پلی کربنات ها (PC) گروهی از پلیمرهای ترموپلاستیک هستند. که دارای گروه های کربنات در ساختار شیمیایی خود میباشند. پلی کربنات های مورد استفاده در مهندسی مواد قوی و سخت هستند و برخی از گریدها از نظر نوری شفاف هستند.
آنها به راحتی کار می شوند، قالب گیری می شوند و فرم دهی می شوند. به دلیل این خواص، پلی کربنات ها کاربردهای زیادی پیدا می کنند. پلی کربنات ها کد شناسایی رزین منحصر به فرد (RIC) ندارند و به عنوان “سایر”، 7 در لیست RIC شناسایی می شوند. محصولات ساخته شده از پلی کربنات می توانند حاوی مونومر پیش ساز بیسفنول A (BPA) باشند.
ساختار
استرهای کربنات دارای هسته های مسطح OC(OC) 2 هستند که استحکام را ایجاد می کند. پیوند منحصر به فرد O=C کوتاه است (1.173 Å )، در حالی که پیوندهای C-O بیشتر شبیه اتر هستند (فاصله پیوند 1.326 Å ). پلی کربنات ها نام خود را به این دلیل دریافت کردند که پلیمرهای حاوی گروه های کربناته هستند (-O-(C=O)-O-). تعادلی از ویژگی های مفید، از جمله مقاومت در برابر دما، مقاومت در برابر ضربه و خواص نوری، پلی کربنات ها را بین پلاستیک های کالایی و پلاستیک های مهندسی قرار می دهد.
خواص و پردازش
پلی کربنات یک ماده بادوام است. اگرچه مقاومت بالایی در برابر ضربه دارد، اما مقاومت آن در برابر خراش پایین است. بنابراین، یک پوشش سخت برای لنزهای عینک پلی کربنات و حتی اجزای بیرونی خودرو هم پلی کربنات اعمال می شود.
ویژگی های پلی کربنات در مقایسه با پلی متیل متاکریلات (PMMA، اکریلیک) است، اما پلی کربنات قوی تر است و تا دمای شدید طولانی تر است. مواد فرآوری شده حرارتی معمولاً کاملاً آمورف هستند، و در نتیجه نسبت به نور مرئی بسیار شفاف هستند، با انتقال نور بهتر از بسیاری از انواع شیشهها.
پلی کربنات دارای دمای انتقال در حدود 147 درجه سانتیگراد (297 درجه فارنهایت) است، بنابراین به تدریج از این نقطه نرم می شود و بالاتر از حدود 155 درجه سانتیگراد (311 درجه فارنهایت) جریان می یابد. ابزارها باید در دماهای بالا، معمولاً بالای 80 درجه سانتیگراد (176 درجه فارنهایت) نگهداری شوند تا محصولاتی بدون فشار و بدون تنش ساخته شوند.
قالب گیری گریدهای با جرم مولکولی کم آسان تر از گریدهای بالاتر است، اما در نتیجه استحکام آنها کمتر است. سخت ترین گریدها بالاترین جرم مولکولی را دارند، اما پردازش آنها دشوارتر است.
برخلاف بیشتر ترموپلاستیک ها، پلی کربنات می تواند بدون ترک خوردن یا شکستن، تغییر شکل های پلاستیکی بزرگی را متحمل شود. در نتیجه، می توان آن را در دمای اتاق با استفاده از تکنیک های ورق فلزی مانند خم شدن روی ترمز پردازش و شکل داد. حتی برای خمیدگی های زاویه ای تیز با شعاع تنگ، ممکن است گرم کردن لازم نباشد. این باعث می شود آن را در نمونه سازی برنامه های کاربردی که در آن قطعات شفاف یا الکتریکی غیر رسانا مورد نیاز است، که نمی توانند از ورق فلز ساخته شوند، ارزشمند می کند. PMMA/Acrylic که از نظر ظاهری شبیه پلی کربنات است، شکننده است و در دمای اتاق خم نمی شود.
آشنایی کامل با رزین پلی کربنات
پلی کربنات که به عنوان رزین PC نیز شناخته می شود، نوعی پلاستیک مهندسی است که یک اصطلاح عمومی برای پلاستیک هایی است که به طور ویژه برای افزایش استحکام، مقاومت در برابر دما و سایر خواص مکانیکی طراحی شده اند.
رزین پلی کربنات در درجه اول برای کاربردهای صنعتی مانند قطعات ماشین آلات و قطعات الکترونیکی استفاده می شود، جایی که وزن سبک و کیفیت جذب ضربه برتر آن مزیت مشخصی نسبت به مواد سنگین تر و سفت تر دارد.
شفافیت بالای رزین پلی کربنات همراه با خاصیت استحکام و عدم شکستن آن نیز آن را به جایگزینی مناسب و ایمن برای شیشه تبدیل کرده است.
پلی کربنات چگونه ساخته می شود؟
پلی کربنات، مانند سایر پلاستیکها، با تقطیر سوختهای هیدروکربنی به گروههای سبکتر به نام «کسری» شروع میشود که برخی از آنها با کاتالیزورهای دیگر برای تولید پلاستیک (معمولاً از طریق پلیمریزاسیون یا چند تراکم) ترکیب میشوند.
ویژگی های پلی کربنات چیست؟
اکنون که می دانیم برای چه چیزی استفاده می شود، اجازه دهید برخی از خواص کلیدی پلی کربنات را بررسی کنیم. PC به عنوان یک ترموپلاستیک طبقه بندی می شود (در مقابل “ترموست”) و نام آن به نحوه واکنش پلاستیک به گرما مربوط می شود.
مواد ترموپلاستیک در نقطه ذوب خود (155 درجه سانتیگراد در مورد پلی کربنات) به مایع تبدیل می شوند. یکی از ویژگی های مفید در مورد ترموپلاستیک ها این است که می توان آنها را تا نقطه ذوب خود گرم کرد، سرد کرد و مجدداً بدون تخریب قابل توجه دوباره گرم کرد. به جای سوزاندن، ترموپلاستیک هایی مانند پلی کربنات به مایع تبدیل می شوند که به آنها اجازه می دهد به راحتی قالب گیری تزریقی و سپس بازیافت شوند.
در مقابل، پلاستیک های ترموست را فقط یک بار می توان گرم کرد (معمولاً در طی فرآیند قالب گیری تزریقی). اولین گرمایش باعث می شود که مواد ترموست (شبیه به اپوکسی 2 قسمتی) گیر کنند و در نتیجه یک تغییر شیمیایی ایجاد شود که قابل برگشت نیست. اگر بخواهید یک پلاستیک گرماسخت را برای بار دوم به دمای بالا گرم کنید، به سادگی می سوزد. این ویژگی باعث می شود که مواد ترموست نامزد ضعیفی برای بازیافت باشند.
پلی کربنات نیز یک ماده آمورف است، به این معنی که ویژگی های مرتب جامدات کریستالی را نشان نمی دهد. معمولاً پلاستیکهای آمورف تمایل به نرم شدن تدریجی دارند (یعنی محدوده وسیعتری بین دمای انتقال شیشهای و نقطه ذوب خود دارند) بهجای اینکه مانند پلیمرهای کریستالی، انتقال شدید از جامد به مایع را نشان دهند. در نهایت، پلی کربنات یک کوپلیمر به این دلیل که از چندین نوع مونومر مختلف در ترکیب با یکدیگر تشکیل شده است.
شفاف اما قوی! 200 برابر قوی تر از شیشه
بارزترین ویژگی پلی کربنات استحکام آن است. با بیش از 200 برابر قوی تر از شیشه، یکی از بادوام ترین پلاستیک های شفاف موجود است. نه تنها قوی است، بلکه نسبت به سایر رزینها سبکتر و از نظر وزن در حجم نسبت به شیشه، آلومینیوم و حتی فولاد نیز سبکتر است. رزین پلی کربنات با تصورات رایج که مواد شفاف لزوماً شکننده هستند و مواد قوی باید سنگین باشند، مخالفت می کند.
این ویژگیها باعث میشود که محصولات رزین پلی کربنات در مکانهایی که شفافیت لازم است و خطر شکستگی قابل قبول نیست، استفاده شود. در ژاپن، پلیس سپرهای فلزی ضد شورش را با سپرهای پلی کربنات جایگزین کرد، که محافظتی معادل ارائه می دهند، اما سبک تر هستند و دید بهتری را ارائه می دهند.
همین ویژگی ها به جای شیشه در پنجره های هواپیماها و قطارهای پرسرعت شینکانسن ژاپن، رزین پلی کربنات را ترجیح می دهد. ترکیب سه گانه قدرت، سبکی و شفافیت نیز آن را برای طیف بی پایانی از کاربردها، از جمله برای وسایل روزمره مانند بیل برفی و پوشش چراغ های خیابانی LED، ایده آل می کند. تولیدکنندگان به طور فزاینده ای از قطعات رزین پلی کربنات برای افزایش ارزش افزوده محصولات خود استفاده می کنند و مصرف کنندگان از محصولات بادوام، راحت و ایمن تر بهره مند می شوند.
رزین پلی کربنات همچنین دارای پایداری حرارتی بالا و خواص مقاومت در برابر آتش است که آن را قادر میسازد در محیطهایی که سایر پلاستیکها معمولاً از نظر ساختاری شکسته میشوند، مانند مکانهایی با نوسانات گسترده در دماهای گرم و سرد استفاده شود. رزین پلی کربنات کاربردهای بالقوه پلاستیک مهندسی شده را به شدت گسترش می دهد و نویدبخش مزایای جدیدی برای تولید کنندگان است.