Poliwęglan: termoplastyczny następca szkła?

Poliwęglan: termoplastyczny…

Poliwęglan jest jednym z najszybciej rozwijających się tworzyw konstrukcyjnych, w miarę definiowania nowych zastosowań; globalne zapotrzebowanie na ten materiał przekracza 2,7 mln ton. Odkrycie poliwęglanu datuje się na rok 1898, kiedy Einhorn, niemiecki chemik, zaobserwował powstawanie nierozpuszczalnego, nietopliwego ciała stałego, starając się wytworzyć cykliczne węglany poprzez reakcję hydrochinonu z fosgenem. W 1902 r. Bischoff i Hedenström otrzymali podobny usieciowany poliwęglan o dużej masie cząsteczkowej; dr W.H. Carothers przedłużył zaś prace nad produktem. Jednak dopiero w 1953 r. laboratoria Bayer wyprodukowały liniowy termoplastyczny poliwęglan o dużej masie cząsteczkowej. W 1957 r. Bayer i General Electric ogłosiły samodzielny rozwój PC, a latem 1960 r. obie firmy rozpoczęły jego produkcję komercyjną – Bayer pod nazwą handlową Makrolon, a GE pod nazwą Lexan. W 1970 r. zaczęto go stosować w osłonach hełmów astronautów i przednich szybach promów kosmicznych. Z kolei w 1971 r. wyeliminowano koniakowy odcień poliwęglanu. Nowy materiał jest przezroczysty jak szkło, dzięki czemu do pomieszczeń wpada naturalne światło dzienne. W 1982 r. wprowadzono na rynek pierwszą płytę audio CD, szybko zastępując taśmy audio wykonane z poliwęglanu. Pięć lat później rozpoczęto stosowanie poliwęglanu w różnych urządzeniach medycznych, w tym w oksygenatorach krwi, zbiornikach krwi, filtrach krwi i wkładach do dializy nerek. W 2010 r. wprowadzono gatunki poliwęglanu do mebli. Do dziś Bayer i GE rozwijają rozwiązania, które poprawiają jakość i łatwość naszego życia poprzez innowacje i realizację marzeń. 

Poliwęglany (PC) należą do tworzyw sztucznych, których unikalne własności czynią je niezbędnymi materiałami, trudnymi do zastąpienia przez inne polimery. Przezroczystość, doskonała wytrzymałość, stabilność termiczna i bardzo dobra stabilność wymiarowa sprawiają, że poliwęglan jest jednym z najczęściej stosowanych termoplastów konstrukcyjnych. Dyski kompaktowe, osłony przed zamieszkami, wandaloodporne szyby, butelki do karmienia niemowląt, elementy elektryczne, kaski ochronne i soczewki reflektorów to typowe zastosowania PC. Poliwęglan powstaje najczęściej w reakcji bis-fenolu A (otrzymanego przez kondensację fenolu z acetonem w warunkach kwasowych) z chlorkiem karbonylu w procesie międzyfazowym. PC należy do rodziny poliestrowych tworzyw sztucznych.

shutterstock-1650844186

Właściwości

PC jest klasyfikowany jako „termoplastyczny” (w przeciwieństwie do „termoutwardzalnego”), co ma związek ze sposobem, w jaki tworzywo sztuczne reaguje na ciepło. Materiały termoplastyczne stają się płynne w wyższej temperaturze. Ich główną użyteczną cechą jest to, że można je podgrzewać do temperatury topnienia, chłodzić i ponownie podgrzewać bez znaczącej degradacji. Zamiast spalania, tworzywa termoplastyczne takie jak poliwęglan ulegają upłynnieniu, co pozwala na łatwe formowanie wtryskowe, a następnie recykling. Poliwęglan jest również materiałem amorficznym, co oznacza że nie wykazuje uporządkowanych właściwości krystalicznych ciał stałych. Zazwyczaj tworzywa amorficzne wykazują tendencję do stopniowego mięknienia (tj. mają szerszy zakres między temperaturą zeszklenia, a temperaturą topnienia), a nie do gwałtownego przejścia ze stanu stałego do ciekłego, jak ma to miejsce w przypadku polimerów krystalicznych. 

Poliwęglany są mocnymi, sztywnymi, twardymi, wytrzymałymi, przezroczystymi termoplastycznymi tworzywami konstrukcyjnymi, które mogą zachować sztywność do 140°C i wytrzymałość do -20°C (czasem nawet -40°C). Materiał jest amorficzny (dzięki czemu wykazuje doskonałe właściwości mechaniczne i wysoką stabilność wymiarową), odporny termicznie do 135°C, a oceniany jest jako trudnopalny. W porównaniu ze szkłem, poliwęglan oferuje 200-krotnie większą wytrzymałość przy o połowę mniejszym ciężarze. Dzięki właściwościom izolacyjnym, zarówno termicznym jak i akustycznym, z powodzeniem zastępuje cięższe i mniej odporne na uderzenia szkło. Dodatkowo, jest polimerem samogasnącym i biologicznie obojętnym. 





Reportaże

Forum

Jackoos_899

Czyszczenie układu uplastyczniającego wtryskarki 2021-09-16

Iebm

Kilka pytań dotyczących procesu wtryskowego i wtryskarek. 2021-09-01

Yellow

Problem z rozbryzgami 2021-07-15

Bentor

Własna firma produkcyjna 2021-06-04

Kacperczyk250

Opłacalność przewijania folii stretch 2021-05-09