Polykarbonaatti on kemiallisesti synteettinen polymeeri, sitä voidaan pitää hiilihapon ja fenolien monimutkaisena polyesterinä. Kuten tiedät, hiilihapon suoloja kutsutaan karbonaateiksi, mistä johtuu nykyään suositun polymeerin nimi, joka muodostuu kahdesta osasta - poly(mikä tarkoittaa paljon) ja karbonaatti.
Hieman kemiaa
Polykarbonaattimakromolekyylillä on lineaarinen rakenne. Yleensä sen kaava voidaan kirjoittaa seuraavasti:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
Riippuen substituentin R tyypistä, kaikki polykarbonaatit voidaan jakaa aromaattisiin, rasva-aromaattisiin ja alifaattisiin. Nykyään eniten käytetty niistä on ensimmäinen ryhmä. Aromaattisten polykarbonaattien kauppanimet voivat olla erilaisia, mutta niitä yhdistävät samanlaiset fysikaalisten ja mekaanisten parametrien arvot, kuten korkea valonläpäisy, alhainen ominaispaino, suhteellisen korkea sulamispiste. Nämä ominaisuudet omaavat polykarbonaatit sisältävät monia bentseenirenkaita (aromaattisia substituentteja).
Polykarbonaattien edut
- Voima. Yksi polykarbonaatin tunnetuimmista ominaisuuksista ja merkittävimmistä eduista on sen korkea kestävyys mekaanisia iskuja vastaan.
- Läpinäkyvyys. Korkean valonläpäisynsä ansiosta polykarbonaatit ovat menestyksekkäästi korvanneet silikaattilasin monilla elämän ja tuotannon aloilla, koska niillä on myös suhteellisen pieni paino.
- Lämpövastus. Polykarbonaattien sulamis- (pehmenemis-) lämpötilojen arvot eroavat jonkin verran toisistaan riippuen makromolekyylin rakenteellisista ominaisuuksista, mutta pääsääntöisesti ylittää 200 °C.
- Termoplastisuus. Polykarbonaatti on eräänlainen polymeeri, joka voidaan sulattaa uudelleen monta kertaa. Samalla se palauttaa ominaisuutensa kovettumisen jälkeen.
- Kestävä kehitys. Edellisen ominaisuuden vuoksi polykarbonaattituotteet voidaan kierrättää.
- Paloturvallisuus. Syttymislämpötila ylittää merkittävästi polykarbonaatin sulamispisteen, se on noin 570 °C.
- Kemiallinen kestävyys. Tämän ominaisuuden ansiosta materiaalia käytetään menestyksekkäästi erilaisissa aggressiivisissa ympäristöissä.
Epäkohdat
On syytä huomata, että polykarbonaatilla on kaikki edellä mainitut edut vain, jos sen muodostavien makromolekyylien molekyylipaino on yli 25 000. Muuten seerittäin hauras ja sen sulamispiste on paljon alhaisempi. Teknologian vastaisesti valmistettu polykarbonaatti voi sisältää melko suuren määrän molekyylejä, joiden molekyylipaino on pienempi, mikä vaikuttaa negatiivisesti sen lujuuteen ja suorituskykyominaisuuksiin.
Toinen polykarbonaattien merkittävä haittapuoli on niiden alhainen kestävyys ultraviolettisäteilyä vastaan. Nykyään on kuitenkin olemassa tekniikoita, jotka voivat suojata polymeeriä suor alta altistumiselta UV-säteille. Tämä tehdään yleensä suojakalvoilla, jotka sulatetaan polykarbonaattiin tuotteen valmistusvaiheessa. Toinen polykarbonaatin käyttöä rajoittava tekijä on sen suuri lämpölaajeneminen.
Fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet
- Taitekerroin - 1,5850.
- Tiheys (25 °C:ssa) - 1,20 g/cm3.
- Lasittumislämpötila - 150 °C.
- Pehmennyslämpötila 220-230 °C.
- Hajoamislämpötila >320 °C.
- Jäätymisenkestävyys, °C < -100
- Vetolujuus - 65-70 MPa.
- Taivutuslujuus - 95 MPa.
- Ominaislämpökapasiteetti - 1090-1255J/(g K).
- Lämmönjohtavuus on 0,20 W/(m K).
- Lineaarinen lämpölaajenemiskerroin -1(5-6) 10-5 °C.
- Brinell-kovuus - (784-980) 105 Pa.
Huono- ja monoliittinen polykarbonaatti
Solupolykarbonaatti on useista muovikerroksista koostuva paneeli, joiden välissä on pitkittäisiä ripojajäykkyys. Tällaisen lehden yhteydessä se muistuttaa epämääräisesti hunajakennoa, josta se sai nimensä. Tällaisia levyjä voidaan helposti taivuttaa kylmässä tilassa, jolloin saavutetaan pienin mahdollinen taivutussäde. Solupolykarbonaattia käytetään useimmiten koristeellisten väliseinien ja läpinäkyvien kattojen rakentamiseen.
Monoliittisella polykarbonaatilla on parempi iskunkestävyys ja läpinäkyvyys. Merkittävä etu on monoliittisen polykarbonaatin korkea lämmönkestävyys, sulamispiste on melko korkea, mikä mahdollistaa sen käytön ilman pelkoa 120 ° C:n lämpötiloissa. Toinen sen tärkeä ominaisuus on pakkasenkestävyys, joka mahdollistaa tämän tyyppisten muovien tuotteiden käytön miinus 50 °C:n lämpötiloissa.
Polykarbonaatin käyttö
Rakennus. Korkean läpinäkyvyytensä ja keveytensä ansiosta polykarbonaatti auttaa arkkitehtejä toteuttamaan rohkeimmatkin projektinsa. Samanaikaisesti rakenteen paino verrattuna perinteisesti käytettyyn lasiin voi merkittävästi vähentää perustuksiin kohdistuvaa kuormitusta ja siten säästää materiaaleja. Lisäksi polykarbonaatilla on myös lämmöneristysominaisuuksia, jos puhumme sen soluvalikoimasta. Siitä valmistetaan läpikuultavia rakenteita uima- altaille ja stadioneille, parkkipaikoille ja supermarketeille, rakennusten ja talvipuutarhojen välisiin siirtymäkohtiin. Tämä materiaali on suosittu myös puutarhureiden keskuudessa. Kasvihuoneissa käytetään yhä enemmän polykarbonaattia. Sen sulamispiste on selvästi ilmakehän sulamispiste kuumimmankin kesän aikana ja siksi merkittäväaurinkolämpö ei voi vahingoittaa tätä polymeeriä
- Elektroniikka. Kannettavien tietokoneiden, älypuhelimien, soittimien, kotitietokoneiden ja monien muiden kotelot ja suojapinnoitteet on valmistettu polykarbonaatista. Tämän polymeerin ansiosta kosketusnäyttötekniikka pystyi tavoittamaan massoja. Sitä käytetään biometristen passien tuottamiseen.
- Mainonta. Polykarbonaattia käytetään kevyiden rakenteiden, kylttien, tulostaulujen, kolmiulotteisten kirjainten ja monien muiden luomiseen. Kaikella tällä voi olla hyvin monimutkaisia ja poikkeuksellisia muotoja. Lisäksi niiden monoliittisia muovilevyjä käytetään mainosrakenteiden ilkiv altasuojaukseen.
- Optiset levyt. 1980-luvulta lähtien polykarbonaattia on käytetty CD-levyjen taustana. Nykyään sitä käytetään myös suurikapasiteettisten DVD-levyjen valmistukseen.
- Auto- ja lentokoneteollisuus. Lentokoneiden rakentamiseen käytetään perinteisesti uusimpia materiaaleja, joilla on korkea lujuus ja keveys, mikä on ominaista myös polykarbonaatille. Siitä valmistetaan hävittäjien ohjaamoiden kupuja ja lasia astronautien ja lentäjien kypäriin. Autoissa polykarbonaattia käytetään lasin lisäksi myös ajovaloissa ja kattoluukuissa.
- Lääketiede. Erittäin tärkeäksi polykarbonaatin käyttöalueeksi on tullut lääketieteellisten instrumenttien valmistus. Tämä tuli mahdolliseksi materiaalin sellaisista eduista kuin myrkyttömyys ja korkea bioyhteensopivuus sekä kehon immuunivasteen puuttuminen tälle muoville. Ja lujuutensa ja läpinäkyvyytensä ansiosta se kilpaili lasin ja metalliseosten kanssa. tuotteet ja laitteet,Tästä materiaalista valmistettuja käytetään seuraamaan ihmiskehon kudoksia ja nesteitä. Lisäksi polykarbonaattien korkeat sulamislämpötilat mahdollistavat nykyaikaisimpien sterilointimenetelmien - lämmön, säteilyn, UV-säteiden - altistamisen.
- Optiikka. 2000-luvulla teollisuuden suojalaseihin alettiin valmistaa polykarbonaattilinssejä, jotka suojasivat silmiä erilaisten töiden aikana. Tällaiset tuotteet ovat kymmeniä kertoja vahvempia kuin muut muovilinssit, niihin osuessaan ne eivät levitä sirpaleita, vaan niitä on vielä vaikeampi naarmuttaa. Vähitellen polykarbonaattia käytettiin myös jokapäiväisiin silmälasilinsseihin. Turvallisuusominaisuuksiensa vuoksi tällaisia linssejä käytetään hyvin usein lastenlaseissa, moottoripyöräilykypärälaseissa.
- Muut alueet. Nykyään polykarbonaatti on vakiintunut elämäämme niin vahvasti, että megakaupunkien, mutta myös syrjäisten kylien asukkaat kohtaavat päivittäin tuotteita, joihin tämä muovi kuuluu. Siitä valmistetaan kuulakärkikyniä, taskulamppuja, tietokonehiiriä, silitysrautoja ja vedenkeittimiä, viinipullojen korkkeja, huonekalujen osia, juomanestesäiliöitä ja jopa pakkauskalvoja.
