Що таке полікарбонат? Все про полікарбонат.

Дізнайтеся все про цей матеріал та його різні типи, застосування, переваги, обмеження та токсичність.

У нашій компанії ви можете замовити якісні мансардні вікна для будинку будь-якого розміру. Дивіться повну пропозицію: https://www.gulajski.pl/swietliki-dachowe/ або зателефонуйте та запитайте про деталі: Тел/факс: +48 (32) 236 30 05

Що таке полікарбонат?

Полікарбонат – це термін для позначення класу термопластичних полімерів, що характеризуються наявністю функціональних карбонатних груп у хімічній матриці. Завдяки своїм унікальним властивостям, таким як висока міцність, твердість і, в деяких випадках, відмінна прозорість, ці матеріали широко використовуються в галузях техніки і технологій. Полікарбонати ефективно піддаються механічній обробці, формуванню та термічній обробці, що робить їх надзвичайно універсальними матеріалами. Вони використовуються у виробництві компонентів з високими функціональними вимогами, включаючи мансардні вікна з полікарбонату для неперевершеної прозорості. Варто зазначити, що полікарбонати можуть містити бісфенол А (BPA) як мономер-прекурсор, що важливо при розгляді їх використання з точки зору здоров’я та безпеки. Зазвичай вони випускаються у вигляді листів, що ще більше розширює спектр їх застосування в різних галузях інженерії та архітектури.

Полікарбонат, як термопластик, повсюдно використовується в багатьох промислових секторах завдяки своїм унікальним властивостям і широкому спектру застосування. Це ключовий матеріал у виробництві окулярів, медичних приладів, захисного спорядження, автомобільних компонентів, носіїв інформації, таких як DVD і Blu-Ray, а також мансардних вікон і люків на дахах. Завдяки своїй природній прозорості як аморфного термопластичного матеріалу, полікарбонат забезпечує світлопроникність, порівнянну зі склом, зберігаючи при цьому виняткову ударостійкість, що перевершує багато традиційно використовуваних пластиків.

Гнучкість полікарбонату дозволяє надавати йому форму при кімнатній температурі без ризику розтріскування або поломки, а також реформувати його без нагрівання, що надає полікарбонату характерних аморфних властивостей. Під “термопластичністю” мається на увазі здатність полікарбонату переходити в рідкий стан при температурі плавлення, що дозволяє легко лити його під тиском і переробляти.

Полікарбонати синтезуються шляхом полімеризації бісфенолу А (C15H16O2) і фосгену (COCl2), плавляться при 260-320°C і залишаються функціональними в широкому діапазоні температур. Їх ударостійкість майже вдвічі вища, ніж у найближчих аналогів, таких як АБС і ПВХ. Через вищий коефіцієнт теплового розширення, ніж у таких металів, як сталь і алюміній, це необхідно враховувати при використанні в композитних конструкціях.

При міцності на розрив 8500 фунтів на квадратний дюйм матеріал демонструє мінімальну усадку, що дозволяє проводити точну механічну обробку, включаючи традиційне свердління, розпилювання і фрезерування . Полікарбонат легко формується при кімнатній температурі, а термоформування – це економічний спосіб надання форми листам полікарбонату, особливо для середніх і великих деталей в умовах обмеженого виробництва.

Аморфна природа полікарбонату, тобто відсутність впорядкованої кристалічної структури, впливає на те, як матеріал розм’якшується – поступово і в широкому діапазоні температур. Як термопластичний матеріал, полікарбонат є гігроскопічним, тому перед формуванням необхідно видалити вологу, що накопичилася, як правило, шляхом нагрівання матеріалу в духовці.

Хімічна стійкість полікарбонату є змінною і залежить від багатьох факторів, включаючи час експозиції та температуру. Хоча він стійкий до багатьох мінеральних кислот, спиртів і м’якого мила, контакт з деякими розчинниками, такими як толуол або ацетон, може призвести до його пошкодження. Такі рішення, як змішування з поліестером або АБС, можуть покращити його властивості, включаючи хімічну стійкість і пластичність.

Процес виробництва полікарбонату

Процес виготовлення полікарбонату починається з хімічної реакції між бісфенолом А (BPA) і фосгеном (COCl2). На першому етапі цього синтезу бісфенол А обробляють гідроксидом натрію, що призводить до депротонування його гідроксильних груп з утворенням активованих феноксиформ.

Потім ці активовані феноксили реагують з фосгеном, в результаті чого утворюються хлороформи. Ці хлороформи атакуються наступними молекулами феноксилу, що призводить до послідовної полімеризації та утворення полікарбонатних ланцюгів. Цей процес відповідає за виробництво близько одного мільярда кілограмів полікарбонату на рік, що підкреслює його промислове значення.

З іншими діолами, окрім бісфенолу А, такими як біс(4-гідроксифеніл)циклогексан та дигідроксибензофенон, також експериментували з метою модифікації властивостей кінцевого продукту. Використання циклогексану як комономера зменшує схильність матеріалу на основі BPA до кристалізації, тим самим підвищуючи його корисність у різних сферах застосування. Крім того, використання тетрабромбісфенолу А має на меті покращити вогнестійкі властивості полікарбонату, що має вирішальне значення для багатьох інженерних та будівельних застосувань.

Наявність полікарбонату

На сучасному ринку пластмас полікарбонат, розроблений в середині 20-го століття компаніями GE і Bayer, сьогодні пропонується широким спектром виробників, кожен з яких представляє власні унікальні рецептури і технології виробництва. Завдяки постійним інноваціям, доступні різні типи полікарбонату, кожен з яких розроблений для задоволення конкретних технічних і прикладних вимог.

Нижче наведена таблиця з інформацією про різні різновиди полікарбонату та їх застосування:

Тип полікарбонату	Опис	Додатки
Чистий лікарняний лист	Прозорий полікарбонатний лист для скління та промислового застосування, що забезпечує захист від вандалізму та навмисного розтріскування. Його ударна сила в 250 разів більша, ніж у скла, і в 30 разів більша, ніж у акрилових листів.	Безпека об’єктів, промислове скління, запобігання вандалізму.
Прозорий лист SL	Полікарбонатний лист, посилений ультрафіолетовим випромінюванням, розроблений для виживання в суворих умовах, забезпечуючи тривалий термін служби і стійкість до зміни кольору. Забезпечує захист від ультрафіолету з обох боків аркуша.	Зовнішнє застосування під впливом УФ-випромінювання, наприклад, навіси, зовнішнє скління, захист матеріалів від старіння.
Дзеркальний лист з полікарбонату	Універсальний лист із дзеркальним ефектом, що забезпечує термостійкість, відмінну ударну в’язкість, стабільність розмірів і стійкість до ультрафіолетового випромінювання.	Автомобільна промисловість, безпека, двосторонні дзеркала, традиційні дзеркала в умовах високих навантажень.

Кожен з цих різновидів полікарбонату використовує унікальні властивості матеріалу для задоволення специфічних вимог різних застосувань, від захисту від вандалізму до застосувань, що вимагають високої стійкості до ультрафіолетового випромінювання і стабільності.

Використання полікарбонату

Полікарбонат, завдяки унікальному поєднанню ударної в’язкості, довговічності та здатності пропускати світло, використовується в широкому спектрі галузей. Його використання особливо цінується там, де потрібна висока прозорість у поєднанні зі стійкістю до механічних пошкоджень. Відкрийте для себе лише деякі з типових застосувань полікарбонатних пластиків:

• Автомобільні фари: завдяки своїй прозорості та ударостійкості полікарбонат є ідеальним матеріалом для автомобільних фар, забезпечуючи чудове освітлення та захист від каміння та інших елементів.
• Захисні вікна та щитки для мотоциклів: Полікарбонат використовується в захисних вікнах і мотоциклетних щитках, забезпечуючи захист від ударів без погіршення видимості.
• Коригувальні та захисні окуляри: Висока прозорість і стійкість до подряпин, особливо при обробці відповідними покриттями, роблять його кращим матеріалом для оптичних лінз і захисних окулярів.
• Огородження машин і дахові вікна: У промисловості полікарбонат використовується для огороджень машин і дахових вікон, де його ударостійкість і здатність пропускати світло мають вирішальне значення.
• Вуличні ліхтарі: Стійкість до атмосферних впливів і ультрафіолетового випромінювання за допомогою спеціальних добавок робить полікарбонат чудовим матеріалом для вуличних світильників.

Крім того, полікарбонат використовується в медичних приладах, що вимагають стерилізації, а також у споживчих товарах, таких як кухонні прилади, пляшки для напоїв і фільтри для води, де цінується його схожа на скло естетика і невелика вага. Індустрія бутильованої води використовує полікарбонат для великих контейнерів, хоча існують побоювання, що бісфенол А (BPA) може потрапляти в харчові продукти, що спонукало до розробки версій, які не містять BPA.

Листи полікарбонату використовуються для швидкого створення прототипів і контролю завдяки їхнім просвітним можливостям, а полікарбонатні нитки – для 3D-друку. Його універсальність також дозволяє використовувати його в конструкціях автобусних зупинок, де його міцність і прозорість пропонують практичні переваги.

Переваги полікарбонатних елементів

Використання полікарбонатних листів має низку значних переваг, які роблять цей матеріал вибором для багатьох інженерних та архітектурних застосувань. Основні переваги полікарбонату перераховані нижче:

1. ВОГНЕСТІЙКІСТЬ: Полікарбонат відрізняється відмінними вогнестійкими властивостями, класифікується як вогнестійкий матеріал класу В1, що означає, що він не займається під впливом прямого відкритого вогню і є самозатухаючим. Ця особливість робить його більш безпечним вибором, ніж акрил, для застосувань, що вимагають більш високих стандартів пожежної безпеки.
2. Сталий розвиток: Полікарбонат – це екологічний матеріал з тривалим терміном служби і можливістю повної переробки в кінці життєвого циклу. Крім того, завдяки своїй природній стійкості до ультрафіолетового випромінювання, полікарбонатні листи є чудовим вибором для зовнішнього застосування, забезпечуючи тривалу експлуатацію без деградації.
3. Вандалостійкість: виняткова ударостійкість полікарбонату робить його практично незнищенним і вандалостійким матеріалом. Це важлива перевага для застосувань, що вимагають захисту від пошкоджень, таких як автобусні зупинки, велосипедні навіси та захисне скління.
4. Ізоляційні властивості: Полікарбонат ефективно утримує тепло, що робить його відмінним вибором для тепличних конструкцій, створюючи оптимальні умови для росту рослин за рахунок підтримки ідеального мікроклімату.
5. Легкість обробки: незважаючи на більшу міцність порівняно з акрилом, полікарбонат легко обробляти та формувати. Його можна шліфувати, пиляти, гравірувати, свердлити, клеїти, гнути (гарячим способом) і полірувати, що полегшує створення складних конструкцій і застосувань.
6. Легкість матеріалу: Полікарбонат значно легший за скло, тому його легше транспортувати, обробляти та встановлювати, що особливо вигідно в проектах, які потребують великого засклення або шторних конструкцій, таких як навіси для патіо.

Ці властивості роблять полікарбонат універсальним матеріалом, який використовується в широкому діапазоні областей, від будівництва до передових інженерних застосувань, пропонуючи як функціональність, так і естетику.

Які недоліки використання полікарбонату?

Незважаючи на численні переваги полікарбонату, існують також деякі обмеження і недоліки, які можуть вплинути на його використання в певних ситуаціях:

1. Чутливість до подряпин: одним з основних обмежень полікарбонату є його схильність до подряпин. Цей матеріал менш стійкий до подряпин, ніж деякі інші пластмаси або скло, що може стати проблемою при контакті з елементами, які можуть спричинити подряпини, наприклад, падіння гілок на навіс патіо. Цю проблему можна частково вирішити шляхом нанесення відповідних захисних покриттів або полірування матеріалу для видалення дрібних подряпин.
2. Теплове розширення: полікарбонат має відносно високий коефіцієнт теплового розширення 0,065 мм/м/°C, що означає, що матеріал розширюється і стискається більше, ніж деякі інші матеріали у відповідь на зміну температури. На практиці це вимагає врахування додаткового простору під час монтажу, щоб забезпечити вільне розширення і стиснення, а також використання гнучких клеїв і герметиків, які можуть пристосуватися до цих змін, не пошкоджуючи з’єднання.

Тому при проектуванні та монтажі конструкцій з полікарбонату необхідно враховувати ці властивості, щоб забезпечити довготривалу експлуатацію та естетичність без компромісів. Для застосувань, де ризик подряпин є особливо проблематичним, можна розглянути використання полікарбонату із захисними покриттями або вибрати альтернативні матеріали, які краще відповідають вимогам дизайну.

Як полікарбонат впливає на здоров’я людини?

Полікарбонат, який широко використовується у виробництві контейнерів для зберігання продуктів харчування та інших споживчих товарів, викликає суперечки через потенційні ризики для здоров’я людини, в основному пов’язані з наявністю та вивільненням бісфенолу А (BPA). BPA – це хімічна сполука, яку в деяких наукових дослідженнях пов’язують з різними негативними наслідками для здоров’я, включаючи порушення роботи ендокринної системи.

Біологічна активність BPA

• Гідроліз полікарбонату та вилуговування бісфенолу: Високі температури можуть прискорити деградацію полікарбонатів, що призводить до потрапляння бісфенолу в їжу або напої. Це явище вилуговування викликає особливе занепокоєння в контексті продуктів, що контактують з харчовими продуктами.
• Вплив на експериментальні організми: дослідження на лабораторних тваринах, таких як миші, показали, що вплив БФА може призвести до зміни розміру репродуктивних органів, що свідчить про потенційний вплив на репродуктивну систему.
• Аналіз впливу фінансування на результати досліджень: Існують докази того, що джерело фінансування досліджень може впливати на їхні результати: дослідження, що фінансуються промисловістю, з меншою ймовірністю демонструють негативні наслідки БПА порівняно з дослідженнями, що фінансуються урядом.

Хімічні взаємодії та рекомендації

• Реакції з хімічними речовинами: Деякі хімічні речовини, такі як відбілювач гіпохлорит натрію та інші луги, можуть каталізувати вивільнення БФА з полікарбонатних виробів. Полікарбонат також несумісний з аміаком і ацетоном, що підкреслює необхідність бути обережним при виборі засобів для чищення цих виробів.
• Рекомендовані засоби для чищення: Для очищення виробів з полікарбонату рекомендується використовувати спирт як безпечний розчинник для видалення жирів і масел, що мінімізує ризик виділення бісфенолу.

Наслідки для громадського здоров’я

Занепокоєння щодо БФА спонукало до розробки альтернативних матеріалів, що не містять БФА, у виробництві контейнерів для зберігання харчових продуктів та інших споживчих товарів. Водночас проводяться подальші дослідження, щоб краще зрозуміти вплив BPA на здоров’я людини та визначити потенційні контрзаходи для зменшення впливу цієї сполуки. Споживачам рекомендується робити усвідомлений вибір продуктів і застосовувати практики, які мінімізують ризик впливу БФА, особливо в контексті зберігання та нагрівання харчових продуктів.

Чи токсичний полікарбонат?

Полікарбонат як матеріал широко використовується в різних сферах застосування, включаючи споживчі товари, будівельні компоненти, а також медичну та харчову промисловість. Ключовою проблемою, яка виникла у зв’язку з його використанням, є наявність бісфенолу А (BPA), сполуки, що використовується у процесі виробництва багатьох полікарбонатів, яка може потрапляти в їжу або напої під впливом високих температур або в результаті деградації матеріалу.

Токсичність полікарбонату

• Виділення бісфенолу: Основне занепокоєння щодо токсичності полікарбонату викликає потенційне виділення бісфенолу, особливо коли вироби з цього пластику використовуються для зберігання продуктів харчування або напоїв. БФА – це сполука, яка може мати ендокринні порушення, що викликає занепокоєння щодо її впливу на здоров’я людини.
• Нехарчова промисловість: Полікарбонати, що використовуються в нехарчовій промисловості, наприклад, у виробництві будівельних матеріалів, електронних компонентів або лінз для окулярів, зазвичай вважаються безпечними, оскільки ризик прямого потрапляння БФА в організм мінімальний.
• Полікарбонати без бісфенолу: У відповідь на занепокоєння щодо БФА розробляються та виводяться на ринок полікарбонати, що не містять БФА. Ці альтернативні формули спрямовані на усунення ризиків, пов’язаних з вивільненням BPA, що робить їх безпечнішими для безпосереднього використання в харчових продуктах і напоях.

Регулювання та безпека

Правила безпеки для матеріалів, що контактують з харчовими продуктами, включаючи полікарбонати, діють у багатьох країнах з метою зменшення впливу BPA та інших потенційно шкідливих речовин. Виробники та регуляторні органи працюють над розробкою та впровадженням безпечніших альтернатив і методів виробництва, які мінімізують ризики для здоров’я.

Хоча традиційні полікарбонати можуть становити ризик через виділення бісфенолу, розробка версій без бісфенолу та суворі правила мають на меті зробити ці матеріали безпечнішими. Споживачам рекомендується звертати увагу на маркування продукції та обирати варіанти без BPA, особливо для предметів, що контактують з харчовими продуктами, щоб мінімізувати потенційні ризики для здоров’я.

Чим відрізняється полікарбонат від акрилу?

Порівняння властивостей полікарбонату (PC) та акрилу (PMMA):

Власність	Полікарбонат (PC)	Акрил (PMMA)
Ударостійкість	Значно вище, ніж акрил, приблизно в 250 разів вище, ніж стандартне скло	Менш ударостійкий, ніж полікарбонат, але все ще кращий за скло
Прозорість та естетика	Хороші оптичні властивості, але може пожовтіти після тривалого впливу ультрафіолету	Виняткова прозорість і високий глянець, ідеально підходить для вітрин або дисплеїв
Стійкість і застосування, що вимагають високої міцності	Вища стійкість, ніж у акрилу, ідеально підходить для застосувань, що вимагають високої міцності (наприклад, куленепробивні вікна)	Менш еластичний, ніж полікарбонат, менш ідеальний для високонавантажених застосувань
Обробка та формування	Складніше обробляти та полірувати, ніж акрил, важче дряпається	Легше піддається механічній обробці та поліруванню; можна нагрівати та формувати багаторазово, не втрачаючи при цьому прозорості
Вартість	Зазвичай дорожчий за акрил	Зазвичай дешевше, ніж полікарбонат
Переробка та захист від атмосферних впливів	Придатний для вторинної переробки; більша стійкість до погодних умов та ультрафіолетового випромінювання при належній обробці	Придатний для вторинної переробки; менш стійкий до погодних умов, ніж полікарбонат

Вибір між полікарбонатом і акрилом повинен бути продиктований конкретними вимогами проекту, включаючи необхідність ударостійкості, прозорості, вартості і способу його обробки і формування.

Підсумок

Таким чином, полікарбонат (ПК) і акрил (ПММА) – це два універсальних і широко використовуваних пластики, які завдяки своїм унікальним властивостям знаходять застосування в багатьох галузях промисловості. Полікарбонат вирізняється значною ударостійкістю, що робить його ідеальним матеріалом для застосувань, які вимагають високої міцності та безпеки, таких як куленепробивні вікна або захисні кожухи. Однак він також більш схильний до подряпин і може пожовтіти під впливом ультрафіолетових променів.

Акрил, з іншого боку, пропонує виняткову прозорість і блиск, і є кращим вибором для застосувань, де естетика і чіткість є ключовими, наприклад, у вітринах або декоративних виробах. Акрил також легше піддається обробці та формуванню, що ще більше розширює спектр його застосування. Хоча акрил менш ударостійкий, ніж полікарбонат, він має кращу стійкість до подряпин і коштує дешевше.

Вибір між цими двома матеріалами повинен залежати від конкретних проектних вимог, беручи до уваги такі аспекти, як ударостійкість, прозорість, вартість, обробка та формування, а також вплив на навколишнє середовище та здоров’я. У контексті останнього важливо також звернути увагу на занепокоєння щодо вмісту БФА в полікарбонатах, яке змушує виробників і споживачів шукати безпечніші альтернативи, що не містять цієї речовини. Як полікарбонат, так і акрил залишаються ключовими матеріалами в сучасній інженерії та дизайні, кожен з яких має унікальні переваги, пристосовані до різноманітних застосувань.

Autor: Tomasz Matuszek; Dział Marketingu - Firma Gulajski