Il policarbonato è un polimero sintetico in termini di chimica, può essere considerato un poliestere complesso di acido carbonico e fenoli. Come sapete, i sali dell'acido carbonico sono chiamati carbonati, da qui il nome del popolare polimero oggi, formato da due parti: poli (che significa molto) e carbonato.
Un po' di chimica
La macromolecola di policarbonato ha una struttura lineare. In generale, la sua formula può essere scritta come segue:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
A seconda del tipo di sostituente R, tutti i policarbonati possono essere suddivisi in aromatici, grasso-aromatici e alifatici. Il più utilizzato oggi è il primo gruppo. I nomi commerciali dei policarbonati aromatici possono essere diversi, ma sono accomunati da valori simili di parametri fisici e meccanici, come elevata trasmissione della luce, basso peso specifico, punto di fusione relativamente alto. I policarbonati con queste proprietà contengono molti anelli benzenici (sostituti aromatici).
Vantaggi dei policarbonati
- Forza. Una delle proprietà più famose e un vantaggio significativo del policarbonato è la sua elevata resistenza agli shock meccanici.
- Trasparenza. Grazie alla loro elevata trasmissione della luce, i policarbonati hanno sostituito con successo il vetro ai silicati in molti settori della vita e della produzione, poiché hanno anche un peso relativamente basso.
- Resistenza termica. I valori delle temperature di fusione (ammorbidimento) dei policarbonati differiscono leggermente l'uno dall' altro a seconda delle caratteristiche strutturali della macromolecola, ma, di regola, supera i 200 °C.
- Termoplasticità. Il policarbonato è un tipo di polimero che può essere rifuso molte volte. Allo stesso tempo, dopo l'indurimento, ripristinerà le sue proprietà.
- Sostenibilità. A causa della precedente proprietà, i prodotti in policarbonato possono essere riciclati.
- Sicurezza antincendio. La temperatura di accensione supera significativamente il punto di fusione del policarbonato, è di circa 570 ° C.
- Resistenza chimica. Grazie a questa proprietà, il materiale viene utilizzato con successo in vari ambienti aggressivi.
Difetti
Vale la pena notare che il policarbonato ha tutti i vantaggi di cui sopra solo se le sue macromolecole che lo compongono hanno un peso molecolare superiore a 25.000, altrimentimolto fragile e ha un punto di fusione molto più basso. Il policarbonato, prodotto in violazione della tecnologia, può contenere un numero piuttosto elevato di molecole con un peso molecolare ridotto, che influisce negativamente sulle sue caratteristiche di resistenza e prestazioni.
Un altro svantaggio significativo dei policarbonati è la loro bassa resistenza alle radiazioni ultraviolette. Tuttavia, oggi esistono tecnologie in grado di proteggere il polimero dall'esposizione diretta ai raggi UV. Questo di solito viene fatto con pellicole protettive che vengono fuse al policarbonato durante la fase di fabbricazione del prodotto. Un altro fattore limitante nell'uso del policarbonato è la sua elevata dilatazione termica.
Proprietà fisiche e meccaniche
- Indice di rifrazione - 1.5850.
- Densità (a 25° C) - 1,20 g/cm3.
- Temperatura di transizione vetrosa - 150 °C.
- Temperatura di rammollimento 220-230 °C.
- Temperatura di decomposizione >320 °C.
- Resistenza al gelo, °C < -100
- Resistenza alla trazione - 65-70 MPa.
- Resistenza alla flessione - 95 MPa.
- Capacità termica specifica - 1090-1255J/(g K).
- La conduttività termica è 0,20 W/(m·K).
- Coefficiente di dilatazione termica lineare -1(5-6) 10-5 °C.
- Durezza Brinell - (784-980) 105 Pa.
Policarbonato cellulare e monolitico
Il policarbonato cellulare è un pannello di diversi strati di plastica, tra i quali ci sono nervature longitudinalirigidità. Nel contesto di una tale foglia ricorda vagamente un nido d'ape, per il quale ha preso il nome. Tali fogli possono essere facilmente piegati a freddo, raggiungendo il raggio di curvatura più piccolo possibile. Il policarbonato cellulare viene spesso utilizzato per la costruzione di pareti divisorie decorative e per la costruzione di tetti trasparenti.
Il policarbonato monolitico ha una maggiore resistenza agli urti e trasparenza. Un vantaggio significativo è l'elevata resistenza al calore del policarbonato monolitico, il punto di fusione è piuttosto elevato, il che consente di utilizzarlo senza timore a temperature che raggiungono i 120 ° C. Un' altra importante proprietà è la resistenza al gelo, che consente l'uso di prodotti di questo tipo di plastica a temperature fino a meno 50 ° C.
Uso del policarbonato
Costruzione. Grazie alla sua elevata trasparenza e leggerezza, il policarbonato aiuta gli architetti a realizzare i loro progetti più audaci. Allo stesso tempo, il peso della struttura, rispetto al vetro tradizionalmente utilizzato, può ridurre notevolmente il carico sulle fondazioni e quindi risparmiare sui materiali. Inoltre, il policarbonato ha anche proprietà di isolamento termico, se parliamo della sua varietà cellulare. Viene utilizzato per realizzare strutture traslucide per piscine e stadi, parcheggi e supermercati, passaggi tra edifici e giardini d'inverno. Questo materiale è anche popolare tra i giardinieri. Sempre più spesso, il policarbonato viene utilizzato per le serre. Il suo punto di fusione è significativamente superiore a quello atmosferico anche nelle estati più calde, e quindi significativoil calore solare non può danneggiare questo polimero
- Elettronica. Custodie e rivestimenti protettivi per laptop, smartphone, lettori, computer domestici e molto altro sono realizzati in policarbonato. Grazie a questo polimero, la tecnologia touch screen è riuscita a raggiungere le masse. Viene utilizzato per produrre passaporti biometrici.
- Pubblicità. Il policarbonato viene utilizzato per creare strutture luminose, insegne, tabelloni segnapunti, lettere tridimensionali e molto altro. Tutto questo può avere forme straordinarie molto intricate. Inoltre, i loro fogli di plastica monolitica vengono utilizzati per la protezione antivandalica delle strutture pubblicitarie.
- Dischi ottici. Dagli anni '80, il policarbonato è stato utilizzato per creare il supporto dei CD. Oggi viene utilizzato anche per realizzare DVD ad alta capacità.
- Industria automobilistica e aeronautica. Per la costruzione degli aerei vengono tradizionalmente utilizzati i materiali più recenti, che hanno un'elevata resistenza e leggerezza, caratteristica anche del policarbonato. Viene utilizzato per realizzare le cupole degli abitacoli dei caccia e il vetro per i caschi degli astronauti e dei piloti. Per le auto, il policarbonato viene utilizzato non solo per i vetri, ma anche per i fari e i tettucci apribili.
- Medicina. Un campo di applicazione molto importante del policarbonato è diventato la produzione di strumenti medici. Ciò è diventato possibile grazie a tali vantaggi del materiale come la non tossicità e l'elevata biocompatibilità, nonché la mancanza di una risposta immunitaria del corpo a questa plastica. E grazie alla sua forza e trasparenza, gareggiava con il vetro e le leghe metalliche. prodotti e attrezzature,realizzati con questo materiale vengono utilizzati per monitorare i tessuti e i fluidi del corpo umano. Inoltre, le elevate temperature di fusione dei policarbonati consentono di sottoporli ai più moderni metodi di sterilizzazione: calore, irraggiamento, raggi UV.
- Ottica. Negli anni 2000 iniziarono a essere realizzate lenti in policarbonato per occhiali protettivi industriali, che proteggevano gli occhi durante i vari lavori. Tali prodotti sono dozzine di volte più forti di altre lenti in plastica; in caso di colpo, non diffondono frammenti, sono ancora più difficili da graffiare. A poco a poco, il policarbonato è stato utilizzato anche per le lenti per occhiali di tutti i giorni. A causa delle loro qualità di sicurezza, tali lenti sono molto spesso utilizzate per occhiali per bambini, occhiali per caschi da motociclista.
- Altre aree. Oggi, il policarbonato è diventato così saldamente radicato nelle nostre vite che i residenti non solo delle megalopoli, ma anche dei villaggi remoti, incontrano quotidianamente prodotti di cui questa plastica fa parte. Ne derivano penne a sfera, torce elettriche, mouse per computer, ferri da stiro e bollitori, tappi di sughero per bottiglie di vino, parti di mobili, contenitori per liquidi da bere e persino pellicole da imballaggio.
