Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц, х104 | | 8*10-3 | Электрическая прочность | МВ/м | 18-22 |
Термические, оптические, механические свойства поликарбонатов Обладают высокой жесткостью и прочностью в сочетании с очень высокой стойкостью к ударным воздействиям в том числе при повышенной и пониженной температуре. Поликарбонаты оптически прозрачны, морозостойки. Поликарбонаты выдерживают кратковременный нагрев до 153 о С (PC-HT - до 160-220 о С). Выдерживает циклические перепады температур от -253 до +100 о С. Интервал температур длительной эксплуатации: от -100 до 115-130 о С. Температура стеклования: 140-155 о С (для PC-HT - до 220 о С). Химические свойства поликарбонатов Поликарбонаты самозатухают; растворяются в большинстве органических растворителей, например метиленхлориде, хлороформе, дихлорэтане. Устойчивы к действию кислот, растворов солей, окислителей. Не стоек к щелочам, концентрированным кислотам, органическим растворителям. Растворяются в метиленхлориде, дихлорэтане. Не стойки к действию УФ-излучения (падает ударопрочность, относительное удлинение), к длительному воздействию горячей воды. Биологически инертны. Подвергаются стерилизации. Склонен к гидролизу, требует хорошей сушки перед переработкой. Перерабатываются поликарбонаты всеми обычными для термопластов методами (например, литьём под давлением, экструзией, прессованием). Детали с высокими остаточными напряжениями легко растрескиваются при действии бензина, масел. Имеет высокую размерную стабильность, незначительное водопоглощение. Технологии производства поликарбонатов В промышленности поликарбонаты получают методом: - поликонденсации - метод синтеза полимеров, основанный на реакциях замещения взаимодействующих между собой мономеров и/или олигомеров и сопровождается выделением побочных низкомолекулярных соединении; - переэтерификацией (общее название процессов алкоголиза, ацидолиза и двойного обмена сложных эфиров) диарилкарбонатов (например, дифенилкарбоната) ароматическими диоксисоединениями (нефосгенный способ). В качестве диоксисоединения используют главным образом 2,2-бис-(4-оксифенил) пропан (диан, бисфенол А). До настоящего времени основным промышленным способом производства поликарбонатов остается способ, основанный на межфазной поликонденсации. По этой технологии производится более 80% поликарбоната в мире. Отечественная технология также основана на межфазной поликонденсации бисфенола А с фосгеном. Данный метод заключается во взаимодействии динатриевой соли бисфенола А и фосгена в присутствии оснований. Взаимодействие практически необратимо. Данный метод имеет существенные недостатки, связанные с высокой токсичностью реагента, образованием побочных продуктов и необходимостью проведения тщательной очистки образующегося полимера от исходных реагентов и побочных продуктов. Новейшие технологии ориентируются на нефосгенный способ выпуска. Данный метод основан на взаимодействии дифенилолпропана и диметилового эфира угольной кислоты (ДМУК). Использование ДМУК дает возможность перевести технологический процесс получения ПК из жидкой фазы в расплав, избавиться от экологически опасного фосгена и значительно увеличить объемы производства. По всем показателям, кроме энергетических затрат, бесфосгенный метод превосходит традиционный. Однако к числу недостатков нетрадиционной технологии относится побочное выделение анизола, который не находит применения, поскольку его мировое потребление меньше 7 тыс. тонн, и материал отправляется на сжигание. Кроме того, по бесфосгенной технологии нельзя получить ряд марок поликарбоната, в частности, высокомолекулярный поликарбонат и сополимеры на основе поликарбоната. Специализация переработки поликарбонатов Различают следующие типы специализации переработки поликарбонатов: Ø 125-640 мкм – пленка из поликарбонатов; Ø 1-35 мм – листы ПК; Ø применение непосредственно ПК-грануляра Пленка из поликарбонатов Это пленка обладает следующими характеристиками: размерная стабильность; не рвущаяся; нескользящая; устойчивая к механическому повреждению; долговечная; стойкость к химическим и бытовым чистящим средствам; прозрачность материала, минимальное помутнение и пожелтение; восприимчивость к тиснению. В зависимости от требований заказчика применяются прозрачные (полированные), полупрозрачные и матовые пленки различной толщины, имеющие различную степень устойчивости к температурам и агрессивным средам. Используется пленка в качестве материала для печати на следующих рынках: панели приборов (автомобили и т.п.), панели приборов для бытовой техники, шильды, этикетки/маркировки продукции. Поликарбонатная пленка может также использоваться для производства мембранных клавиатур, информационных табличек промышленного применения, для ламинирования ковриков для мышек, а также как защитная плёнка фотографических и печатных изображений, для рабочих поверхностей, металлических полок, дисплеей и т.д. Пленки поликарбонатов применяются в качестве диэлектрика конденсатора, как светоотражающий материал для дорожных знаков, номерных знаков автомобилей. Также пленки ПК используются в рекламных материалах: в качестве лицевой стороны световых коробов, в качестве элемента для напольной графики и др. Листы из поликарбонатов В данную группу входит монолитный, сотовый (структурированный, ячеистый) и профилированный (гофрированный) поликарбонат. Монолитный поликарбонат (толщина от 1 до 12 мм.) Благодаря своей высокой ударной прочности в сочетании с хорошими оптическими свойствами, главным образом, используется как защитное остекление (жилых и промышленных зданий, спортивных сооружений, объектов сельскохозяйственного назначения, больниц, магазинов, крытых автостоянок, а также при изготовлении защитных экранов, щитов и ограждений для служб правопорядка). Он является идеальным материалом для элементов криволинейной формы, которые получают путем горячего формования. Однако, в горизонтальных перекрытиях сегодня его используют реже. В первую очередь это связано с его стоимостью, которая значительно выше стоимости сотового поликарбоната – более популярного строительного материала. К тому же этот материал не обеспечивает такой теплоизоляции, как сотовый. Структурированный поликарбонат (толщина от 4 до 35 мм.) Представляет собой светопрозрачные панели, слои которых соединены продольными ребрами жесткости. Панели сотового поликарбоната обладают высокой степенью прозрачности. В зависимости от толщины они пропускают до 88% видимой части светового спектра, что зачастую превышает светопропускание стандартных силикатных стекол. Светопропускание панели практически не снижается при долговременной эксплуатации на открытом воздухе. Жесткое ультрафиолетовое излучение практически не проходит сквозь панель. Кроме того, осуществляется защита отделочных материалов и предметов интерьера от выгорания. Ударная стойкость поликарбонатов, в зависимости от сравниваемых материалов, от 100 до 200 раз выше, чем у обычного стекла, и в 8-10 раз - чем у акрила (оргстекла). Воздушная прослойка в панелях сотового поликарбоната - великолепный теплоизолятор. Даже самые тонкие панели (4 мм) почти в два раза превосходят по степени теплоизоляции простое остекление. При этом экономия энергии достигает 30% по сравнению с традиционным остеклением. Гибкость листов делает их идеальным материалом для покрытия сооружений сложной геометрической формы. Благодаря высокой вязкости поликарбонат поддается изгибу даже в холодном состоянии - он гнется вдоль сот без термообработки, что значительно снижает стоимость сооружения. Ячеистый поликарбонат воспламеняется только в открытом огне и является самозатухающим материалом. Профилированный поликарбонат Производится в виде листов с различным профилем волны: в виде трапеции и гладкой волны. Материал может использоваться в качестве основного кровельного или стенового, для изготовления пристроек, садовых навесов, купольных сводов, изгородей, кровли и стен теплиц, оранжерей, навесов над летними кафе и зонами отдыха, для перекрытия автостоянок, рынков, световых фонарей и т.д. Имеет широкий температурный диапазон применения - 40°С +120°С. Профилированные панели поликарбонат имеют светопропускание 90%, антиконденсатное покрытие (ANTI-FOG), которое предотвращает образование капель воды на внутренней стороне панели. Основные отрасли – потребители поликарбонатов Изобретенный в конце XIX века, поликарбонат сначала нашел применение в электротехнике благодаря хорошим электроизоляционным свойствам. Но в дальнейшем его стали использовать во многих областях, где необходимы были такие качества поликарбонатов, как высокая прозрачность, стойкость к нагрузкам и ударам, высокая стойкость к кислотам и щелочам, теплостойкость, температурная стабильность. Биологическая инертность позволила использовать поликарбонат в медицине. Применение поликарбонатов в строительстве С помощью поликарбонатов создают светопропускающее кровли, арочные перекрытия, козырьки, навесы, автобусные остановки, защитные шумоизоляционные экраны/стены; Парковки, велосипедные стоянки, пешеходные галереи и др. Также с применением ПК производят остекление зимних садов, спортивных сооружений, торговых центров, АЗС, бассейнов, заполнение офисных перегородок и др. Применение поликарбонатов в индустрии оптических носителей Поликарбонат широко применяется для производства как стандартных оптических носителей информации - компакт-дисков (аудио или ROM), так и для новейших разработок - CD-R, CD-RW, DVD, MO и PD. Применение поликарбонатов в системах связи, электротехнике и электронике Из поликарбонатов изготавливают детали электронных аппаратов и цветных телевизоров, каркасы для катушек, клемные панели, корпуса и крышки батарей, телефонные аппараты, корпуса электроинструментов, мобильных телефонов, конденсаторов, электроизоляторов, многоконтактные штепсельные разъемы, реле времени, аппаратуру для телесвязи и др. Также поликарбонатные пленки применяются для защиты панели приборов в бытовой технике, мембранных клавиатур и др. Другие области применения поликарбонатов Поликарбонат применяется для изготовления светотехнических деталей светофильтров, светорассеивающих колпаков, панелей шахтных светильников, дорожной сигнализации, фонарей, телефонных дисков. Из ПК изготавливают корпуса киносъемочных камер, фотокамер и биноклей. Также ПК применяется в автомобильной промышленности – для изготовления фар, автостекл и др. В оптике ПК используется для изготовления линз. В рекламной деятельности поликарбонатная пленка применяется в качестве лицевой стороны световых коробов, элемента для напольной графики и др. Марки поликарбонатов Литьевые марки поликарбонатов Литьевые марки поликарбонатов предназначены для формования изделий методом литья под давлением. Данный метод заключается в подогреве поликарбоната и доведении его таким образом до пластического состояния, а затем - введении при соответствующем давлении (зависящим от формы готового изделия) пластмассы в пластичном состоянии в форму пресса, где материал приобретает конфигурацию внутренней полости формы и затвердевает. Этим методом получают изделия массой от нескольких граммов до нескольких килограммов с толщиной стенок 1-20 мм (чаще 3-6 мм). Для осуществления литья под давлением применяют плунжерные или шнековые литьевые машины, на которых устанавливаются литьевые формы различной конструкции. Процесс литья под давлением является способом массового производства. В зависимости от формованных изделий, от формы и габаритов, этот процесс может быть выгодным в случае производства от нескольких сот тысяч до нескольких десятков миллионов единичных штук в год. В настоящее время способом литья под давлением перерабатывается 80% производимого поликарбоната в мире. По свойствам, присущим тем или иным литьевым маркам поликарбонатов, можно выделить стандартные, специальные, а также оптические литьевые марки. Стандартные литьевые марки – могут обладать термостойкостью, стойкостью к УФ. Некоторые марки, относящиеся к данной категории, могут иметь разрешение для контактов с пищевыми продуктами, медицинскими препаратами, с паром.Применение: кухонные комбайны, контейнеры для жидкости, формы для шоколада, упаковочные применения. Специальные литьевые марки – данные марки могут обладать устойчивостью к гамма-излучению (для медицинского оборудования), отражающей способностью (отражатели в автооптике), химической стойкостью (для химического оборудования) и др. Оптические литьевые марки – обладают высоким светопропусканием, УФ стабильностью, могут обладать как высокой, так и средней текучестью (для производства оптических элементов, автооптики, очков). Кроме того некоторые марки сочетают и адгезию к износостойким покрытиям типа силиконовых (для производства автооптики, ж/д- светофоров и семафоров и другого важного светового оборудования). Также в данной категории выпускаются марки с УФ-фильтром для производства очков и линз. Кроме того, к данной категории литьевых марок поликарбонатов относится оптические марки, разработанные для удовлетворения спроса современной индустрии оптических носителей на универсальный материал для производства как стандартных компакт-дисков (аудио или ROM), так и для новейших разработок - CD-R, CD-RW, DVD, MO и PD. В ряде литьевых марок поликарбонатов отдельно можно выделить марки, предназначенные для выдувного литья. Экструзионные марки поликарбонатов Экструзионные марки поликарбонатов применяются для выпуска пленок, профилей, листов. Для формирования данной продукции из поликарбонатов используется метод экструзии, заключающийся в подготовке расплава в экструдере и придания экструдату той или иной формы посредством продавливания его через формующие головки соответствующей конструкции с последующими охлаждением, калиброванием и т. д. Для этого используют шнековые, или червячные, экструдеры. В настоящее время способом экструзии перерабатывается около 20% производимого поликарбоната в мире. Производителями экструзионных марок поликарбонатов в зависимости от присущих им свойств и конечного назначения, могут выделяться стандартные экструзионные марки поликарбонатов и специальные экструзионные марки. Стандартные экструзионные марки – обладают свойствами присущими поликарбонату, и используется для производства всех экструзионных изделий из поликарбонатов. При этом основное использование изделий из данных марок поликарбонатов – внутренняя отделка (транспорта, помещений). Специальные экструзионные марки – обладают погодостойкостью, высокой УФ -стойкость. Основное использование экструзионных изделий из поликарбонатов данных марок – наружные детали сооружений. Экструзионно-литьевые марки поликарбонатов Данные марки поликарбонатов могут быть использованы как для формирования изделий литьем под давлением, так для производства пленки, листов и профилей методом экструзии. Отдельно следует выделить специальные марки поликарбонатов, предназначенные как для выдувного литья под давлением, так и для профильной экструзии. Применение: выдувные бутылки, осветительные шары, структурные листы и др. |
