Polükarbonaat on keemia poolest sünteetiline polümeer, seda võib pidada süsihappe ja fenoolide kompleksseks polüestriks. Nagu teate, nimetatakse süsihappe sooli karbonaatideks, sellest ka tänapäeval populaarse polümeeri nimi, mis koosneb kahest osast – polü (mis tähendab palju) ja karbonaat.
Natuke keemiat
Polükarbonaadi makromolekulil on lineaarne struktuur. Üldiselt saab selle valemi kirjutada järgmiselt:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
Sõltuv alt asendaja R tüübist võib kõik polükarbonaadid jagada aromaatseks, rasv-aromaatseks ja alifaatseks. Tänapäeval on neist enim kasutatav esimene rühm. Aromaatsete polükarbonaatide kaubanimetused võivad olla erinevad, kuid neid ühendavad sarnased füüsikaliste ja mehaaniliste parameetrite väärtused, nagu kõrge valguse läbilaskvus, madal erikaal, suhteliselt kõrge sulamistemperatuur. Nende omadustega polükarbonaadid sisaldavad palju benseeniringe (aromaatseid asendajaid).
Polükarbonaatide eelised
- Tugevus. Polükarbonaadi üks kuulsamaid omadusi ja olulisi eeliseid on selle kõrge vastupidavus mehaanilistele löökidele.
- Läbipaistvus. Tänu oma suurele valgusläbivusele on polükarbonaadid eduk alt asendanud silikaatklaasi paljudes elu- ja tootmisvaldkondades, kuna neil on ka suhteliselt väike kaal.
- Soojustakistus. Polükarbonaatide sulamis- (pehmenemis)temperatuuride väärtused erinevad üksteisest mõnevõrra sõltuv alt makromolekuli struktuurilistest iseärasustest, kuid reeglina ületab see 200 °C.
- Termoplastilisus. Polükarbonaat on teatud tüüpi polümeer, mida saab mitu korda ümber sulatada. Samal ajal taastab see pärast kõvenemist oma omadused.
- Jätkusuutlikkus. Eelneva omaduse tõttu saab polükarbonaadist tooteid taaskasutada.
- Tuleohutus. Süttimistemperatuur ületab oluliselt polükarbonaadi sulamistemperatuuri, see on umbes 570 °C.
- Keemiline vastupidavus. Tänu sellele omadusele kasutatakse materjali eduk alt erinevates agressiivsetes keskkondades.
Puudused
Väärib märkimist, et polükarbonaadil on kõik ül altoodud eelised ainult siis, kui selle koostises olevate makromolekulide molekulmass on üle 25 000. Vastasel juhul on seeväga habras ja palju madalama sulamistemperatuuriga. Tehnoloogiat rikkudes toodetud polükarbonaat võib sisaldada suhteliselt palju vähendatud molekulmassiga molekule, mis mõjutab negatiivselt selle tugevust ja tööomadusi.
Teine polükarbonaatide oluline puudus on nende madal vastupidavus ultraviolettkiirgusele. Kuid tänapäeval on olemas tehnoloogiad, mis suudavad kaitsta polümeeri otsese kokkupuute eest UV-kiirtega. Tavaliselt tehakse seda kaitsekiledega, mis sulatatakse toote valmistamise etapis polükarbonaadiga. Teine piirav tegur polükarbonaadi kasutamist on selle suur soojuspaisumine.
Füüsikalised ja mehaanilised omadused
- Murdumisnäitaja – 1,5850.
- Tihedus (temperatuuril 25° C) – 1,20 g/cm3.
- Klaasistumistemperatuur – 150 °C.
- Pehmendamistemperatuur 220-230 °C.
- Lagunemistemperatuur >320 °C.
- Külmakindlus, °C < -100
- Tõmbetugevus – 65–70 MPa.
- Paindetugevus – 95 MPa.
- Eriline soojusmahtuvus - 1090-1255J/(g K).
- Soojusjuhtivus on 0,20 W/(m K).
- Soojuspaisumise koefitsient -1(5-6) 10-5 °C.
- Brinelli kõvadus – (784-980) 105 Pa.
Kärg ja monoliitne polükarbonaat
Rakuline polükarbonaat on mitmest plastikkihist koosnev paneel, mille vahel on pikisuunalised ribidjäikus. Kontekstis selline leht ähmaselt meenutab kärgstruktuuri, mille järgi see oma nime sai. Selliseid lehti saab külmas olekus kergesti painutada, saavutades väikseima võimaliku painderaadiuse. Kõige sagedamini kasutatakse kärgpolükarbonaati dekoratiivsete vaheseinte ja läbipaistvate katuste ehitamiseks.
Monoliitsel polükarbonaadil on suurem löögikindlus ja läbipaistvus. Märkimisväärne eelis on monoliitse polükarbonaadi kõrge kuumakindlus, sulamistemperatuur on üsna kõrge, mis võimaldab seda kartmatult kasutada temperatuuril kuni 120 ° C. Selle teine oluline omadus on külmakindlus, mis võimaldab seda tüüpi plastist tooteid kasutada temperatuuril kuni miinus 50 °C.
Polükarbonaadi kasutamine
Ehitus. Tänu oma suurele läbipaistvusele ja kergusele aitab polükarbonaat arhitektidel teostada nende kõige julgemaid projekte. Samal ajal võib konstruktsiooni kaal võrreldes traditsiooniliselt kasutatava klaasiga oluliselt vähendada vundamentide koormust ja seega säästa materjale. Pealegi on polükarbonaadil ka soojusisolatsiooni omadused, kui me räägime selle rakulisest mitmekesisusest. Seda kasutatakse poolläbipaistvate konstruktsioonide valmistamiseks basseinide ja staadionide, parklate ja supermarketite jaoks, hoonete ja talveaedade vaheliste üleminekute jaoks. See materjal on populaarne ka aednike seas. Üha enam kasutatakse kasvuhoonetes polükarbonaati. Selle sulamistemperatuur on isegi kõige kuumemal suvel atmosfääri omast oluliselt kõrgem ja seetõttu märkimisväärnepäikesesoojus ei saa seda polümeeri kahjustada
- Elektroonika. Sülearvutite, nutitelefonide, pleierite, koduarvutite ja palju muu jaoks mõeldud ümbrised ja kaitsekatted on valmistatud polükarbonaadist. Tänu sellele polümeerile suutis puutetundliku ekraani tehnoloogia jõuda massidesse. Seda kasutatakse biomeetriliste passide koostamiseks.
- Reklaam. Polükarbonaati kasutatakse kergete konstruktsioonide, siltide, tabloode, kolmemõõtmeliste tähtede ja palju muu loomiseks. Sellel kõigel võivad olla väga keerulised erakordsed vormid. Samuti kasutatakse nende monoliitsest plastikust lehtedest reklaamkonstruktsioonide vandaalivastast kaitset.
- Optilised plaadid. Alates 1980. aastatest on polükarbonaati kasutatud CD-plaatide tausta loomiseks. Tänapäeval kasutatakse seda ka suure võimsusega DVD-de valmistamiseks.
- Auto- ja lennukitööstus. Lennukite ehitamiseks kasutatakse traditsiooniliselt uusimaid materjale, millel on kõrge tugevus ja kergus, mis on iseloomulik ka polükarbonaadile. Sellest valmistatakse hävitajate kabiinide kupleid ning astronautide ja pilootide kiivritele klaase. Autode puhul kasutatakse polükarbonaati mitte ainult klaasi, vaid ka esitulede ja katuseluukide jaoks.
- Meditsiin. Väga oluliseks polükarbonaadi kasutusvaldkonnaks on saanud meditsiiniinstrumentide tootmine. See sai võimalikuks tänu materjali sellistele eelistele nagu mittetoksilisus ja kõrge biosobivus, samuti keha immuunvastuse puudumine sellele plastile. Ja tänu oma tugevusele ja läbipaistvusele võistles see klaasi ja metallisulamitega. tooted ja seadmed,sellest materjalist valmistatud kasutatakse inimkeha kudede ja vedelike jälgimiseks. Lisaks võimaldavad polükarbonaatide kõrged sulamistemperatuurid allutada neile kõige kaasaegsematele steriliseerimismeetoditele – kuumus, kiirgus, UV-kiired.
- Optika. 2000. aastatel hakati tööstuslikele kaitseprillidele valmistama polükarbonaadist läätsi, mis kaitsesid silmi erinevate tööde tegemisel. Sellised tooted on kümneid kordi tugevamad kui teised plastläätsed, neile löögi korral ei levita kilde, neid on veelgi raskem kriimustada. Tasapisi hakati polükarbonaati kasutama ka igapäevaste prilliläätsede jaoks. Oma ohutusomaduste tõttu kasutatakse selliseid läätsi väga sageli lasteprillide ja mootorrattakiivri prillide jaoks.
- Muud piirkonnad. Tänapäeval on polükarbonaat meie elus nii kindl alt juurdunud, et mitte ainult megalinnade, vaid ka kaugemate külade elanikud puutuvad igapäevaselt kokku toodetega, mille osaks see plast on. Sellest valmistatakse pastapliiatseid, taskulampe, arvutihiiri, triikrauad ja veekeetjad, veinipudelite korgid, mööblidetailid, joogivedelike anumad ja isegi pakkekile.
