پلی کربنات چیست؟

 

پلی کربنات(PC) متعلق به خانواده ای از پلیمرهای ترموپلاستیک است که با پیوندهای کربناتی (-O-(C{0}}O)-O-) در ستون فقرات مولکولی آنها مشخص می شود. این پلاستیک مهندسی برای اولین بار به طور مستقل توسط هرمان شنل در بایر و دانیل فاکس در جنرال الکتریک در سال 1953 سنتز شد. ساختار بی‌شکل ماده{10}}به این معنی است که مولکول‌های آن فاقد نظم کریستالی دوربرد هستند و هم شفافیت و هم توانایی آن برای تغییر شکل پلاستیکی قابل توجه بدون شکستگی را نشان می‌دهد.

چیزها همه جا هستند

نکته اینجاست: شما احتمالاً امروز حداقل سه بار بدون اینکه متوجه شوید پلی کربنات را لمس کرده اید. قاب گوشیت؟ احتمالا پلی کربنات یا ترکیب PC. آن عینک ایمنی در محل کار؟ پلی کربنات. چراغ جلو ماشین شما را می پوشاند؟ بله حتی کوزه آب پخش کننده در آشپزخانه دفتر شما نشسته است.

و این قبل از این است که به مسائل عجیب-سپر ضد شورش، سایبان هواپیما، "شیشه" ضد گلوله در بانک شما بپردازیم. سی دی که آخر هفته گذشته در زیرزمین پدر و مادرت پیدا کردی. گلخانه ها بطری های بچه (اگرچه این موضوع پیچیده می شود-بعداً در مورد آن بیشتر می شود).

چرا مهندسان به آن باز می گردند؟

مقاومت در برابر ضربه سزاوار توجه بیشتری نسبت به بسیاری از مقالات است. ما در مورد "بسیار قوی برای پلاستیک" صحبت نمی کنیم. ما در مورد ماده ای صحبت می کنیم که می تواند گلوله را با لایه بندی مناسب متوقف کند. ورق پلی کربنات استاندارد می تواند بدون ترک خوردن ضربه چکش مستقیم بخورد.

آنچه این کار را انجام می دهد ساختار مولکولی است. آن گروه های کربناتی که قبلا ذکر کردم؟ آنها به زنجیره های پلیمری اجازه می دهند تا انرژی را از طریق تغییر شکل به جای انتشار ترک جذب کنند. زنجیرها قبل از شکستن می توانند کشیده شوند و از کنار هم بگذرند. به همین دلیل است که پلی کربنات را می توان به صورت سرد خم کرد-در بسیاری از موارد می توانید آن را روی ترمز ورق فلزی بدون گرم کردن شکل دهید.

دمای انتقال شیشه ای در حدود 147 درجه است. زیر آن، سفت و سخت است. در بالا به تدریج نرم شده و قابل اجرا می شود. این به تولید کنندگان یک پنجره پردازش گسترده می دهد که پلاستیک های مهندسی پیچیده تر آن را ارائه نمی دهند.

انتقال نور

 

پلی کربنات بدون پوشش حدود 88 درصد از نور مرئی را منتقل می کند که آن را در فاصله قابل توجهی از شیشه نوری قرار می دهد. برخی نمرات به 92 درصد رسیدند. ضریب شکست حدود 1.58-بالاتر از شیشه استاندارد- است که در واقع آن را برای عدسی های عینک با نمایه نازک مفید می کند.

اما این چیزی است که برگه‌های مشخصات همیشه به شما نمی‌گویند: این ماده در طول زمان در معرض اشعه ماوراء بنفش زرد می‌شود مگر اینکه تثبیت شود. پلی کربنات خام باقی مانده در نور خورشید در عرض یک یا دو سال کهربایی می شود. بیشتر ورق های تجاری دقیقاً به همین دلیل دارای سطوح تثبیت شده با اشعه ماوراء بنفش{2}}می باشند.

سوال BPA

ما باید در مورد بیسفنول A صحبت کنیم.

پلی کربنات استاندارد از واکنش BPA با فسژن ساخته می شود. BPA یک مختل کننده غدد درون ریز است-که استروژن را در بدن تقلید می کند. و بله، مقادیر کمی از ظروف پلی کربنات، به ویژه هنگامی که حرارت داده می شود یا در معرض محتویات اسیدی قرار می گیرند، می توانند شسته شوند.

این موضوع در حدود سال 2008-2012 به یک نگرانی قابل توجه تبدیل شد، که منجر به اقدامات نظارتی در مورد شیشه‌های کودک در چندین کشور شد و منجر به توسعه جایگزین‌های رایگان{3}}BPA مانند Tritan (که از مونومرهای مختلف استفاده می‌کند) شد. FDA هنوز هم پلی کربنات تماس با غذا را در سطوح قرار گرفتن در معرض فعلی بی خطر می داند، اما بحث ادامه دارد.

برای کاربردهای صنعتی-حفاظ‌های ماشین، لعاب، پوشش‌های محافظ-شستشوی BPA اساساً مشکلی نیست-. اما برنامه‌های تماس{4}}غذا همچنان منطقه مورد بحث است. فقط ارزش دانستن دارد

کار با متریال

ماشین های پلی کربنات به زیبایی ابزار استاندارد کاربید به خوبی کار می کند. می‌توانید آن را سوراخ کنید، آن را اره کنید، مسیر آن را هدایت کنید-احتیاط اصلی اجتناب از گرمای بیش از حد است، که باعث ذوب موضعی و ایجاد صمغ در لبه‌های ابزار می‌شود. ابزارهای تیز و سرعت متوسط ​​راه حل هستند.

ترموفرمینگ ابتدا نیاز به خشک کردن ورق دارد. پلی کربنات رطوبت جو است (رطوبت اتمسفر را جذب می کند) و آب حبس شده در حین گرم شدن حباب ایجاد می کند. اکثر سازندگان ورق را در دمای 120 درجه به مدت 2-4 ساعت قبل از شکل گیری خشک می کنند.

برای اتصال قطعات:

جوش حلال کار می کند اما نیاز به مراقبت دارد{0}}حلال هایی که کار می کنند تهاجمی هستند و در صورت استفاده بیش از حد آزاد می توانند باعث ترک خوردن شوند

چفت و بست مکانیکی به سوراخ های بزرگی برای انبساط حرارتی نیاز دارد

چسباندن چسب با چسب های پلی اورتان یا سیلیکون بهترین نتایج را می دهد

روش قالب‌گیری تزریقی-رویکرد با حجم بالا است. دمای بشکه حدود 280-320 درجه، دمای قالب 80-120 درجه. این ماده در برابر آلودگی رطوبت نابخشودنی است - آب باقیمانده باعث تخریب هیدرولیتیک در طی فرآیند مذاب می شود و وزن مولکولی و خواص مکانیکی را از بین می برد.

چگونه آن را پشته تا

ضد اکریلیک (PMMA)

اکریلیک از نظر اپتیکی بهتر-شفافتر است، کمتر مستعد تیرگی است، مقاومت بهتری در برابر خراش بیرون از جعبه دارد. همچنین ارزان تر است. اما آکریلیک در اثر ضربه خرد می شود در حالی که پلی کربنات خم می شود. اگر ممکن است چیزی به مواد لعاب شما برخورد کند، پلی کربنات برنده است.

در مقابل شیشه

 

شیشه کمتر خش می زند. شیشه زرد نمی شود شیشه برای صفحات تخت ارزان تر است. شیشه شفافیت نوری بهتری به شما می دهد.

اما وزن شیشه تقریباً دو برابر در هر فوت مربع در ضخامتی معادل است. شیشه به قطعات خطرناک تبدیل می شود. شیشه را نمی توان سرد خم کرد. شیشه برای نتایج قابل اعتماد به ابزارهای تخصصی و محیط های برش کنترل شده{3}}نیازمند است.

برای هر چیزی که وزن مهم است یا شکستگی عواقبی دارد-که به نظر می رسد کاربردهای زیادی دارد-پلی کربنات منطقی تر از مقایسه مشخصات-ورق است.

نمرات که هیچ کس در مورد آن صحبت نمی کند

مشکل خراش

پاشنه آشیل این ماده است: پلی کربنات به راحتی خراشیده می شود. خجالت آور به راحتی، با توجه به هر چیز دیگری به خوبی انجام می دهد.

این در سطح مولکولی قابل رفع نیست. همان تحرک زنجیره ای که مقاومت در برابر ضربه را ایجاد می کند، سطح را به اندازه کافی نرم می کند تا با ناخن ها علامت گذاری شود.

راه‌حل صنعت، پوشش‌های سخت-معمولاً لایه‌های مبتنی بر سیلیکون-یا اکریلیک{2}} است که از طریق غوطه‌وری، پوشش جریان یا رسوب پلاسما اعمال می‌شوند. سیستم‌های روکش سخت خوب، پلی کربنات را به سختی مدادی 2H-4H می‌رسانند و به شیشه نزدیک می‌شوند. اما پوشش هزینه و مراحل پردازش را اضافه می کند.

برای عینک، اساساً تمام لنزهای پلی کربنات با پوشش های سخت عرضه می شوند. برای لعاب صنعتی، نسخه های روکش دار و بدون پوشش، هر دو بسته به تحمل کاربرد برای علامت گذاری سطح، بازارهایی دارند.

واقعیت بازیافت

پلی کربنات از نظر فنی قابل بازیافت است. این ترموپلاستیک است، در نهایت-آن را ذوب کنید و دوباره قالب بزنید. کد رزین 7 ("سایر") آن را پوشش می دهد.

واقعیت آشفته تر است این ماده به تخریب حرارتی حساس است و با هر چرخه پردازش وزن مولکولی را از دست می دهد. آلودگی یک مشکل است-پلاستیک های مخلوط که دسته ها را غیرقابل استفاده می کند. و حجم آن در مقایسه با PET یا HDPE وجود ندارد. اکثر برنامه های حاشیه آن را نمی پذیرند.

برنامه‌های بازیافت صنعتی برای چیزهایی مانند بطری‌های آب و دیسک‌های نوری وجود دارد، اما درصدی که در واقع به بازیافت‌کنندگان می‌رسد کم است. بازیافت شیمیایی (بازگشت پلیمریزاسیون به BPA و کربنات) از نظر فنی امکان پذیر است اما هنوز در مقیاس مقرون به صرفه نیست.

کجا می رود

ظرفیت تولید در حال حاضر-در حدود 6 میلیون تن در سال در حال رشد است. آسیا هم بر تولید و هم بر مصرف مسلط است.

گرایش های تحقیق عبارتند از:

جایگزین های مبتنی بر زیست{0}}با استفاده از ایزوسورباید به جای BPA

نانوکامپوزیت ها برای بهبود مقاومت در برابر خراش بدون به خطر انداختن شفافیت

سیستم های پوششی{0}}خود ترمیمی

شفافیت نوری بهتر برای کاربردهای روشنایی LED

انتقال EV تقاضای جدید قابل توجهی را در روشنایی خودرو و بدنه باتری ایجاد می کند. الزامات کاهش وزن در جایی که خواص اجازه می دهد، پلاستیک را به شیشه و فلز ترجیح می دهد.

خط پایین

پلی کربنات جایگاه غیرمعمولی را اشغال می کند: برای کاربردهای ساختاری به اندازه کافی قوی است، برای مصارف نوری به اندازه کافی شفاف است، تقریباً از طریق هر روش شکل دهی پلاستیک قابل پردازش است. این ترکیب در جای دیگری وجود ندارد.

کامل نیست. حساسیت به خراش در جایی که بتوانید بدون پوشش از آن استفاده کنید محدود می کند. BPA برنامه‌های تماس{2}}غذایی را پیچیده می‌کند. پایداری اشعه ماوراء بنفش به مواد افزودنی یا پوشش نیاز دارد.

اما زمانی که به زره شفاف، لعاب سبک وزن، لنزهای{0}مقاوم در برابر ضربه یا صدها کاربرد دیگر نیاز دارید که در آنها «شفاف و سخت» در صدر فهرست نیازها قرار می‌گیرد-پلی کربنات معمولاً جایی است که در نهایت به آن می‌رسید. پنجاه سال پس از تجاری سازی، هیچ چیز دیگری کاملاً با آنچه انجام می دهد مطابقت ندارد.