Polykarbonát je z hľadiska chémie syntetický polymér, možno ho považovať za komplexný polyester kyseliny uhličitej a fenolov. Ako viete, soli kyseliny uhličitej sa nazývajú uhličitany, odtiaľ pochádza názov dnes populárneho polyméru, ktorý sa skladá z dvoch častí – poly (čo znamená veľa) a uhličitanu.
Trocha chémie
Polykarbonátová makromolekula má lineárnu štruktúru. Vo všeobecnosti možno jeho vzorec napísať takto:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
V závislosti od typu substituentu R možno všetky polykarbonáty rozdeliť na aromatické, mastno-aromatické a alifatické. Najpoužívanejšou z nich je dnes prvá skupina. Obchodné názvy aromatických polykarbonátov sa môžu líšiť, ale spájajú ich podobné hodnoty fyzikálnych a mechanických parametrov, ako je vysoká priepustnosť svetla, nízka špecifická hmotnosť, relatívne vysoký bod topenia. Polykarbonáty s týmito vlastnosťami obsahujú veľa benzénových kruhov (aromatické substituenty).
Výhody polykarbonátov
- Sila. Jednou z najznámejších vlastností a výraznou výhodou polykarbonátu je jeho vysoká odolnosť voči mechanickým otrasom.
- Transparentnosť. Vďaka vysokej priepustnosti svetla polykarbonáty úspešne nahradili silikátové sklá v mnohých oblastiach života a výroby, pretože majú tiež relatívne nízku hmotnosť.
- Tepelný odpor. Hodnoty teplôt topenia (mäknutia) polykarbonátov sa od seba trochu líšia v závislosti od štruktúrnych vlastností makromolekuly, ale spravidla presahujú 200 ° C.
- Termoplasticita. Polykarbonát je typ polyméru, ktorý je možné mnohokrát pretaviť. Zároveň po vytvrdnutí obnoví svoje vlastnosti.
- Udržateľnosť. Vďaka predchádzajúcej vlastnosti je možné polykarbonátové výrobky recyklovať.
- Požiarna bezpečnosť. Teplota vznietenia výrazne prevyšuje bod topenia polykarbonátu, je to asi 570 °C.
- Chemická odolnosť. Vďaka tejto vlastnosti sa materiál úspešne používa v rôznych agresívnych prostrediach.
Chyby
Za zmienku stojí, že polykarbonát má všetky vyššie uvedené výhody iba vtedy, ak jeho makromolekuly, ktoré ho tvoria, majú molekulovú hmotnosť vyššiu ako 25 000. V opačnom prípadeveľmi krehký a má oveľa nižšiu teplotu topenia. Polykarbonát vyrobený v rozpore s technológiou môže obsahovať pomerne vysoký počet molekúl so zníženou molekulovou hmotnosťou, čo negatívne ovplyvňuje jeho pevnosť a výkonové charakteristiky.
Ďalšou významnou nevýhodou polykarbonátov je ich nízka odolnosť voči ultrafialovému žiareniu. Dnes však existujú technológie, ktoré dokážu polymér ochrániť pred priamym vystavením UV žiareniu. Zvyčajne sa to robí pomocou ochranných fólií, ktoré sa pritavia k polykarbonátu počas výrobnej fázy produktu. Ďalším limitujúcim faktorom pri použití polykarbonátu je jeho vysoká tepelná rozťažnosť.
Fyzikálne a mechanické vlastnosti
- Index lomu - 1,5850.
- Hustota (pri 25° C) - 1,20 g/cm3.
- Teplota skleného prechodu – 150 °C.
- Teplota mäknutia 220-230 °C.
- Teplota rozkladu >320 °C.
- Mrazuvzdornosť, °C < -100
- Pevnosť v ťahu - 65-70 MPa.
- Pevnosť v ohybe – 95 MPa.
- Špecifická tepelná kapacita – 1090-1255J/(g K).
- Tepelná vodivosť je 0,20 W/(m K).
- Koeficient tepelnej lineárnej rozťažnosti -1(5-6) 10-5 °C.
- Tvrdosť Brinell - (784-980) 105 Pa.
Celulárny a monolitický polykarbonát
Bunkový polykarbonát je panel z niekoľkých vrstiev plastu, medzi ktorými sú pozdĺžne rebrátuhosť. V kontexte takéhoto listu nejasne pripomína plást, pre ktorý dostal svoje meno. Takéto plechy sa dajú ľahko ohýbať v studenom stave, pričom dosahujú najmenší možný polomer ohybu. Bunkový polykarbonát sa najčastejšie používa na stavbu dekoratívnych priečok a stavbu priehľadných striech.
Monolitický polykarbonát má vyššiu odolnosť proti nárazu a transparentnosť. Významnou výhodou je vysoká tepelná odolnosť monolitického polykarbonátu, bod topenia je pomerne vysoký, čo umožňuje jeho použitie bez obáv pri teplotách dosahujúcich 120 ° C. Ďalšou jeho dôležitou vlastnosťou je mrazuvzdornosť, ktorá umožňuje použitie výrobkov z tohto typu plastu pri teplotách až do mínus 50°C.
Používanie polykarbonátu
Stavebníctvo. Vďaka svojej vysokej transparentnosti a ľahkosti pomáha polykarbonát architektom realizovať ich najodvážnejšie projekty. Zároveň hmotnosť konštrukcie v porovnaní s tradične používaným sklom môže výrazne znížiť zaťaženie základov, a tým ušetriť na materiáloch. Okrem toho má polykarbonát aj tepelnoizolačné vlastnosti, ak hovoríme o jeho bunkovej odrode. Zhotovujú sa z neho presvetľovacie konštrukcie pre bazény a štadióny, parkoviská a supermarkety, prechody medzi budovami a zimné záhrady. Tento materiál je obľúbený aj u záhradkárov. Pre skleníky sa čoraz viac používa polykarbonát. Jeho bod topenia je výrazne vyšší ako atmosférický aj v najteplejšom lete, a preto významnýslnečné teplo nemôže poškodiť tento polymér
- Elektronika. Puzdrá a ochranné nátery pre notebooky, smartfóny, prehrávače, domáce počítače a mnohé ďalšie sú vyrobené z polykarbonátu. Vďaka tomuto polyméru bola technológia dotykovej obrazovky schopná osloviť masy. Používa sa na výrobu biometrických pasov.
- Reklama. Polykarbonát sa používa na vytváranie svetelných štruktúr, vývesných štítov, výsledkových tabúľ, trojrozmerných písmen a mnohých ďalších. To všetko môže mať veľmi spletité neobyčajné podoby. Ich dosky z monolitického plastu sa tiež používajú na antivandalskú ochranu reklamných stavieb.
- Optické disky. Od 80. rokov 20. storočia sa na vytvorenie podkladu CD diskov používa polykarbonát. Dnes sa používa aj na výrobu veľkokapacitných DVD.
- Automobilový a letecký priemysel. Na stavbu lietadiel sa tradične používajú najnovšie materiály, ktoré majú vysokú pevnosť a ľahkosť, ktorá je charakteristická aj pre polykarbonát. Vyrábajú sa z neho kupoly kokpitov stíhačiek a sklá na prilby kozmonautov a pilotov. Pri autách sa polykarbonát používa nielen na sklá, ale aj na svetlomety a strešné okná.
- Medicína. Veľmi dôležitou oblasťou použitia polykarbonátu sa stala výroba lekárskych nástrojov. To bolo možné vďaka takým výhodám materiálu, ako je netoxicita a vysoká biokompatibilita, ako aj nedostatok imunitnej odpovede tela na tento plast. A vďaka svojej sile a priehľadnosti konkuroval sklu a zliatinám kovov. výrobky a zariadenia,vyrobené s použitím tohto materiálu sa používajú na monitorovanie tkanív a tekutín ľudského tela. Vysoké teploty topenia polykarbonátov navyše umožňujú ich vystavenie najmodernejším metódam sterilizácie - teplo, žiarenie, UV lúče.
- Optika. V roku 2000 sa začali vyrábať polykarbonátové šošovky pre priemyselné ochranné okuliare, ktoré chránili oči pri rôznych prácach. Takéto výrobky sú desiatkykrát pevnejšie ako iné plastové šošovky, v prípade nárazu na ne nerozširujú úlomky, dokonca sa ťažšie poškriabu. Postupne sa polykarbonát začal používať aj na každodenné okuliarové šošovky. Pre svoje bezpečnostné vlastnosti sa takéto šošovky veľmi často používajú na detské okuliare, okuliare na motocyklové prilby.
- Iné oblasti. Dnes sa polykarbonát v našich životoch tak pevne udomácnil, že obyvatelia nielen megamiest, ale aj odľahlých dedín sa denne stretávajú s výrobkami, ktorých súčasťou je tento plast. Vyrábajú sa z neho guľôčkové perá, baterky, počítačové myši, žehličky a varné kanvice, zátky do vínových fliaš, nábytkové diely, nádoby na pitie a dokonca aj baliaca fólia.
