Поликарбонат это что за пластик

Виды поликарбоната

Поликарбонат – это современный материал, прекрасно замещающий стекло, при этом ничуть не уступающий ему по многим свойствам.

Производится из специального сырья – гранул поликарбоната. Путем специальной обработки выплавляются плиты того или иного вида поликарбоната. Применяется поликарбонат довольно широко за счет своих свойств в строительстве, самолетостроении, медицине, производстве бытовой техники и электроники, где необходимо создать легкий, но прочный корпус.

Различают два вида поликарбоната:

Монолитный поликарбонат

Монолитный поликарбонат – это единая пластина, по внешнему виду похожая на стекло. Однако поликарбонат прочнее стекла в 100 раз, в 2 раза легче и пропускает больше света (до 90%).

Толщина панели может быть 0,75-40 мм. Часто встречается многослойный монолитный поликарбонат. Цветовая гамма и фактура слоев может быть разной. Кроме того, разным слоям часто придают различные свойства: к примеру, один – прочный, второй – не пропускает свет, а третий имеет матовую поверхность. Широкое распространение получил монолитный поликарбонат с двумя слоями, не пропускающими ультрафиолет.

В строительной сфере из монолитного поликарбоната возводят горизонтальные конструкции. При этом необязательно, чтобы они имели строгую прямоугольную форму — это может быть и скругленное перекрытие.

Округлый монолитный поликарбонат

Закругленность формы достигается применением технологии горячего формирования. Для технологии используются специальные купола радиусом 4-5 м с прямоугольным полом. Для контроля толщины изготавливаемого монолитного поликарбоната используются мощные фонари, проведенные по всей внутренней площади купола.

Купол с сырьем погружается в печь, где постепенно нагнетается температура и циркулирует воздух. Разогретый до определенной температуры лист штампуется. Ударопрочность проштампованного поликарбоната получается очень высокой за счет того, что в процессе штамповки детали усиливаются специальными ребрами. Снимается необходимость вставлять металлические ребра жесткости, за счет чего сохраняется легкий вес конструкции.

Сотовый поликарбонат

Конструктивно сотовый поликарбонат – это два (или больше) слоя пластин, между которыми проведены продольные перемычки – ребра жесткости.

Сотовый поликарбонат именуют еще ячеистым или структурированным. Однако в строительной сфере прочно закрепилось название «сотовый поликарбонат». Сотовый поликарбонат используют для создания крыш, навесов, вентиляционных фонарей на крышах производственных зданий и помещений.

Важно! Сотовый поликарбонат производится путем продавливания нагретых до расплавленного состояния гранул через формировочную деталь, которая определяет форму и размеры будущего листа.

К преимуществам сотового поликарбоната, определяющим сферу его применения, относятся следующие:

Важно! Поликарбонат обладает негативным свойством, которое следует учитывать еще в процессе проектирования стройки – при воздействии высоких температур, материал начинает увеличиваться в объеме, из-за чего могут пострадать горизонтальные перекрытия с большой площадью или несущие конструкции.

Также поликарбонат, как и стекло, плохо переносит механическое воздействие. Для успешного монтажа перекрытий принято либо не снимать защитную пленку, либо производить обработку поверхности специальными составами.

Цены на сотовый поликарбонат

Сотовый поликарбонат в сельском хозяйстве

Сотовый поликарбонат широко применяется в сельскохозяйственной сфере. Здесь высоко ценится стойкость к ударам, способность материала рассеивать прямые солнечные лучи, долгий срок износа и теплоизоляционные свойства. Кроме того, сотовый поликарбонат пропускает только часть ультрафиолетовых лучей, которых вполне хватает для нормальной жизнедеятельности растений. Благодаря этим свойствам, сотовый поликарбонат активно используется для возведения теплиц и парников не только в промышленных масштабах, но и в частных целях.

Для возведения парников и теплиц обычно используют листы ячеистого поликарбоната толщиной 8 мм. Именно эта толщина считается золотой серединой – сочетание стоимости и технических характеристик является самым удачным. Многие производители специально выпускают сотовый поликарбонат 8 мм с покрытием, которое не дает задерживаться на внутренней поверхности воде, что улучшает светопропускную способность готовой теплицы.

Таблица. Основные характеристики сотового поликарбоната толщиной 4 мм популярных торговых марок.

Монолитный и сотовый поликарбонат – что общего?

Обе разновидности поликарбоната имеют общие свойства, среди которых:

Из обеих разновидностей часто строят прозрачные перекрытия самых сложных форм как в частном, так и в коммерческом строительстве. Наиболее часто поликарбонатные перекрытия можно встретить при оформлении переходов, спортзалов, музеев, цехов и торговых центров.

По стандарту выпускаются поликарбонатные листы разной толщины – 4 мм, 6 мм, 8 мм, 10 мм, 16 мм, 20 мм и 25 мм. На отечественном рынке иногда встречаются листы толщиной 32. Один лист, как правило, имеет габариты в 2100*6000 мм или 2100*12000 мм.

Важно! Панели 4 и 6 мм не используются при оформлении уличных конструкций. Их ударная прочность и несущая способность не предназначены для нагрузок снега и ветра, поэтому такой поликарбонат применяется исключительно для оформления наружной рекламы – щитов, коробов, вывесок и прочего.

Для строительства обычно применяется поликарбонат 8-10 мм, а когда необходимо теплосбережение – свыше 20 мм толщиной.

Поликарбонат в частном строительстве

Поликарбонат стал доступным широкой массе совсем недавно и сразу обрел популярность. Его относительная дешевизна и отличные свойства нашли потребительский отклик, и материал стали применять во всех сферах жизни, в том числе и в частном строительстве.

Забор из поликарбоната

В последнее время широкую популярность обрело строительство ограждений из поликарбоната. Возможность создавать ограды необычной формы, хорошая изоляция от шума и легкость монтажа сделали поликарбонат одним из самых любимых материалов среди дизайнеров и архитекторов.

Большую роль во всеобщем признании играет тот факт, что поликарбонат может быть светопропускаемым и матовым, разных цветов и форм. Большой простор для фантазии и возможности создать нестандартную конструкцию.

Поликарбонат легко моется, благодаря чему за забором будет просто ухаживать. Для ухода за забором из поликарбоната достаточно воды и ХБ-ткани. В качестве дополнительного средства мытья можно использовать любое средство, в составе которого отсутствует аммиак. Звукоизоляционные свойства тоже являются большим плюсом для такого забора.

Гаражные строения из поликарбоната

Два дизайнера — Тапио Спелман и Кристиан Грау — задались вопросом, как создать необычный и практичный гараж для премиумных автомобилей так, чтобы он выглядел современно, при этом автомобиль был на виду и в безопасности одновременно. Решение пришло почти сразу: они разработали гараж с прозрачными стенками из поликарбоната с добавлением жидких кристаллов, способными спрятать автомобиль от посторонних глаз. При реализации этого проекта на выходе получается красивое здание, которые отлично выполняет свои функции и радует глаз.

Парники, теплицы и зимние сады из поликарбоната

Мода на использование для устройства теплицы пленки постепенно уходит. Пленка по сравнению с поликарбонатом невыгодна и непрактична – даже если не нарушится ее целостность, то через 2-3 года они неизбежно саморазрушится под воздействием солнечных лучей. Кроме того, пленку нужно снимать на зимний сезон и устанавливать обратно весной, что обеспечивает дополнительные проблемы. Все вышеописанное в тандеме с неэстетичностью делают этот материал совершенно неудобным и проблемным.

Гораздо проще и легче устроить теплицу из поликарбоната. Многие фирмы поставляют готовые конструкции с оцинкованным каркасом, которые нужно только собрать.

Преимущества теплицы из поликарбоната:

В отличие от теплиц из других материалов, поликарбонатные конструкции обеспечивают равномерное распределение световых лучей по всем растениям. Например, если теплица покрыта стеклом, ультрафиолетовые лучи, не отражаясь, падают лишь на верхушки растений, в то время как нижняя часть остается в тени. В таких условиях растения часто заболевают и погибают.

Поликарбонат обеспечивает оптимальный для эффективного роста растений микроклимат. Кроме того, оцинкованное железо, из которого выполнен каркас, отличается долговечностью и тем, что не имеет материальной ценности в глазах преступников.

Важно! Для любителей эстетики и ландшафтного дизайна поликарбонат станет настоящим подарком – способность сотового поликарбоната принимать самые сложные формы позволяет возводить конструкции любого вида.

Теплица из поликарбоната гораздо лучше держит тепло. Если у вас отапливаемая теплица или зимний сад, то за год вы сможете сэкономить около 30% используемого топлива.

Это может быть полезно

Ниже приведены некоторые полезные сведения и применении поликарбоната.

Резка поликарбоната

На данный момент поликарбонат является одним из основных материалов, используемых при строительстве и обустройстве частных домовладений, приусадебных участков и теплиц. Работа с ним начинается с резки, которая детально описана здесь.

Как хранить поликарбонат

Для правильного хранения этого материала нужно соблюдать несколько простых правил.

Поликарбонат – это современный материал, который прочно занял свое место практически во всех сферах жизни человека.

Видео — Как выбрать хороший поликарбонат

Источник

Поликарбонаты

Сложные полиэфиры угольной кислоты и дигидроксисоединений общей формулы (-ORO-C(O)-)n, где R – ароматический или алифатический остаток. Наибольшее промышленное значение имеют ароматические поликарбонаты (макролон, лексан, юпилон, пенлайт, синвет, поликарбонат). Гомополимер на основе 2,2-бис-(4-гидроксифенил) пропана (бисфенола А) и смешанные поликарбонаты на основе бисфенола А и его замещенных – 3,3′,5,5′-тетрабром – или 3,3′,5,5′,-тетраметилбисфенолов А (R = Br или CH₃ соответственно).

Физико-механические свойства поликарбоната зависят от величины молекулярной массы. Поликарбонаты, молекулярные массы которых менее 20 тысяч, хрупкие полимеры с низкими прочностными свойствами. Поликарбонаты, молярная масс которых более 25 тысяч, обладают высокой механической прочностью и эластичностью.

Для поликарбоната характерны высокое разрушающее напряжение при изгибе и прочность при действии ударных нагрузок (образцы поликарбоната без надреза не разрушаются), высокая стабильность размеров. При действии растягивающего напряжения 220 кг/см 2 в течение года не обнаружено пластической деформации образцов поликарбоната. По диэлектрическим свойствам поликарбонат относят к среднечастотным диэлектрикам. Диэлектрическая проницаемость практически не зависит от частоты тока.

Плотность (при 25 о C), г/см 3

Ударная вязкость по Шарпи (с надрезом), кДж/м 2

Теплопроводность, Вт/ (м·K)

Теплостойкость по Вика, о C

Электрическая прочность (образец толщиной 1-2 мм) кВ/м

Равновесное влагосодержание (20 о C, 50%-ная относительная влажность воздуха), % по массе

Максимальное поглощение воды при 25 0 C, % по массе

Оптически прозрачные поликарбонаты, обладающие пониженной горючестью, получены при введений в гомополикарбонат (в количестве менее 1%) солей щелочных или щелочно-земельных металлов ароматических или алифатических сульфокислот. Например, при содержании в гомополикарбонате 0,1-0,25% по массе дикалиевой соли дифенилсульфон-3,3′-дисульфокислоты кислородный индекс возрастает до 38-40%.

Температуру стеклования, устойчивость к гидролизу и атмосферо-стойкость поликарбонат на основе бисфенола А повышают введением в его макромолекулы эфирных фрагментов. Последние образуются при взаимодействии бисфенола А с дикарбоновыми кислотами, например изо- или терефталевой, с их смесями, на стадии синтеза полимера. Полученные таким образом полиэфир-карбонаты имеют температуру стеклования до 182ºС и такие же высокие оптич. свойства и механическ прочность, как у гомополикарбоната. Устойчивые к гидролизу поликарбонаты получают на основе бисфенола А и 3,3′,5,5′-тетраметилбисфенола А.

В промышленности поликарбонат получают тремя методами.

1) Переэтерификация дифенилкарбоната бисфенолом А в вакууме в присутствии оснований (например, метилата Na) при ступенчатом повышении температуры от 150 до 300ºС и постоянном удалении из зоны реакции выделяющегося фенола.

Процесс проводят в расплаве по периодической схеме. Получаемый вязкий расплав удаляют из реактора, охлаждают и гранулируют.

Достоинство метода – отсутствие растворителя. Основные недостатки – невысокое качество поликарбоната вследствие наличия в нем остатков катализатора и продуктов деструкции бисфенола А, а также невозможность получения поликарбоната с молярной масс более 50000.

2) Фосгенирование бисфенола А в растворе в присутствии пиридина при температуре меньше 25ºС. Пиридин, служащий одновременно катализатором и акцептором выделяющегося в реакции HCl, берут в большом избытке (не менее 2 молей на 1 моль фосгена). Растворителями служат безводные хлороргентные соединения (обычно метиленхлорид), регуляторами молекулярн массы – одноатомные фенолы.

Из полученного реакционного раствора удаляют гидрохлорид пиридина, оставшийся вязкий раствор поликарбоната отмывают от остатков пиридина соляной кислотой. Выделяют поликарбонат из раствора с помощью осадителя (например, ацетона) в виде тонкодисперсного белого осадка, который отфильтровывают, а затем сушат, экструдируют и гранулируют. Достоинство метода – низкая температура процесса, протекающего в гомогенной жидкой фазе. Недостатки – использование дорогостоящего пиридина и невозможность удаления из поликарбоната примесей бисфенола А.

3) Межфазная поликонденсация бисфенола А с фосгеном в среде водной щелочи и органического растворителя, например метиленхлорида или смеси хлорсодержащих растворителей.

Условно процесс можно разделить на две стадии. Первая – фосгенирование динатриевой соли бисфенола А с образованием олигомеров, содержащих реакционноспособные хлор-формиатные и гидроксильные концевые группы. Вторая – поликонденсация олигомеров (катализатор – триэтиламин или четвертичные аммониевые основания) с образованием полимера.

В реактор, снабженный перемешивающим устройством, загружают водный раствор смеси динатриевой соли бисфенола А и фенола, метиленхлорид и водный раствор NaOH. При непрерывном перемешивании и охлаждении (оптимальная температура 20-25ºС) вводят газообразный фосген. После достижения полной конверсии бисфенола А с образованием олигокарбо-ната, в котором молярное соотношение концевых групп COCl и ОН должно быть больше 1 (иначе поликонденсация не пойдет).

Подачу фосгена прекращают. В реактор добавляют триэтиламин и водный раствор NaOH и при перемешивании осуществляют поликонденсацию олигокарбоната до исчезновения хлорформиатных групп. Полученную реакционную массу разделяют на две фазы: водный раствор солей, отправляемый на утилизацию, и раствор поликарбоната в метиленхлориде. Последний отмывают оторганических и неоганических примесей (последовательно 1-2%-ным водным раствором NaOH, 1-2%-ным водным раствором H₃PO₄ и водой), концентрируют, удаляя метиленхлорид, и выделяют поликарбонат осаждением или посредством перевода из раствора в расплав с помощью высококипящего растворителя, например хлорбензола.

Достоинства метода – низкая температура реакции, применение одного органического растворителя, возможность получения поликарбоната высокой молекулярной массы. недостатки – большой расход воды для промывки полимера и, следовательно, большой объем сточных вод, применение сложных смесителей.

Метод межфазной поликонденсации получил наиболее широкое распространение в промышленности.

Особенности переработки поликарбоната

Поликарбонат обычно относят к трудно перерабатываемым материалам. Основные проблемы при литье поликарбоната связаны со следующими особенностями материала:

а) Поликарбонат гигроскопичен и требует хорошей сушки (повышенная влажность приводит к серебристости, повышенной хрупкости и другим дефектам). Оставленный на воздухе материал быстро набирает влажность.

б) Высокая вязкость расплава поликарбоната часто создает проблемы при заполнении (недолив, струйное заполнение, мутность на впуске, грампластинка) и уплотнении (утяжины, внутренние усадочные раковины, дефекты текстуры).

в) Материал чувствителен к перегреву. При выборе литьевой машины, определении гнездности, а также при конструировании горячеканальной литниковой системы необходимо учитывать время пребывания полимера при высокой температуре.

г) Поликарбонат чувствителен к высоким скоростям сдвига. Это необходимо учитывать в первую очередь при конструировании впускных литников, при задании технологического режима пластикации и впрыска.

д) Материал склонен к образованию высоких остаточных напряжений, под действием которых происходит коробление и растрескивание изделия.

К преимуществам поликарбоната при переработке относятся:

Сравнительно небольшая усадка, которая практически не зависит от направления (по течению, перпендикулярно течению) и мало зависит от толщины изделия. Материал имеет малую склонность к короблению.

Из-за высокой вязкости расплава поликарбоната при его переработке рекомендуется использовать литьевую машину, имеющую повышенный крутящий момент двигателя узла впрыска.

Высокая вязкость поликарбоната требует применения литьевой машины с повышенным давлением впрыска.

Идеальный запас по объему впрыска – 20-30%, учитывая чувствительность материала ко времени пребывания при высокой температуре.

Система управления. При использовании горячеканальных форм рекомендуется минимум 3 ступени скорости впрыска, для холодноканальных форм 4 ступени скорости впрыска.

Оптимальный шнек: L/D = 20:1-25:1, степень сжатия: 2-2.5.

Сопло: открытое, с максимально возможным диаметром отверстия.

При выборе мест впуска необходимо учитывать в первую очередь возможность уплотнения толстостенных участков. Ориентационные эффекты не оказывают значительного влияния на качество изделия из поликарбоната.

Не рекомендуется использовать тонкие впускные литники. Малая толщина впускного литника затрудняет процесс впрыска (может вызвать недолив), приводит к высоким скоростям сдвига, способствующим появлению дефектов при впрыске (струйное заполнение, мутность на впуске), вызывает проблемы при уплотнении (утяжины, внутренние усадочные раковины, дефекты текстуры). Длина впускного литника не должна превышать 0.8-1.0 мм (для туннельных литников 2 мм).

Особое внимание рекомендуется обратить на конструкцию области перехода от разводящего литника к впускному: переход должен быть коротким, но не должен содержать острых углов. Длинный переход к впускному литнику способствует остыванию фронта расплава перед впуском.

Холодноканальные разводящие литники должны быть достаточно толстыми и короткими, так как высокая вязкость материала приводит к большим потерям давления при впрыске и затрудняет уплотнение.

Толщина вентиляционных каналов: 0.04-0.08 мм. Для марок с высокой текучестью используют меньшую толщину вентиляционных каналов.

Большая разнотолщинность изделий из поликарбоната не приводит к значительному короблению. Для получения качественного изделия необходимо учитывать затрудненность процесса уплотнения.

Малые радиусы закруглений являются концентраторами напряжений и способствуют растрескиванию изделия. Минимальные радиусы закруглений: 0.5 мм.

Повышение влажности поликарбоната способствует резкому увеличению скорости гидролитической деструкции, которая приводит к уменьшению молекулярной массы полимера, уменьшению вязкости расплава.

Допустимая влажность: Условия литья

Температура расплава: 260-310; 280-320ºС (для марок общего назначения, ударопрочных, с повышенной огнестойкостью); 310-330ºС (для стеклонаполненных марок); 310-340ºС (для PC-HT).

Максимальное время пребывания расплава в цилиндре: 8-12 мин.

При перерывах в работе рекомендуется понизить температуру в цилиндре до 170-200ºС. Нельзя опускать температуру ниже 160ºС, так как это может вызвать попадание частиц металла в поликарбонат при запуске процесса из-за высокой адгезии поликарбоната к металлу при этих температурах.

Температура формы: 70-100; 80-120ºС (для марок общего назначения, ударопрочных, с повышенной огнестойкостью); 80-130ºС (для стеклонаполненных марок); 100-150ºС (для PC-HT).

Скорость впрыска: 25-200 мм/с. Оптимальная скорость впрыска зависит от вязкости полимера. При увеличении вязкости скорость впрыска уменьшается. Использование профиля скорости впрыска – эффективный способ устранения дефектов (струйное заполнение, мутность на впуске) изделий из поликарбоната.

Максимальное давление при впрыске зависит от вязкости материала, конструкции изделия (толщина, длина затекания) и литниковой системы. Максима скорости сдвига при впрыске: 40 000 1/с.

Давление выдержки: 40-80 МПа. Время выдержки под давлением для холодноканальных пресс-форм определяется на основе оценки времени застывания впускного литника.

Время выдержки на охлаждение определяется на основе оценки времени, необходимого для полного охлаждения самой толстой части изделия.

Линейная скорость вращения шнека при загрузке: 250-300 мм/с. Для наполненных марок рекомендуется меньшая скорость.

Противодавление: 0.3-0.7 МПа (в некоторых случаях до 1.7 МПа).

Подушка (крайнее переднее положение шнека): 3-7 мм.

Переработка возвратного материала

Допускается добавление максимум 20% возвратного материала при отсутствии специальных требований по оптическим свойствам. При переработке поликарбоната во 2-й раз индекс желтизны увеличивается в среднем в 1.6 раза, в 3-й раз – в 2 раза, в 4-й раз – в 3 раза.

Для чистки машины рекомендуется применять высоковязкий HDPE, PP, PS.

Особенно тщательная чистка цилиндра требуется, если перед поликарбонатом перерабатывали ABS, PA, а также полимеры, содержащие антипирены (следы этих материалов могут вызывать химическую реакцию с поликарбонатом, и как следствие, темные пятна в изделии). Некоторые марки поликарбоната чувствительны к следам POM.

Если после поликарбоната перерабатывается ABS, PA или POM, машину нельзя сразу чистить этими материалами. Рекомендуется сначала «прогнать» PMMA, после чего понизить температуру и продолжить чистку требуемым материалом.

Температура потери текучести: 160-200ºС (для PC) 182-227ºС (для PC-HT).

Для экспресс-контроля остаточных напряжений в прозрачном поликарбонате можно использовать метод растрескивания в растворителе или контроль отливок в поляризованном свете.

Растрескивание в растворителе. TnP-test для PC: погрузить изделие на 3 минуты в смесь толуола и н-пропанола (1:10). Растрескивание свидетельствует о высоких напряжения. Для PC-HT рекомендуется погрузить изделие на 15 мин в н-пропанол.

Поликарбонат имеет высокую стабильность размеров и рекомендуются для точного литья. Основные проблемы при получении точных изделий из поликарбоната обычно связаны со сложностью уплотнения, склонностью материала к утяжинам и высоким остаточным напряжениям.

Для ненаполненного поликарбоната, как для аморфного материала, характерны следующие особенности усадочных процессов:

а) усадка практически не зависит от направления;

б) технологическая усадка имеет невысокие абсолютные значения и мало зависит от толщины стенки;

Для поликарбоната, наполненного стекловолокном или углеволокном, также характерна небольшая разница продольной и поперечной усадок.

Небольшие абсолютные значения технологической усадки в сочетании с высокой жесткостью материала, делает поликарбонат устойчивым к короблению.

Утяжины на поверхности изделия – основная проблема при точном литье поликарбоната. При конструировании изделия и пресс-формы необходимо учитывать затрудненность процесса уплотнения, связанную с высокой вязкостью материала.

Для неармированных изделий может использоваться термообработка на воздухе 130ºС/ 2 часа.

Для армированных изделий используется термообработка в силиконовом масле: 135ºС/1.5 часа.

Термообработка применяется для снятия остаточных напряжений. Термообработка способствует повышению теплостойкости материала.

Необходимо учитывать изменение размеров изделия при термообработке. Для фиксации отдельных размеров используют отжиг в оправке.

Для очистки применяют метиловый спирт, этиловый спирт, изопропиловый спирт, раствор мягкого мыла, гептан, гексан, нещелочные синтетические моющие средства (pH 100 Мрад. При облучении большими дозами поликарбонат желтеет, выделяет оксид углерода и углекислый газ. Имеются специальные марки с повышенной устойчивостью к гамма-радиации.

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Источник