Polikarbonāts pēc ķīmijas ir sintētisks polimērs, to var uzskatīt par sarežģītu ogļskābes un fenolu poliesteri. Kā zināms, ogļskābes sāļus sauc par karbonātiem, tāpēc arī mūsdienās populārā polimēra nosaukums, kas veidojas no divām daļām – poli (kas nozīmē daudz) un karbonāta.
Mazliet ķīmijas
Polikarbonāta makromolekulai ir lineāra struktūra. Kopumā tā formulu var uzrakstīt šādi:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
Atkarībā no aizvietotāja R veida visus polikarbonātus var iedalīt aromātiskajos, taukskābju aromātiskajos un alifātiskajos. Mūsdienās visbiežāk izmantotā ir pirmā grupa. Aromātisko polikarbonātu tirdzniecības nosaukumi var būt dažādi, taču tos vieno līdzīgas fizikālo un mehānisko parametru vērtības, piemēram, augsta gaismas caurlaidība, zems īpatnējais svars, salīdzinoši augsta kušanas temperatūra. Polikarbonāti ar šīm īpašībām satur daudzus benzola gredzenus (aromātiskus aizvietotājus).
Polikarbonātu priekšrocības
- Spēks. Viena no slavenākajām polikarbonāta īpašībām un būtiskākā priekšrocība ir tā augstā izturība pret mehāniskiem triecieniem.
- Pārredzamība. Pateicoties augstajai gaismas caurlaidībai, polikarbonāti ir veiksmīgi aizstājuši silikātu daudzās dzīves un ražošanas jomās, jo tiem ir arī salīdzinoši mazs svars.
- Siltuma pretestība. Polikarbonātu kušanas (mīkstināšanas) temperatūras vērtības nedaudz atšķiras viena no otras atkarībā no makromolekulas strukturālajām iezīmēm, bet, kā likums, tas pārsniedz 200 °C.
- Termoplastiskums. Polikarbonāts ir polimēru veids, ko var vairākas reizes pārkausēt. Tajā pašā laikā pēc sacietēšanas tas atjaunos savas īpašības.
- Ilgtspējība. Iepriekšējās īpašības dēļ polikarbonāta izstrādājumus var pārstrādāt.
- Ugunsdrošība. Aizdegšanās temperatūra ievērojami pārsniedz polikarbonāta kušanas temperatūru, tā ir aptuveni 570 ° C.
- Ķīmiskā izturība. Pateicoties šai īpašībai, materiāls tiek veiksmīgi izmantots dažādās agresīvās vidēs.
Trūkumi
Ir vērts atzīmēt, ka polikarbonātam ir visas iepriekš minētās priekšrocības tikai tad, ja tā sastāvā esošo makromolekulu molekulmasa ir lielāka par 25 000. Pretējā gadījumā tasļoti trausls un ar daudz zemāku kušanas temperatūru. Polikarbonāts, kas ražots, pārkāpjot tehnoloģiju, var saturēt diezgan lielu skaitu molekulu ar samazinātu molekulmasu, kas negatīvi ietekmē tā stiprības un veiktspējas raksturlielumus.
Vēl viens būtisks polikarbonātu trūkums ir to zemā izturība pret ultravioleto starojumu. Tomēr šodien ir tehnoloģijas, kas var aizsargāt polimēru no tiešas UV staru iedarbības. Parasti to dara ar aizsargplēvēm, kuras izstrādājuma ražošanas fāzē tiek sakausētas ar polikarbonātu. Vēl viens ierobežojošs faktors polikarbonāta izmantošanā ir tā augstā termiskā izplešanās.
Fizikālās un mehāniskās īpašības
- Refrakcijas indekss - 1,5850.
- Blīvums (pie 25°C) - 1,20g/cm3.
- Stiklošanās temperatūra - 150 °C.
- Mīkstināšanas temperatūra 220-230 °C.
- Sadalīšanās temperatūra >320 °C.
- Sala izturība, °C < -100
- Stiepes izturība - 65-70 MPa.
- Liekšanas izturība - 95 MPa.
- Īpatnējā siltuma jauda - 1090-1255J/(g K).
- Siltumvadītspēja ir 0,20 W/(m K).
- Lineārās termiskās izplešanās koeficients -1(5-6) 10-5 °C.
- Brinela cietība - (784-980) 105 Pa.
Šūnu un monolīts polikarbonāts
Šūnu polikarbonāts ir vairāku plastmasas slāņu panelis, starp kuriem ir gareniskās ribasstingrība. Saistībā ar šādu lapu neskaidri atgādina šūnveida lapu, par kuru tā ieguva savu nosaukumu. Šādas loksnes var viegli saliekt aukstā stāvoklī, sasniedzot mazāko iespējamo lieces rādiusu. Šūnu polikarbonātu visbiežāk izmanto dekoratīvo starpsienu izbūvei un caurspīdīgu jumtu izbūvei.
Monolītam polikarbonātam ir lielāka triecienizturība un caurspīdīgums. Būtiska priekšrocība ir monolītā polikarbonāta augstā karstumizturība, kušanas temperatūra ir diezgan augsta, kas ļauj to bez bailēm izmantot temperatūrā, kas sasniedz 120 ° C. Vēl viena svarīga tā īpašība ir salizturība, kas ļauj izmantot izstrādājumus no šāda veida plastmasas temperatūrā līdz mīnus 50 ° C.
Izmantojot polikarbonātu
Būvniecība. Pateicoties augstajai caurspīdīgumam un vieglumam, polikarbonāts palīdz arhitektiem realizēt visdrosmīgākos projektus. Tajā pašā laikā konstrukcijas svars, salīdzinot ar tradicionāli izmantoto stiklu, var ievērojami samazināt pamatu slodzi un tādējādi ietaupīt uz materiāliem. Turklāt polikarbonātam ir arī siltumizolācijas īpašības, ja mēs runājam par tā šūnu daudzveidību. To izmanto, lai izgatavotu caurspīdīgas konstrukcijas peldbaseiniem un stadioniem, autostāvvietām un lielveikaliem, pārejām starp ēkām un ziemas dārziem. Šis materiāls ir populārs arī dārznieku vidū. Arvien biežāk siltumnīcām tiek izmantots polikarbonāts. Tā kušanas temperatūra ir ievērojami augstāka par atmosfēras temperatūru pat karstākajā vasarā, un tāpēc tā ir ievērojamasaules siltums nevar kaitēt šim polimēram
- Elektronika. Korpusi un aizsargpārklājumi klēpjdatoriem, viedtālruņiem, atskaņotājiem, mājas datoriem un daudz kam citam ir izgatavoti no polikarbonāta. Pateicoties šim polimēram, skārienekrāna tehnoloģija varēja sasniegt masas. To izmanto biometrisko pasu izgatavošanai.
- Reklāma. Polikarbonātu izmanto, lai izveidotu gaismas konstrukcijas, izkārtnes, tablo, trīsdimensiju burtus un daudz ko citu. Tam visam var būt ļoti sarežģītas neparastas formas. Arī to monolītās plastmasas loksnes tiek izmantotas reklāmas konstrukciju pretvandāla aizsardzībai.
- Optiskie diski. Kopš 1980. gadiem polikarbonāts ir izmantots, lai izveidotu kompaktdisku pamatni. Mūsdienās to izmanto arī lielas ietilpības DVD izgatavošanai.
- Automobiļu un gaisa kuģu rūpniecība. Lidmašīnu būvniecībā tradicionāli tiek izmantoti jaunākie materiāli, kuriem ir augsta izturība un vieglums, kas raksturīgs arī polikarbonātam. To izmanto, lai izgatavotu iznīcinātāju kabīņu kupolus un stiklus astronautu un pilotu ķiverēm. Automašīnām polikarbonātu izmanto ne tikai stikliem, bet arī lukturiem un jumta lūkām.
- Medicīna. Par ļoti svarīgu polikarbonāta pielietojuma jomu ir kļuvusi medicīnas instrumentu ražošana. Tas kļuva iespējams, pateicoties tādām materiāla priekšrocībām kā netoksiskums un augsta bioloģiskā saderība, kā arī organisma imūnās atbildes trūkums pret šo plastmasu. Un, pateicoties tā izturībai un caurspīdīgumam, tas konkurēja ar stikla un metāla sakausējumiem. produkti un aprīkojums,izgatavoti, izmantojot šo materiālu, tiek izmantoti, lai uzraudzītu cilvēka ķermeņa audus un šķidrumus. Turklāt polikarbonātu augstā kušanas temperatūra ļauj tos pakļaut vismodernākajām sterilizācijas metodēm - karstumam, starojumam, UV stariem.
- Optika. 2000. gados rūpnieciskajām aizsargbrillēm sāka izgatavot polikarbonāta lēcas, kas pasargāja acis dažādu darbu laikā. Šādi izstrādājumi ir desmitiem reižu stiprāki par citām plastmasas lēcām, trieciena gadījumā tie neizplata lauskas, tos ir vēl grūtāk saskrāpēt. Pamazām polikarbonātu sāka izmantot arī ikdienas briļļu lēcām. Drošības īpašību dēļ šādas lēcas ļoti bieži izmanto bērnu brillēm, motociklistu ķiveru brillēm.
- Citi apgabali. Mūsdienās polikarbonāts ir tik stingri iesakņojies mūsu dzīvē, ka ne tikai lielpilsētu, bet arī attālu ciematu iedzīvotāji ikdienā sastopas ar produktiem, kuru sastāvdaļa ir šī plastmasa. No tā tiek izgatavotas lodīšu pildspalvas, lukturīši, datorpeles, gludekļi un tējkannas, vīna pudeļu korķi, mēbeļu detaļas, dzeramā šķidruma tvertnes un pat iepakojuma plēve.
