پلی کربنات یک ماده گرمانرم است که به تولیدکنندگان و طراحان فرصت هایی برای آزادی طراحی ، افزایش زیبایی و کاهش هزینه ها می دهد.پلی کربنات به دلیل حفظ رنگ و قدرت در طول زمان ، حتی در شرایط استرس زا شناخته شده است. با این مقاله جامع  همه موارد ضروری را که باید در مورد این پلیمر پرکاربرد بدانید بیاموزید.

پلی کربنات(pc) چیست؟

پلی کربنات یک پلیمر ترموپلاستیک سخت ، بی شکل و شفاف با عملکرد بالا با گروه های عملکردی آلی است که توسط گروه های کربناته به هم متصل شده اند و ترکیبی منحصر به فرد از خواص را ارائه می دهد. رایانه رایج به عنوان یک پلاستیک مهندسی به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود شامل موارد زیر است:

قدرت ضربه بالا
ثبات ابعادی بالا
خواص الکتریکی خوب در میان سایرین

اگرچه ویژگی های pc شبیه پلی متیل متاکریلات ، اکریلیک است ، اما پلی کربنات قوی تر است و در محدوده دمایی وسیع تری (نقطه ذوب: 155 درجه سانتی گراد) قابل استفاده است اما گرانتر است. از آنجا که PC سازگاری بسیار خوبی با برخی از پلیمرها دارد ، به طور گسترده ای در مخلوط هایی مانند PC/ABS ، PC/PET ، PC/PMMA استفاده می شود. برخی از کاربردهای رایج دیسک فشرده ، کلاه ایمنی ، شیشه ضد گلوله ، لنزهای چراغ جلو اتومبیل ، بطری های تغذیه کودک ، سقف و شیشه و غیره است.

آیا می دانید؟

pc برای اولین بار در سال 1953 توسط Dr.H.Schnell از Bayer AG ، آلمان و توسط DW Fox از شرکت جنرال الکتریک ، ایالات متحده آماده شد.

پلی کربنات در گلخانه

ویژگیها و خواص اصلی پلی کربنات

PC یک ماده ایده آل است که به دلیل ویژگی های همه کاره ، پردازش سازگار با محیط زیست و قابلیت بازیافت ، به طور گسترده در صنعت استفاده می شود. دارا بودن مجموعه ای منحصر به فرد از خواص شیمیایی و فیزیکی ، آن را بر روی شیشه ، PMMA و PE مناسب  می سازد

ویژگی های پلی کربنات

پلی کربنات دارای استحکام بالایی است که آن را در برابر ضربه و شکست مقاوم می کند و ایمنی و راحتی بیشتری را در برنامه هایی که قابلیت اطمینان و کارایی بالا را می طلبند ، فراهم می کند. پلیمر دارای چگالی 1.2-1.22 گرم / سانتی متر 3 )، حفظ سختی تا 140 درجه سانتی گراد و پایین به -20 ° C. همچنین ، پلی کربنات ها عملاً نشکن هستند.

انتقال :

PC یک پلاستیک بسیار شفاف است که می تواند بیش از 90 درصد نور را به اندازه شیشه منتقل کند. ورق های پلی کربنات در طیف گسترده ای از سایه ها موجود است که می تواند بسته به برنامه کاربر نهایی سفارشی شود.

سبک وزن :

این ویژگی تقریباً امکان نامحدودی را برای تولید کنندگان در مقایسه با شیشه فراهم می کند. این ویژگی همچنین باعث افزایش کارایی ، سهولت در نصب و کاهش هزینه های کلی حمل و نقل می شود.

محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش :

پلی کربنات ها را می توان برای جلوگیری از تابش اشعه ماوراء بنفش و حفاظت 100٪ در برابر اشعه های مضر فرابنفش طراحی کرد.

طبیعت نوری :

برای داشتن ساختار آمورف  PC ویژگی های نوری عالی را ارائه می دهد. ضریب شکست پلی کربنات شفاف 1.584 است.

مقاومت شیمیایی:

pc مقاومت شیمیایی خوبی در برابر اسیدهای رقیق شده ، هیدروکربن های آلیفاتیک و الکلها نشان  می دهد. مقاومت شیمیایی متوسط در برابر روغن و گریس. PC به راحتی توسط قلیاهای رقیق ، هیدروکربن های معطر و هالوژنه مورد حمله قرار می گیرد. تولیدکنندگان توصیه می کنند که ورق های رایانه را با مواد شوینده خاصی تمیز کنید که بر ماهیت شیمیایی آن تأثیر نمی گذارد. به پاک کننده های قلیایی ساینده حساس است.

مقاومت در برابر حرارت :

پلی کربنات ها با مقاومت خوب در برابر حرارت ، تا دمای 135 درجه سانتیگراد از نظر حرارتی پایدار هستند. مقاومت بیشتر در برابر حرارت را می توان با افزودن بازدارنده های شعله بدون تاثیر بر خواص مواد بهبود بخشید.

پلی کربنات

نقاط قوت و محدودیت ها:

بسیار شفاف  انتقال نور را به خوبی شیشه ارائه می دهد
چقرمگی بالا حتی تا -20 درجه سانتی گراد
ماندگاری مکانیکی بالا تا 140 درجه سانتی گراد
ذاتاً بازدارنده شعله
خواص عایق الکتریکی خوبی را ارائه می دهد که تحت تأثیر آب یا دما قرار نمی گیرد
از مقاومت خوبی در برابر سایش برخوردار است
می تواند ضدعفونی مکرر بخار را تحمل کند به راحتی توسط هیدروکربن ها و پایه ها مورد حمله قرار می گیرد
پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آب در دمای بیش از 60 درجه سانتی گراد ، خواص مکانیکی آنها شروع به تخریب می کند
قبل از پردازش ، خشک کردن مناسب لازم است
استقامت خستگی کم
تمایل به زرد شدن بعد از قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش
نقاط قوت و محدودیت های درجه پلی کربنات با حرارت بال

سایر خواص :

خواص عایق الکتریکی خوب ، که تحت تأثیر آب یا دما قرار نمی گیرد
مقاومت در برابر سایش خوب
کارآمدتر از سایر ترموپلاستیک های مهندسی

محدودیت های پلی کربنات

1-استقامت خستگی کم                                                                                                                                          2-پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض آب در دمای بیش از 60 درجه سانتی گراد ، خواص مکانیکی کاهش می یابد
3-خشک کردن مناسب قبل از پردازش مورد نیاز است
4-بعد از تماس طولانی مدت با اشعه ماوراء بنفش زرد می شود
5-استفاده از افزودنی ها یا مخلوط های ترموپلاستیک برای بهینه سازی خواص
6-مقاومت خزشی پلی کربنات ها را می توان با افزودن تقویت کننده های شیشه ای یا الیاف کربن بهبود بخشید. 5-40 of تقویت 7-کننده های GF می توانند مقاومت در برابر خزش را تا 28 مگاپاسکال در دمای 210 درجه فارنهایت افزایش دهند. نمرات تقویت   شده دارای مدول کششی بهتر ، مقاومت خمشی و کششی در مقایسه با گریدهای استاندارد رایانه شخصی هستند.

افزودن مواد افزودنی می تواند باعث کندی شعله ، پایداری حرارتی ، ثبات نور UV و ثبات رنگ و چندین ویژگی دیگر شود. ورق های پلی کربنات روکش دار همچنین مقاوم در برابر آب و هوا و مقاومت در برابر شیمیایی و هستند.

تثبیت کننده های مبتنی بر بنزوتریازول برای تثبیت رایانه در برابر اشعه ماوراء بنفش و محافظت در برابر تخریب اشعه ماوراء بنفش مفید هستند .
تثبیت کننده های مبتنی بر استرهای اسید فسفر برای بهبود پایداری حرارتی پلی کربنات موثر شناخته شده اند.
چندین بازدارنده شعله ، مانند هالوژنه ، مبتنی بر فسفر و مبتنی بر سیلیکون به طور گسترده ای برای دستیابی به عملکرد UL مورد نیاز ، افزایش LOI و کاهش حرارت احتراق برای محصولات PC استفاده می شوند.

مخلوط های پلی کربنات از نظر تجاری برای ایجاد تعادل مناسب بین عملکرد و بهره وری موفق هستند.

PCمخلوط پلی استر:

این آلیاژها برای کاربردهایی که مقاومت شیمیایی بالا مورد نیاز است مناسب هستند. مخلوط های PC/PBT به دلیل رفتار کریستالی بالاتر PBT مقاومت شیمیایی بالاتری نسبت به ترکیبات PC/PET ارائه می دهند در حالی که گریدهای مخلوط PET مقاومت حرارتی بالاتری را ارائه می دهند.

PC/ABS:

چقرمگی و مقاومت بالا در برابر حرارت ، همراه با شکل پذیری و قابلیت پردازش ABS ، ترکیبی عالی از خواص را ارائه می دهد.
کامپیوتر چگونه تولید می شود؟
پلی کربناتها با پلیمریزاسیون متراکم بیس فنول A (BPA ؛ C 15 H 16 O 2 ) و فسژن (COCl 2 ) تولید می شوند.

روشهای متداول برای تولید قطعات پلی کربنات

اکستروژن
قالب گیری تزریقی
قالب گیری با ضربه
شکل دهی حرارتی

مواد ذوب شده و با فشار زیاد وارد قالب می شود تا شکل دلخواه به آن داده شود. خشک کردن قبل از پردازش بسیار توصیه می شود: 2-4 ساعت در 120 درجه سانتی گراد. میزان رطوبت مورد نظر باید حداکثر 0.02 باشد.

به منظور جلوگیری از تخریب مواد ، حداکثر زمان ایده آل بسته به دمای ذوب انتخاب شده بین 6 تا 12 دقیقه است. دو تکنیک اصلی در پردازش پلی کربنات شامل قالب گیری تزریقی و اکستروژن است.

قالب گیری تزریقی

قالب تزریقی اغلب برای تولید قطعات ساخته شده از پلی کربنات ها و مخلوط آنها استفاده می شود. از آنجا که pc بسیار چسبناک است ، معمولاً در دمای بالا فرآوری می شود تا ویسکوزیته آن کاهش یابد. در این فرایند ، مذاب پلیمری داغ در قالب با فشار بالا فشرده می شود. هنگامی که قالب سرد می شود ، به پلیمر مذاب شکل و مشخصات دلخواه را می بخشد. این روش به طور کلی برای تولید بطری های پلی کربنات ، بشقاب و غیره استفاده می شود. از آنجا که پلی کربنات یک پلاستیک با جریان ضعیف است ، ضخامت دیوار نباید خیلی نازک باشد.

تنظیمات معمول برای انواع تزریق رزین های پلی کربنات

اکستروژن

در فرآیند اکستروژن ، مذاب پلیمر از حفره ای عبور می کند که به شکل نهایی آن کمک می کند. هنگامی که سرد می شود ، مذاب شکل بدست آمده را حفظ کرده و حفظ می کند. این فرایند برای تولید ورق های پلی کربنات ، پروفیل و لوله های بلند استفاده می شود توصیه ها:

دمای اکستروژن: 230-260 درجه سانتی گراد
نسبت L/D 20-25 توصیه می شود

پرینت سه بعدی

پلی کربنات قوی ترین ماده ترموپلاستیک است و به عنوان یک رشته چاپ سه بعدی انتخاب جالبی است PC یک ماده قوی است و برای حفظ مقاومت در برابر دما شناخته شده است. پلی کربنات مانند پلکسی گلاس خرد نمی شود.

قابل خم شدن در دمای اتاق
دمای چاپ از 260 – 300 درجه سانتی گراد
دمای بستر چاپ 90 درجه سانتیگراد یا بالاتر توصیه می شود

سرعت چاپ:

30 میلی متر بر ثانیه ایده آل است ، می تواند تا 60 یا 80 میلی متر بر ثانیه برسد
مواد پلی کربنات را می توان با استفاده از چندین تکنیک از جمله چسباندن حلال ، چسبندگی یا اتصال مکانیکی به هم چسباند. درک الزامات کیفیت برای فرآیندهای چسبندگی مطابق استاندارد نظارتی DIN 2304-1 ضروری است.

پلی کربنات

آیا پلی کربنات برای استفاده ایمن است؟ چگونه پلی کربنات را بازیافت کنیم؟

پلاستیک پلی کربنات یک ماده مناسب برای بطری های کودک ، بطری های آب قابل پر شدن ، فنجان های شیرین و بسیاری دیگر از ظروف غذا و نوشیدنی است. اگرچه ایمنی رایانه شخصی مورد بررسی قرار گرفته است زیرا از بیسفنول A (BPA) ساخته شده است.

تحقیقات و آژانس های دولتی در سراسر جهان به بررسی پتانسیل کم سطوح BPA برای مهاجرت از محصولات پلی کربنات (تخریب مواد در تماس با آب) به غذاها و نوشیدنی ها ادامه می دهند. این تجزیه و تحلیل ها نشان داده است که قرار گرفتن در معرض BPA از محصولات پلی کربنات در تماس با غذا و نوشیدنی توسط انسان کم است و هیچ خطری برای سلامتی انسان ندارد.

چندین مقام نظارتی در سراسر جهان ، مانند FDA ایالات متحده ، کمیته علمی کمیسیون اروپا در مورد غذا ، آژانس استانداردهای مواد غذایی انگلستان ، استفاده ایمن از رایانه شخصی برای برنامه های تماس با غذا را به رسمیت شناخته اند ، اما برخی مطالعات نیز وجود دارد که نشان می دهد BPA خطری برای سلامتی و بنابراین ، منجر به توسعه محصولات pc “بدون BPA” شد.

همه کاربردهای پلاستیک پلی کربنات 100٪ قابل بازیافت هستند و با کد بازیافت “7” مشخص می شوند. یکی از روشها بازیافت شیمیایی است که در آن کامپیوتر حذف شده با فنل واکنش داده و مونومرهایی تولید می کند که برای پلیمریزاسیون بیشتر خالص می شوند.

محققان همچنین در تلاش هستند تا فرآیندهای جدیدی را برای بازیافت پلی کربناتها در پلاستیک دیگری ایجاد کنند – هنگامی که بیسفنول A (BPA) در محیط مورد استفاده قرار نمی گیرد یا هنگام دفن زباله دفع نمی شود.

توسعه در پلی کربنات مبتنی بر زیست

بسیاری از شرکتها pc مبتنی بر بیو را توسعه داده اند که می تواند به عنوان جایگزین مصنوعی در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد. Bio-PC دارای ساختار مولکولی مشابه با افزایش دوام است ، اما محدودیت های خاصی در هزینه تولید wrt وجود دارد.

در چند سال گذشته چندین پیشرفت جدید در بخش رزین های pc بر پایه بیو مشاهده شد. آنها عبارتند از:

DURABIO ™ توسط شرکت شیمیایی Mitsubishi- این یک پلاستیک مهندسی مبتنی بر زیست ساخته شده از مونومر ایزوسوربید گیاهی است. شفافیت و همگنی نوری آن از رزین پلی کربنات معمولی مبتنی بر BPA (BisPhenol A) پیشی می گیرد.

POLYSORB® Isosorbide by Roquette این یک محلول جایگزین گیاهی برای بیسفنول A (BPA) است که می تواند به عنوان مونومر در سنتز پلی کربنات ها مورد استفاده قرار گیرد. از پلی کربنات های مبتنی بر ایزوسوربید می توان برای افزایش مقاومت شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش و مقاومت در برابر خراش در صنایع ساختمانی و خودروسازی استفاده کرد.

رزین PC LEXAN based بر اساس گواهی تجدیدپذیر خوراک توسط SABIC این آخرین محلول پلی کربنات بر اساس مواد اولیه دارای مجوز ISCC PLUS است SABIC بخشی از ابتکار راه حل های دایره ای TRUCIRCLE، خود را نشان می دهد که در طول تولید رزین پلی کربنات بر اساس مواد اولیه تجدید پذیر ، کاهش قابل توجهی در میزان کربن (تا 50٪) و اثرات کاهش فسیل (تا 35٪) نشان می دهد.

به تازگی ، پیشرفتی در موسسه تحقیقات شیمی کره (KRICT) انجام شده است که در آن محققان بیو پلی کربنات ساخته شده تا حد زیادی از گلوکز ساخته اند . بر خلاف بیوپلیمرهای قبلی ، تیم ادعا می کند که این بیوپلی کربنات جدید دارای قدرت و دوام مطابقت با همتای پتروشیمی خود است و راه را برای تجاری سازی هموار می کند.