Поликарбонат.

поликарбонат что такое поликарбонат Прозрачность, превосходная прочность, термостабильность и очень хорошая стабильность размеров делают поликарбонат одним из наиболее широко используемых инженерных термопластов. Компакт-диски, защитные экраны, антивандальное остекление, детские бутылочки для кормления, электрические компоненты, защитные каски и линзы налобных фонарей — все это произведено из поликарбоната.

История открытия и получение поликарбоната.

Открытие поликарбоната восходит к 1898 году, когда Эйнхорн, немецкий химик, наблюдал образование нерастворимого, неплавкого твердого вещества, пытаясь получить циклические карбонаты путем взаимодействия гидрохинона с фосгеном. В 1902 году Бишофф и Хеденстрем получили аналогичный сшитый высокомолекулярный поликарбонат. Однако только в 1953 году лаборатории Bayer произвели линейный термопластичный поликарбонат с высокой молекулярной массой. В 1957 г. Bayer и General Electric объявили о независимой разработке ПК, а летом 1960 г. обе компании начали коммерческое производство. Сегодня поликарбонат производит большое количество фирм, каждая из которых обычно имеет свой собственный производственный процесс и уникальную формулу. Торговые наименования включают хорошо известные варианты (или «смолы»), такие как Lexan® от SABIC или Makrolon® от Bayer MaterialScience .

Поликарбонат производится реакцией полимеризации между бисфенолом А ( летучей жидкостью полученной путем конденсации фенола с ацетоном в кислых условиях) и фосгеном , высокореактивным и токсичным газом, полученным путем реакции монооксида углерода с хлором . Полученные полимеры (длинные, составные молекулы) состоят из повторяющихся звеньев, содержащих два ароматических (бензольных) кольца и связанных сложноэфирными (CO-O) группами:

поликарбонат

Свойства поликарбоната

Поликарбонаты представляют собой прочные, жесткие, твердые, прочные, прозрачные инженерные термопласты, которые могут сохранять жесткость до 140⁰C и ударную вязкость до -20⁰C или специальные марки даже ниже. Материал является аморфным (поэтому демонстрирует превосходные механические свойства и высокую размерную стабильность), термически устойчив до 135⁰C и относится к категории медленно горючих.

Поликарбонат можно обрабатывать литьем под давлением, экструзией, вакуумным формованием и другими способами.

Доступны различные промышленные сорта поликарбоната. Большинство из них называются общим названием (поликарбонат) и обычно различаются по количеству армирующего стекловолокна, которое они содержат, и по разнице в текучести расплава между ними. Некоторые поликарбонаты имеют такие добавки, как «стабилизаторы ультрафиолета», которые защищают материал от длительного воздействия солнца. Поликарбонат, пригодный для литья под давлением, может включать другие добавки, такие как смазки для форм, которые смазывают материал во время обработки. Готовый поликарбонат обычно продается в виде цилиндров, стержней или листов.

Прочность и высокая ударная вязкость. Поликарбонат обладает высокой прочностью, что делает его устойчивым к ударам и разрушениям, а также обеспечивает безопасность изделий требующих высокой надежности. Полимер имеет плотность 1,2 – 1,22 г/см³ , сохраняет ударную вязкость от 140⁰С и до -20⁰С.

Светопропускание и защита от УФ-излучения. Поликарбонат представляет собой чрезвычайно прозрачный пластик, который может пропускать более 90% света так же хорошо, как стекло. Листы поликарбоната доступны в широком диапазоне цветов оттенков. Поликарбонат является так же очень легким материалом. Поликарбонаты могут блокировать ультрафиолетовое излучение и обеспечивать 100% защиту от вредных УФ-лучей. Обладая аморфной структурой, ПК обладает превосходными оптическими свойствами. Показатель преломления прозрачного поликарбоната составляет 1,584.

Химическая стойкость. Поликарбонат проявляет хорошую химическую стойкость к разбавленным кислотам, алифатическим углеводородам и спиртам; умеренную химическую стойкость к маслам и жирам. Поликарбонат легко подвергается воздействию разбавленных щелочей, ароматических и галогенированных углеводородов. Производители рекомендуют чистить поликарбонатные листы определенными чистящими средствами, которые не влияют на его химическую природу. Поликарбонат чувствителен к абразивным щелочным чистящим средствам.

Теплостойкость . Обладая хорошей термостойкостью, поликарбонаты термически стабильны до 135°C. Дальнейшая термостойкость может быть улучшена путем добавления специальных добавок антипиренов без ущерба для свойств материала.

Применение поликарбоната

Поликарбонат широко используется как сам по себе так и в смесях из-за его превосходной совместимости с целым рядом полимеров. Типичные смеси включают поликарбонат модифицированный каучуком, улучшающий ударные свойства, смеси поликарбонат/ПБТ, которые позволяют сохранять ударную вязкость при более низких температурах и обладают улучшенной устойчивостью к топливу и атмосферным воздействиям. Среди наиболее значимых смесей — те, которые содержат АБС (акрилонитрил-бутадиен-стирол). Смеси поликарбонат/АБС обладают высокой текучестью расплава, очень высокой ударной вязкостью при низких температурах и улучшенной стойкостью к растрескиванию под напряжением по сравнению с чистым поликарбонатом.

Поликарбонат находит применение в автомобильной, стекольной, электронной промышленности, оптических носителях, медицине, освещении и бытовой технике.

Наибольшее применение поликарбоната приходится на рынок компакт-дисков и в строительстве для остекления. Остальная часть рынка состоит из электротехники и электроники, транспорта, бытовой техники, упаковки и другие виды использования : соединители, электрические бытовые приборы, мобильные телефоны, электрические зарядные устройства, приборные панели в автомобилях, внутренняя облицовка, детали бампера, кузова, садовая техника, мебель, спортивные товары, электроинструменты, товары для детей.

Переработка поликарбоната

С быстрым ростом производства и потребление поликарбонатов возникает проблема утилизации вышедших из потребления изделий из поликарбонатов. Одним из наиболее часто используемых и хорошо известных поликарбонатов является поли[2,2-бис (4-гидроксифенил) пропан карбонат], который в основном получают путем поликонденсации с использованием бисфенола А и диметилкарбоната (ДМК) в качестве сырья.

Отходы поликарбоната представляют опасность для окружающей среды , что обусловлено высокой токсичностью бисфенола А , образующегося при гидролизе поликарбоната. Утилизация отходов поликарбоната методом захоронения, который пока широко используют в разных странах для утилизации полимерных отходов, является экологически опасным так ка поликарбонат практически не подвергается биодеструкции и на полигонах ТБО отходы медленно разлагаются при протекании процессов гидролиза, фотодеструкции, химического разложения, сопровождающихся образованием токсичных веществ –фенолов, ароматических альдегидов, бензойной, фталевой кислоты и их эфиров.

Выбор метода утилизации ограничивается физико-химическими свойствами полимера. Механический рециклинг и вторичная переработка для поликарбонатов практически не применима, так как высокая температура плавления поликарбоната создает трудности при его обработки( температура плавления 230⁰С,термодеструкция поликарбоната протекает в интервале температур 270-320⁰С). Вторичная переработка поликарбоната сопровождается значительным снижением механических и оптических свойств получаемых материалов.

Другим способом утилизации полимерных отходов является сжигание. Однако сжигание поликарбоната будет сопровождаться выделением токсичных веществ, в том числе полиароматических летучих соединений, цианистых соединений, поэтому с учетом современных требований и принципов к созданию малоотходных производств разработка технологии сжигания отходов поликарбоната малоперспективна.

Перспективным способом переработки отходов поликарбоната является низкотемпературный пиролиз. Технологически процесс пиролиза осуществляют путем нагрева углеродсодержащих отходов до температур 450-550⁰С в специальных печах. Отсутствие кислорода способствует интенсивному протеканию процессов нагрева, плавления, испарения и термического разложения отходов- карбонизации. Малозольный карбонизат, образующийся при пиролизе поликарбонатов может быть использован в качестве топлива, а также подвергнут дополнительной обработке для получения пористых углеродных сорбентов. В настоящее время пиролиз является технологически и экологически эффективным методом переработки отходов поликарбоната.

Был также предложен способ утилизации отходов компакт-дисков из поликарбоната путем обработки их раствором смеси хлористого метилена с дифенилолпропаном в присутствии анионного катализатора и щелочи с фосгеном. В настоящее время способ усовершенствован и из него исключено использование высокотоксичного фосгена, вместо этого используется реакция твердофазной поликонденсации. Алюминиевую подложку и красочный слой компакт-дисков отделяют путем обработки измельчённых компакт-дисков хлористым метиленом, при этом поликарбонат переходит в раствор, а подложка и красочный слой отфильтровывается. Затем поликарбонат выделяют из раствора в хлоралканах путем воздействия воды или водяного пара. Также существует способ выделения поликарбоната путем кристаллизации твердого комплекса поликарбонат-хлористый метилен-уксусная кислота с последующей фильтрацией . В результате получают материал близкий по свойствам к конструкционному поликарбонату в форме удобной для экструдирования.

материал www.chemanalytica.ru