Полимерные материалы на основе поликарбоната

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Университет Тонких Химических Технологий им. М. В. Ломоносова

Кафедра Химии и технологи переработки эластомеров им. Ф.Ф. Кошелева

Реферат на тему:

«Полимерные материалы на основе поликарбоната»

Преподаватель: Буканов А.М.

Студент: Пальмина Д.Д.

гр. ПМ-56

Москва 2013



Введение

Поликарбонаты -- группа термопластов, сложные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных спиртов общей формулы (-O-R-O-CO-)_n. В зависимости от природы R ПК могут быть алифатическими, жирно-ароматическими и ароматическими; в зависимости от структуры макромолекулы -- линейными, разветвленными и трехмерными. Наибольший интерес представляют линейные ароматические ПК благодаря определенному комплексу физико-механических показателей.

Ароматический ПК - аморфный полимер с низкой степенью кристалличности. Его особые свойства обусловлены уникальной структурой его макромолекулы. Элементарное звено макромолекулы ПК представляет собой два бензольных кольца, соединенных между собой атомом углерода с двумя боковыми метильными группами. Связь бензольных колец в макромолекулу с одной стороны осуществляется через атом кислорода, с другой стороны через атом углерода в группе ОСО, где один из атомов кислорода связывает бензольное кольцо и атом углерода, а второй атом кислорода образует двойную связь с атомом углерода. Кристаллическая фаза в ПК присутствует в незначительном количестве. Для кристаллизации его необходимо выдержать длительное время (не менее 8 дней) при высокой температуре (не менее 180 °С) или в ацетоне. ПК кристаллизуется также при сверхвысоких давлениях литья (свыше 500 МПа).

Поликарбонат как материал -- это твердый б/цв. полимерный пластик. Он прочный, легкий, оптически прозрачный, пластичный, морозостойкий, является хорошим диэлектриком и очень долговечный.

Широкое разнообразие областей применения изделий из ПК обусловлено комплексом ценных свойств этого полимерного материала: сочетание высоких механических и оптических качеств, высокой прочности и ударной вязкости, а также повышенной теплостойкости. Однако как у любого материала есть и свои недостатки, прежде всего - его высокая стоимость.

Рынок переработки ПК в Европе страдает от избыточных мощностей, невысокого спроса и в результате первых двух факторов низкого качества продукции. Некоторое время назад эти избыточные объемы находили свой спрос в России, но сегодня это практически невозможно из-за большого количества собственных производств.

Сегодня единственный отечественный производитель сырья «Казаньоргсинтез» показывает уверенный рост и по итогам первой половины 2013 года отмечает увеличение поступлений от реализации поликарбоната на 11%. Однако позиции, политика и доверие к импортным поставщикам поликарбонатного сырья по-прежнему сильны.



1. Структура ПК

Макромолекулы ПК характеризуются небольшой гибкостью, ограниченным вращением ароматических ядер и наличием сравнительно больших участков, не содержащих полярных групп. Поэтому полимер имеет слабую тенденцию к кристаллизации, довольно высокие температуры стеклования, высокие вязкости расплавов. Способность ПК к кристаллизации, форма кристаллических образований и степень кристалличности (10-40%) определяются строением исходного дифенола. Так, кристаллизация ПК затруднена, если у центрального атома углерода дифенола содержатся несимметричные или большие по объему заместители.

ПК на основе бисфенола А имеет аморфное строение и кристаллизуется весьма медленно даже при выдерживании в оптимальных для кристаллизации условиях. Аморфное состояние некристаллизующихся ПК обусловлено не жесткостью полимерной цепи, а невозможностью осуществления надлежащей плотности упаковки, т.е. отсутствием обязательного конформационного условия кристаллизации.

ПК характеризуются сильным межцепным взаимодействием, обусловленным высокой полярностью карбонатных групп. Однако в процессе переработки или дальнейшей обработки и эксплуатации полимер может кристаллизоваться. Изделия из такого ПК, полученные охлаждением расплава или быстрым испарением растворителя из раствора, не являются полностью аморфными. ПК при этом находится в стеклообразном состоянии. Кристаллизация ниже температуры стеклования (149°С) замедляется до такой степени, что молекулярная упорядоченность, возникшая в процессе переработки, остается почти неизменной в интервале температур от -100 до +149°С. При комнатной температуре полимер находится в стеклообразном состоянии. Для того чтобы получить ПК с высокой степенью кристалличности, необходимо увеличить подвижность макромолекул:

· выдержка полимера в течение длительного времени при температуре выше температуры стеклования, но ниже температуры плавления;

· медленное охлаждение расплава ПК до температуры стеклования;

· дробное осаждение полимера из раствора;

· медленное испарение растворителя из разбавленных растворов;

· медленное охлаждение растворов полимера в веществах, растворяющих его только при повышенной температуре.

Прочность, прозрачность, стабильность свойств и размеров ПК в широком интервале температур обусловили его широкое применение во многих отраслях промышленности в качестве конструкционного термопластичного полимерного материала взамен цветных металлов, сплавов и силикатного стекла. В совокупном объеме термопластов инженерно-технического назначения ПК занимает третье место после полиамидов и АБС-пластиков.

2. Получение ПК

Поликарбонат - линейный полиэфир угольной кислоты Н₂СO₃ и ароматического спирта. Элементарное звено макромолекулы ПК представляет собой два бензольных кольца, соединенных между собой атомом углерода с двумя боковыми метильными группами. Связь бензольных колец в макромолекулу с одной стороны осуществляется через атом кислорода, с другой стороны через атом углерода в группе ОСО, где один из атомов кислорода связывает бензольное кольцо и атом углерода, а второй атом кислорода образует двойную связь с атомом углерода.

Пластик ПК получают в результате многостадийного синтеза при участии нескольких ингредиентов. ПК получают в виде гранул - мелких прозрачных зерен. В таком виде материал легче хранить и транспортировать к месту переработки.

Для получения ароматических ПК, а только эта группа поликарбонатов имеет промышленное значение, необходимы два вещества, вернее их производные:

· угольная кислота (фосген) -- служит для синтеза растворителей, красителей, пестицидов, фармацевтических средств.

· двухатомный фенол (бисфенол А) -- в виде белых или светло-коричневых хлопьев или порошка получают из фенола и ацетона, единственный побочный продукт этой реакции -- вода.

В промышленности ПК получают фосгенированием диокси-соедииений газообразным фосгеном в среде пиридина или раствором фосгена в инертном органическом растворителе (~ в хлористом метилене) на границе раздела фаз (межфазной поликонденсацией), а также переэтерификацией диарилкарбонатов ароматическими диокси-соединениями.

1. Фосгенирование в растворе

Фосгенирование бисфенола А в растворе в присутствии пиридина при температуре менее 25 °С. Пиридин, служащий одновременно катализатором и акцептором выделяющегося в реакции хлористого водорода, берут в большом избытке (не менее 2 молей на 1 моль фосгена). Растворителями служат безводные хлорорганические соединения (обычно метиленхлорид). Регуляторами молекулярной массы - одноатомные фенолы. Из полученного реакционного раствора удаляют гидрохлорид пиридина, оставшийся вязкий раствор ПК отмывают от остатков пиридина соляной кислотой. Выделяют ПК из раствора с помощью осадителя (например, ацетона) в виде тонкодисперсного белого осадка, который отфильтровывают, а затем сушат, экструдируют и гранулируют.

Преимущество данного метода заключается в том, что поликонденсация протекает в гомогенной жидкой фазе при комнатной или более низкой температуре.

Недостатки -- использование дорогостоящего пиридина, растворителя и осадителя, которые необходимо регенерировать.

2. Фосгенирование на границе раздела фаз

Переэтерификация дифенилкарбоната бисфенолом А в вакууме в присутствии оснований (например, метилата Na) при ступенчатом повышении температуры от 150 до 300 °С и постоянном удалении из зоны реакции выделяющегося фенола. Процесс проводят в расплаве по периодической схеме. Получаемый вязкий расплав удаляют из реактора, охлаждают и гранулируют.

Преимущество данного метода -- отсутствие растворителя, что позволяет получить сухой ПК, пригодный для непосредственного гранулирования. Благодаря низкому содержанию примесей электролитов такой ПК обладает высокими термостойкостью и диэлектрическими свойствами.

Недостатки процесса -- необходимость проведения переэтерификации при высокой температуре и глубоком вакууме и невозможность получения ПК с ММ выше 50 000 вследствие значительного повышения вязкости расплава и протекания побочных реакций химической деструкции.

3. Межфазная поликонденсация

Конденсация бисфенола А с фосгеном в среде водной щелочи и органического растворителя (~ метиленхлорида) или смеси хлорсодержащих растворителей. Условно процесс можно разделить на 2 стадии. Первая - фосгенирование динатриевой соли бисфенола А с образованием олигомеров, содержащих реакционноспособные хлорформиатные и гидроксильные концевые группы. Вторая - поликонденсация олигомеров (катализатор - триэтиламин или четвертичные аммониевые основания) с образованием полимера. В реактор, снабженный перемешивающим устройством, загружают водный раствор смеси динатриевой соли бисфенола А и фенола, метиленхлорид и водный раствор NaOH. При непрерывном перемешивании и охлаждении (оптимальная температура 20-25 °С) вводят газообразный фосген. После достижения полной конверсии бисфенола А с образованием олигокарбоната, в котором молярное соотношение концевых групп COCl и ОН должно быть больше единицы (иначе поликонденсация не пойдет), подачу фосгена прекращают. В реактор добавляют триэтиламин и водный раствор NaOH и при перемешивании осуществляют поликонденсацию олигокарбоната до исчезновения хлорформиатных групп. Полученную реакционную массу разделяют на две фазы: водный раствор солей, отправляемый на утилизацию, и раствор поликарбоната в метиленхлориде. Последний отмывают от органических и неорганических примесей (последовательно 1-2 %-ным водным раствором NaOH, 1-2 %-ным водным раствором H₃PO₄ и водой), концентрируют, удаляя метиленхлорид, и выделяют поликарбонат осаждением или посредством перевода из раствора в расплав с помощью высококипящего растворителя, (например, хлорбензола).

Достоинства метода - низкая температура реакции, применение одного органического растворителя, возможность получения поликарбоната высокой молекулярной массы.

Недостатки - большой расход воды для промывки полимера и, следовательно, большой объем сточных вод, применение сложных смесителей.

4. Свойства ПК

В настоящее время ПК широко применяются в различных отраслях промышленности благодаря наличию комплекса свойств, отсутствующих у других полимерных материалов.

Основные области применения ПК:

· электротехника (корпуса электроприборов и электроинструментов),

· автомобилестроение (панели приборов, фары, рассеиватели),

· электроника (бытовая электроника, корпуса мобильных телефонов, оргтехника, носители информации),

· светотехника (светильники, световые панели и табло),

· оптика (линзы, светофильтры, очки, щитки для шлемов),

· медицинская техника (сосуды для хранения и переливания крови),

· товары широкого потребления (посуда, бутыли, упаковка),

· строительство (листы и панели),

· реклама (рекламные щиты)

Характеристики полимера

Ш Плотность: 1,19-1,20 г/см³

Ш Температура стеклования = 149^оС

Ш Температура плавления = 250^оС

Ш Температура переработки = 240-300^оС

Ш Сред. ММ: 20-200 тыс.ед.

Ш Растворимость: Основные растворители - метиленхлорид, хлороформ, 1,1,2- трихлорэтан, 1,1,2,2-тетрахлорэтан. Амины, гидроокись аммония и растворы сильных щелочей вызывают гидролитическую деструкцию (омыление) ПК. Стойкость ПК к гидролизу повышается при введении в ароматического ядра атомов Cl, Br или метильных групп в opтo-положение к сложноэфирной группе, а также при блокировании концевых фенольных оксигрупп.

Растворимость ПК зависит от степени их кристалличности и природы исходных диоксисоединений, а именно: структуры и межмолекулярного взаимодействия. Быстро кристаллизующиеся ПК практически нерастворимы в органических растворителях. ПК на основе бисфенола А растворяется или набухает в органических растворителях (кроме алифатических и циклоалифатических углеводородов, растительных масел, жиров).

Ш Вязкость: Вязкость расплава ПК в интервале температур 240--300°С (температуры переработки) является высокой по сравнению с вязкостью расплавов др. термопластов. С увеличением однородности полимера по ММ вязкость уменьшается.

Свойства полимерных материалов

1) Механические свойства

ПК характеризуется комплексом высоких механических показателей, который зависит от молекулярного веса, структуры, степени кристалличности и молекулярно-весового распределения образца.

ПК обладает высокой жесткостью в сочетании с очень высокой стойкостью к ударным воздействиям, в том числе при повышенной и пониженной температуре. Это позволяет использовать материал при изготовлении, как корпусных, так и видовых изделий.

предел текучести при растяжении при 23 °С	40 - 67 МПа
модуль упругости при растяжении при 23 °С	2000 - 2600 МПа
ударная вязкость по Изоду с надрезом	84-90 кДж/м2
температура эксплуатации	от -100 °C до +125 °C
светопропускание	89 % ± 1 %;
водопоглощение	0,2 %;
усадка	0,5-0,7 %
удлинение при рызрыве	50-100%

Изделия из ПК устойчивы к действию механических нагрузок до 70^оС. Напряженность растёт с увеличением температуры и увеличением нагрузки при однократном испытании. Они также обладают высокими прочностными свойствами. Прочность сохраняется при наложении быстродействующих внешних усилии; относительное удлинение изменяется почти линейно с увеличением напряжения вплоть до высоких значений последнего (такая зависимость свойственна большинству металлов).

2) Гигроскопичность

ПК обладают низкой гигроскопичностью; количество поглощаемой влаги зависит от степени кристалличности полимера, температуры и парциального давления водяного пара. Поглощение такого количества воды не вызывает изменения размеров образца.

3) Теплофизические свойства

ПК является самозатухающим материалом. Температура воспламенения ПК выше 500^оС, он горит сильно коптящим пламенем с выделением продуктов распада. По вынесении из пламени ПК затухает. ПК не пожароопасен, но может взрываться в пылевидном состоянии при 700^оС. Выше Тс ПК начинает размягчаться, переходя в высокоэластическое состояние. Влияние природы ассиметричного заместителя на Тпл. и Тс выражено не очень чётко. Заместители большого объёма обусловливают сравнительно высокие Тпл. и Тс.

4) Электрические свойства

Ароматические ПК имеют хорошие диэлектрические свойства. Диэлектрическая проницаемость ПК почти не зависит от температуры, а электрическая прочность не зависит от влажности окружающей среды. Содержание влаги в образце не влияет на электрическую прочность, но повышение температуры приводит к её снижению. Удельное объемное сопротивление: 10¹⁴ Ом*см; электрическая прочность: 32 - 35 кВ/мм. Этот диапазон можно расширить за счет различных добавок.

5) Оптические свойства

При переработке большинства ароматических ПК получаются светлые прозрачные изделия. При увеличении толщины изделия появляется желтоватый оттенок. Эта окраска вызвана присутствием различных загрязнений.

ПК имеет высокую прозрачность, лучше, чем у полистирола и сополимера САН. Это качество материала используется в производстве линз, светофильтров, очков, щитков для пожарных и мотоциклетных шлемов.

6) Светостойкость

Введение светостабилизаторов позволяет использовать материал в производстве наружных светильников, световых панелей и табло.

7) Стеклонаполнение

Наиболее широко стеклонаполненный ПК применяется в радиопромышленности и электронике при изготовлении деталей повышенной жесткости. Типичное содержание стекловолокна - 20-30%, за счет которого достигается прочность при растяжении - 100-130 МПа, несколько увеличивается теплостойкость.

ПК на основе бисфенола А характеризуется хорошей устойчивостью к нагреванию, но в процессе переработки в присутствии О₂ и влаги этот материал подвержен разложению, при этом расплав полимера темнеет, в нём образуются пузыри.

· Термоокисление

Ароматические ПК устойчивы к термоокислению. Максимальный срок службы изделий из ПК в условиях термоокисления при 70^оС - 60 лет. Термоокислительная деструкция ПК и их термостабильность, наряду с химическим строением элементарного звена, определяется также энергией межмолекулярного взаимодействия. Регулируя состав и строение исходных бисфенолов, можно получать ПК, обладающие значительной стойкостью к термоокислительной деструкции.

· Радиация

ПК - один из наиболее стойких к действию радиации материалов. После облучения полимер сохраняет растворимость в диоксане, метиленхлориде, хлороформе, но вязкость его снижается. С уменьшением молекулярного веса ухудшаются механические свойства сформованных образцов. Затем показатели резко падают и ПК перестаёт себя вести как эластичный материал. ПК однородно обесцвечивается при облучении. При облучении в вакууме ПК приобретает зелёный цвет, вследствие возникновения свободных радикалов. При диффузии О₂ в ПК радикалы разрушаются, и образец становится янтарно-коричневым.

· Химические агенты

На ПК не оказывают влияния реагенты, содержащие длинные алифатические радикалы (воски, жиры, жирные кислоты и др.). ПК на основе бисфенола А стоек к водным растворам кислот, солей,окислителей, ограниченно стоек к щелочам. ПК стойки при комнатной температуре к действию промышленных газов.

· Атмосферное воздействие

Изменение в ПК воздействии атм. Условий выражается в быстром пожелтении и прогрессирующем потемнении поверхности образцов. Наличие примесей может вызвать деструкцию ПК при переработке. Во избежание этого проводится стабилизация.

· УФ-излучение

ПК обладают очень высокой стойкостью к воздействию УФ-света, т.к. УФ-лучи неглубоко проникают в массу полимера, и деструкция почти полностью проходит только на поверхности. Визуально поверхностные изменения проявляются в потемнении образцов и растрескивании. При фотолизе уменьшается вязкость и, соответственно, молекулярный вес образца.

· Гидролиз и переэтерефикация

При комнатной или более низкой температуре ПК стоек к действию воды или водяных паров. ПК может легко гидролизоваться в спиртовой суспензии в присутствии щелочи, но относительно стабилен к действию кислот. В присутствии ПК подвержен алкоголизу и аминолизу.

· Деструкция в растворе

ПК на основе бисфенола А подвергается деструкции в растворе при действии спиртов, что выражается в изменении вязкости. Поведение ПК в растворе зависит от метода его получения. Вязкость образцов, полученных межфазной поликонденсацией, резко снижается, тогда как вязкость образцов, полученных переэтерификацией изменяется незначительно. При одинаковой концентрации высшие спирты оказывают менее разрушительное воздействие, чем низшие. Снижение вязкости полимера значительно ускоряется при введении небольших добавок HCl и триэтиламина.

По экологическим параметрам ПК не уступает таким материалам, как стекло, а по прочности намного превосходит его.

полимерный поликарбонат гидролиз гигроскопичность

Табл. 2. Сравнение свойств поликарбоната и других пластиков

Показатель	ПК	ПЭ	ПС	ПММА	ПВХ
Горючесть	Самозатух.	Горючий	Горючий	Горючий	Горючий
Гигроскопичнось,%	0,15	<0,01	0,03-0,10	0,30-0,40	0,07-0,40
Электрическая прочность, кВ/м	>20*103	20*103	>20*103	>20*103	18*103

Полимер	ММсред., тыс.ед.	Плотность, кг/м3	Тстекл., оС	Прочность растяжения, МПа	Удлинение при разрыве, %	Модуль упругости, МПа
Поликарбонат	20-200	1200	149	56-78	50-110	-
Полиэтилен (низ. давления)	50-800	954-960	-70	18-45	500-1200	350-700
Полиэтилен (выс. давления)	30-400	918-930	-70	10-17	500-800	140-180
Полистирол	50-300	1050	93	35-50	1,3-3,0	3000
ПММА	20-200	1190	105	70	4	2700-2900

5. Переработка ПК

ПК перерабатывают всеми известными для термопластов способами, однако, главным образом - экструзией и литьем под давлением при 230-310 °C. Выбор температуры переработки определяется вязкостью материала, конструкцией изделия и выбранным циклом литья.

Гранулы ПК производят на специальных химических заводах путем синтеза угольной кислоты и двухатомного фенола, разумеется, не в чистом виде, а с рядом добавок. Получается вязкий раствор, из которого с помощью осадителя выделяют ПК в виде осадка. Затем в него добавляют красители, сушат, гранулируют и фасуют в мешки. В таком виде гранулированный ПК становится абсолютно нетоксичным, его удобно хранить и доставлять в любую точку мира к месту переработки.

Пленки из ПК формуют главным образом из растворов в метиленхлориде. Оптически прозрачные пленки толщиной до 250 мкм формуют из растворов ПК на основе бисфенола А с ММ= 75 000--90 000; толщиной > 300 мкм - из растворов смешанных ПК. Пленки и пластины большей толщины лучше формовать из расплава методом экструзии через плоско-щелевую головку. Очень тонкие пленки (толщиной < 6 мкм) не снимают с подложки до момента использования. Тонкие пленки можно получить формованием ПК из расплава с последующим раздувом. Крупногабаритные изделия получают на литьевых машинах с червячной пластикацией. Методом экструзии при 240--300^оС из ПК производят стержни, листы, профилированные изделия, трубы и шланги. Методом экструзии с раздувом можно изготавливать пустотелые изделия. ПК можно перерабатывать также прессованием, т. к. благодаря высокой температуре стеклования изделия из формы можно вынимать уже при 120 --130^оС. Прессованием получают прозрачные панели с гладкой поверхностью. Благодаря малой хладотекучести, а также хорошей пластичности, малой упругости расплава, жесткости, высокому модулю упругости и высокой теплостойкости ПК можно перерабатывать методами холодного формования, характерными для металлообрабатывающей промышленности. Литьем под давлением перерабатывают ПК со средней ММ=32-35 тыс. Давление при литье 100-140 МПа. Литьевую форму подогревают до 90-120°C. Для предотвращения деструкции при температурах переработки ПК предварительно сушат в вакуум-сушилке при 115±5 °C в течение нескольких часов до содержания влаги не более 0,01-0,02%.

ПК даже в жидком состоянии остается высоковязким веществом, и формировать из него ровные листы эффективнее всего путем продавливания (экструзии) через специальную матрицу, или фильеру. Так получается изделие нужного профиля. Помимо основного процесса экструзии поликарбонатной массы одновременно происходит соэкструзия тонкой пленки, поглощающей УФ-излучение. Подобная защита обеспечивает листу неизменность оптических качеств в течение многих лет и сохраняет его превосходную прочность.

Для предотвращения деструкции ароматических ПК при повышенных температурах используют стабилизаторы [силикаты свинца пли цинка, оловоорганические соединения, полные эфиры фосфористой кислоты и ароматических оксисоединений]. Необходимо также тщательно удалять растворитель (метиленхлорид), т. к. при температурах переработки он разлагается с образованием хлористого водорода, вызывающего коррозию аппаратуры. Гранулированный ПК на основе бисфенола А можно перерабатывать на любых промышленных литьевых машинах.

К недостаткам ПК следует отнести склонность к образованию микротрещин в поверхностном слое под влиянием остаточных напряжений после механической обработки и вследствие инородных включений и микропор. Поэтому обязательной финишной операцией должна быть термообработка для снятия остаточных напряжений.

Трудности переработки

При изготовлении изделий из ПК существует ряд трудностей с его переработкой, т.к. он имеет большую вязкость расплава и очень большое время релаксации макромолекул.

Модификацией ПК привытыми САН (сополимер стирола и акрилонитрила) можно добиться улучшения его перерабатываемости. Положительный результат наблюдается при введении каучуков или эластомеров. Кроме перерабатываемости улучшается структура материала, снижаются напряжения.

Смеси поликарбоната с АБС повышаю механическую прочность материала. Добавление смеси ПС с малеиновым ангидридом, а также СЭВА позволяет получить материал с повышенной ударной вязкостью и пониженной горючестью.

Перспективные трехкомпонентные композиты получают смешением поликарбоната, полиуретана, полибутилентерефталата.

Совмещение ПК с полиэтилентеефталатом (ПЭТФ) позволяет получить материал «дифсан», обладающий повышенными прочностными свойствами. Прочность «дифсана» при любых соотношениях указанных полимеров выше прочности гомополимеров. Максимальное значение прочности достигается при введении 15% масс. ПЭТФ. Материал имеет повышенную текучесть, следовательно обладает улучшенной перерабатываемостью. Введение 5% ПЭТФ повышает текучесть материала в 2,5 раз, а введение 25% в 10 раз. Благодаря пониженной температуре и вязкости достигается колоссальный экономический эффект. Это связано прежде всего со значительным повышением производительности процесса экструзии сплавов на основе ПК.

Для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости в ПК вводят специальные наполнители и твердые смазки. Введение дисульфида молибдена, графита или 15-20% фторопласта - 4 снижает коэффициент трения в 2-3 раза.

Композиции с ПК и ЭС используют для изготовления компакт-дисков, такая композиция имеет хорошую оптическую структуру.

6. Области применения изделий из ПК

Структура применения ПК в России заметно отличается от общемировой. Для России характерно преобладание потребления ПК в областях производства сотовых листов и профильно-погонажных изделий, другие сегменты применения этого пластика развиты слабо из-за дороговизны ввозимого материала и большого количества готовых импортируемых изделий. В общем же случае ПК применяется в автомобилестроении, электронной и электротехнической промышленности, в бытовой и медицинской технике, приборо- и самолетостроении, промышленном и гражданском строительстве. Из ПК изготавливаются прецизионные детали: шестерни, втулки, кулачки; корпусные детали бытовой и оргтехники: электроприборов, электроинструментов, стиральных машин, компьютеров, телефонов, фото и кинокамер; панели приборов; осветительную арматуру; световые табло; выключатели; рассеиватели фар автомобилей и уличных светильников; защитные очки; оптические линзы; шлемы, каски, пуленепробиваемые стекла; CD и DVD диски; кухонную утварь; одноразовую посуду для горячих пищевых продуктов. В медицинской технике из ПК формуют чашки Петри, фильтры для крови, различные хирургические инструменты, глазные линзы. Листы из ПК применяют для остекления зданий и спортивных сооружении, теплиц, для производства высокопрочных многослойных стекол - триплексов. Пленка из ПК используется для упаковки пищи при повышенных температурах. Перспективные области применения пленки - пакеты, стерилизуемые в автоклавах, упаковки для микроволновых печей, упаковка медицинских изделий. Нити из поликарбоната находят применение в производстве полимерных оптических волокон: из них делают светопроводящие каналы ПОВ. Отдельный сегмент современного рынка - рециклинг ПК. Многие компании в России и мире специализируются на покупке поликарбонатных отходов с дальнейшей переработкой и продажей или использованием вторичного ПК. Как правило, для этого применяется технология экструдирования очищенных отходов с последующим дроблением и получением вторичного гранулированного материала.

Композиционные материалы на основе ПК относятся к перспективным для деталей узлов трения благодаря высоким механической прочности и ударной вязкости, стабильности свойств и размеров деталей в широком интервале температур, стойкости к атмосферным воздействиям. Эти материалы устойчивы к УФ-излучению и резким перепадам температур, но имеют ограниченную стойкость к действию ионизирующего излучения. Материалы на основе ПК применяют для деталей уплотнений, клапанов и других элементов, работающих в вакууме, в инертной газовой и других средах при температурах -50 - 110^оС. Промышленность выпускает ПК - дифлон, наполненный 25% по массе стекловолокном (дифлон СТН) и наполненный фторопластом (дифлон ДАК 8). Освоено производство антифрикционного ПК, представляющего собой дифлон, модифицированный фторопластом - 4. У этого материала сохраняются высокие физико-механические и диэлектрические свойства ПК и одновременно в 1,5-2 раза улучшаются антифрикционные свойства.

Плёнка

Газо- и паропроницаемость достаточно высокая, поэтому для улучшения барьерных свойств на пленку из ПК наносят специальное покрытие. Отличительной особенностью пленки является её размерная стабильность. Она абсолютно непригодна для использования в качестве усадочной пленки, поскольку нагревание её до 150 градусов, т.е. выше точки размягчения, в течение 10 минут дает усадку всего около 2%.

ПК легко сваривается как импульсными способами, так и ультразвуковыми, а также с помощью обычной сварки горячими электродами. Пленку легко формовать в изделия, при этом возможны большие степени вытяжки с хорошим воспроизведением деталей. Из ПК формуют разогреваемые в микроволновой печи лотки с уже готовыми блюдами. В таком случае высокая теплостойкость имеет большое значение.

Листы

Поликарбонатные листы изготавливаются из поликарбонатных гранул методом экструзии и завоевали большую популярность как универсальный материал с уникальными эксплуатационными характеристиками и очень широким спектром применения.

· сотовый ПК

(Пустотелый полимерный лист с внутренней ячеистой структурой, представляющей собой многослойную конструкцию, заполненную продольными перемычками -- ребрами жесткости. Соты располагаются вдоль длинной стороны листа, т.е. длина соты составляет 6 или 12 м. Толщина такого пластика начинается от 3,5мм и может достигать 50мм.)

· монолитный ПК

(Сплошной полимерный лист без внутренних пустот; внешне напоминает оргстекло, только намного легче и прочнее; превосходит в прочности органическое стекло в 11 раз, а обычное силикатное в 210 раз) - наиболее высокотехнологичный среди листовых пластиков

· профилированный ПК

(Малый удельный вес, низкая стоимость, легкость монтажа, отличная прозрачность (в случае использования прозрачных листов), простота в обработке и отличный внешний вид. Профилированные листы из монолитного ПК обладают отличной ударопрочностью, химстойкостью и требуют минимум дополнительной фурнитуры и способны выдерживать огромные перепады температур.)

Преимущества

· Лёгкость, прочность

· Прозрачность (Монолитный ПК прозрачен и пропускает до 90% света, что выше показателей обычного стекла.)

· Тепло- и звукоизоляция

· Лёгкость очистки (ПК-листы легко очищаются большим количеством воды и 100% хлопковой тканью; разрешается использовать средства для мытья посуды, за исключением средств содержащих аммиак, что ведёт к разрушению ПК.)

· Безопасность (От удара ПК не разлетается на опасные осколки, что также дает ему преимущество перед стеклом.)

· Температурная и пожаростойкость

В сравнении с полиэтиленовой плёнкой листы из ПК обладают преимуществом, хоть и не явно выраженным. Приобрести пленки можно достаточно много за очень скромную сумму. По причине своих свойств полиэтиленовая пленка достаточно быстро рвется и не способна выдержать тяжести снега в зимнее время, а в летнее - может быть сильно повреждена ураганом или другими стихийными явлениями. В то же время, поликарбонатный лист, напротив, обладает таким запасом прочности, который позволит ему прослужить в течение очень значительного времени. Так что по части цены - ПК выходит намного дешевле. Пусть он является более дорогим при покупке, однако его не требуется часто менять, так, как ПЭ.

В машиностроении, благодаря небольшой плотности, высоким механическим показателям и стойкости к атмосферным воздействиям, ПК вытеснил цветные металлы.

Сотовый ПК обладает превосходной тепло- и звукоизоляцией, поскольку он устроен таким образом, что имеет внутри пустоты, которые заполнены воздухом. Соответственно, воздух лучше сохраняет тепло и дает дополнительную защиту от шума. ПК намного прочнее стекла благодаря ячеистому строению сотового листа. При этом материал остается гибким и имеет высокий уровень прозрачности и светопроницаемости. Он весит меньше по сравнению с аналогичными продуктами, так сотовый вид ПК в 6 раз легче, чем стекло, в 3 раза легче, чем акрил.

По оптическим свойствам ПК уступает не только минеральному стеклу, но и АДК (аллилдигликолькарбонат). Однако современные многофункциональные покрытия позволяют значительно улучшить оптические свойства линз из ПК.



Список литературы

1. Энциклопедия полимеров. Под ред. В.А. Кабанова. Изд. «Советская энциклопедия», 1974. 1032с.

2. Смирнова О.В., Ерофеева С.Б. Поликарбонаты. М. «Химия», 1975. 288с.

3. http://www.novattro.ru/polycarbonate/

4. http://plastinfo.ru/information/articles/160/

5. http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3505.html

6. Г. Шнелл. Химия и физика поликарбонатов. - М.: Химия, 1967. - 230 с.

Размещено на Allbest.ru

...