Il policarbonato (PC), noto anche come plastica PC, è un polimero contenente gruppi carbonati nella catena molecolare, che può essere suddiviso in alifatico, aromatico, alifatico-aromatico e altri tipi in base alla struttura del gruppo estere. Tra questi, i policarbonati alifatici e alifatico-aromatici hanno basse proprietà meccaniche, che ne limitano l'uso nei tecnopolimeri.
Solo i policarbonati aromatici sono stati prodotti industrialmente. Grazie alle sue peculiarità strutturali, il policarbonato è diventato il materiale plastico generico in più rapida crescita tra i cinque principali tecnopolimeri.
Nome cinese Policarbonato [2] Nome straniero Policarbonato[1] Alias plastica PC [1] Punto di fusione da 220 a 230 °C[2] Solubile in acqua insolubile densità 1,2 g/cm³[2] Descrizione della sicurezza non commestibile temperatura disponibile da -40 °C a +135 °C temperatura di deviazione termica 135 °C resa 1,585 ± 0,001 tasso di trasmissione della luce 90% ± 1% conducibilità termica 0,19 W/mK tasso di espansione lineare 3,8 x 10-5 cm/cm°C

Il policarbonato è una resina termoplastica resistente che prende il nome dai suoi gruppi interni. Può essere sintetizzato a partire dal bisfenolo A e dal cloruro di carbonile (COCl2). Il metodo più comunemente utilizzato è quello dello scambio di esteri fusi (il bisfenolo A e il difenilcarbonato vengono sintetizzati mediante scambio di esteri e reazione di condensazione).

Chimica
Il policarbonato (PC) è un poliestere di tipo acido carbonico, che di per sé non è stabile, ma i suoi derivati (ad esempio fosgene, urea, carbonato, carbonato) sono stabili.
I policarbonati possono essere suddivisi in due gruppi, alifatici e aromatici, a seconda della struttura alcolica.
Policarbonati alifatici. Ad esempio, il polietilene-carbonato, il politrimetilene-carbonato e i loro copolimeri hanno basse temperature di fusione e di transizione vetrosa e scarsa resistenza, e non possono essere utilizzati come materiali strutturali; tuttavia, la loro biocompatibilità e le loro proprietà biodegradabili possono essere utilizzate in vettori di farmaci a lento rilascio, suture chirurgiche, materiali di supporto osseo e altre applicazioni.
Il policarbonato è resistente agli acidi deboli, alle basi deboli e agli oli neutri.
Il policarbonato non è resistente ai raggi UV o agli alcali forti.
Il PC è un poliestere carbonato lineare con gruppi di acido carbonico alternati nella molecola con altri gruppi che possono essere aromatici, alifatici o entrambi. Il PC di tipo bisfenolo A è il prodotto industriale più importante.
Il PC è un polimero quasi incolore, vetroso e amorfo con buone proprietà ottiche. Le resine PC ad alto peso molecolare hanno un'elevata tenacità, con una resistenza all'impatto con intaglio della trave a sbalzo di 600-900 J/m. La temperatura di deformazione termica dei gradi non caricati è di circa 130°C, mentre il rinforzo con fibre di vetro aumenta questo valore di 10°C. Il modulo di flessione del PC può superare i 2400 MPa e la resina può essere trasformata in prodotti rigidi di grandi dimensioni. Il tasso di scorrimento sotto carico è molto basso al di sotto dei 100°C. Il PC è poco resistente all'idrolisi e non può essere utilizzato per prodotti sottoposti ripetutamente a vapore ad alta pressione.
I principali difetti del PC sono la mancanza di stabilità idrolitica, la sensibilità alle scheggiature, la resistenza agli agenti chimici organici, la scarsa resistenza ai graffi e l'ingiallimento in caso di esposizione prolungata ai raggi UV. Come altre resine, il PC è suscettibile all'attacco di alcuni solventi organici.
I materiali in PC sono ignifughi. Resistenti all'ossidazione.
Fisico
Tubi in policarbonato
Tubi di policarbonato (2 fogli)
Densità: 1,18-1,22 g/cm3 Espansione lineare: 3,8 x 10-5 cm/°C Temperatura di deformazione termica: 135°C Bassa temperatura: -45°C
Il policarbonato è incolore, trasparente, resistente al calore, agli urti, ritardante di fiamma di grado BI e presenta buone proprietà meccaniche a tutte le comuni temperature di servizio. Rispetto al polimetilmetacrilato, il policarbonato presenta una buona resistenza agli urti, un elevato indice di rifrazione, buone proprietà di lavorazione ed è ritardante di fiamma UL94 V-2 senza bisogno di additivi. Tuttavia, il polimetilmetacrilato è meno costoso del policarbonato e può essere prodotto in grandi quantità mediante polimerizzazione ontogenica.
La resistenza all'abrasione del materiale è relativa e se si confronta l'ABS con il PC, è quest'ultimo a essere più resistente all'abrasione. Tuttavia, rispetto alla maggior parte dei materiali plastici, il policarbonato ha una resistenza relativamente scarsa all'abrasione e pertanto alcuni dispositivi in policarbonato per applicazioni soggette ad abrasione richiedono un trattamento superficiale speciale.
Classificazione
PC antistatico, PC conduttivo, PC ignifugo rinforzato con fibre, PC resistente ai raggi UV e agli agenti atmosferici, PC alimentare, PC resistente agli agenti chimici.
Vantaggi principali
1. proprietà meccaniche: elevata resistenza e coefficiente di elasticità, elevata resistenza all'urto, buona resistenza alla fatica, buona stabilità dimensionale, anche con un piccolo creep (variazione minima anche in condizioni di alta temperatura), elevata trasparenza e assenza di colorazione.
2. resistenza all'invecchiamento termico: un'ampia gamma di temperature di utilizzo, indice di temperatura UL migliorato di 120 ~ 140 ℃ (anche l'invecchiamento a lungo termine all'aperto è molto buono).
3. resistenza ai solventi: nessuna fessurazione da stress.
4. stabilità all'acqua: facile decomposizione ad alta temperatura a contatto con l'acqua (è necessario prestare attenzione quando si utilizza in ambienti ad alta temperatura e alta umidità).
5. proprietà isolanti: eccellente (l'umidità, l'alta temperatura può anche mantenere le proprietà elettriche di stabile, è il materiale ideale per la fabbricazione di parti elettroniche ed elettriche).
6. Coefficiente dielettrico: 3,0-3,2.
7. Resistenza all'arco: 120s.
8. lavorabilità dello stampaggio: attrezzature comuni a iniezione o estrusione.
Incollaggio di plastica PC
A seconda delle esigenze, è possibile scegliere i seguenti adesivi.
1. G-933: adesivo monocomponente, polimerizzabile a temperatura ambiente, morbido e flessibile, resistente alle alte e alle basse temperature, polimerizza da pochi secondi a poche ore a diverse viscosità.
2. KD-833: adesivo istantaneo, può incollare rapidamente le plastiche PC in pochi secondi o decine di secondi, ma lo strato adesivo è duro e fragile e non resiste all'immersione in acqua calda oltre i 60 gradi.
3. QN-505 è un adesivo bicomponente con uno strato adesivo morbido, adatto per l'incollaggio o la laminazione di plastiche PC in grandi aree. Tuttavia, la resistenza alle alte temperature è scarsa.
4. QN-906: adesivo bicomponente, resistenza alle alte temperature.
5. G-988: adesivo monocomponente per vulcanizzazione a temperatura ambiente, dopo la polimerizzazione è un elastomero con eccellenti caratteristiche di impermeabilità e antiurto, resistenza alle alte e basse temperature, spessore di 1-2 mm, solidificazione iniziale di circa 10 minuti, polimerizzazione di base di 5-6 ore, con una certa resistenza. Sono necessarie almeno 24 ore per la completa polimerizzazione. Monocomponente, non richiede miscelazione, basta applicarlo dopo l'estrusione e lasciarlo indurire, senza bisogno di aggiungere calore.
6. KD-5606: Adesivo a polimerizzazione UV, per l'incollaggio di fogli e lastre di PS trasparenti, in grado di ottenere l'effetto di assenza di tracce, deve essere polimerizzato con luce UV. L'effetto appiccicoso è molto bello. Ma la resistenza alle alte temperature è scarsa.

Applicazioni
Industrie di sviluppo
Le tre principali aree di applicazione dei tecnopolimeri PC sono l'industria dell'assemblaggio del vetro, l'industria automobilistica e l'industria elettronica ed elettrica, seguite da parti di macchinari industriali, CD-ROM, imballaggi, computer e altre attrezzature per ufficio, settore medico e sanitario, film, tempo libero e dispositivi di protezione, ecc. Il PC può essere utilizzato come vetro per finestre e porte, i laminati di PC sono ampiamente utilizzati in banche, ambasciate, strutture detentive e luoghi pubblici per finestre protettive, per portelloni di aeromobili, apparecchiature di illuminazione, box di sicurezza industriale e vetro antiproiettile.
Le lastre di PC possono essere utilizzate per vari tipi di segnaletica, come i quadranti delle pompe di benzina, i cruscotti delle auto, la segnaletica commerciale per il trasporto merci e all'aperto, gli indicatori di direzione a scorrimento, la resina PC per i sistemi di illuminazione automobilistica, i sistemi di cruscotti e i sistemi di rivestimento interno, come coperture dei fari, pannelli di cambio anteriori e posteriori per auto con rinforzo, cornici dei riflettori, Il PC è utilizzato come scatole di giunzione, prese, spine e manicotti, guarnizioni, conversione TV Il PC è utilizzato come parti a basso carico per motori di elettrodomestici, aspirapolvere, lavacapelli, macchine da caffè, tostapane, maniglie per utensili elettrici, ingranaggi vari, ingranaggi a vite senza fine, boccole, calibri di guida, ripiani nei frigoriferi. Il PC è un materiale ideale per i supporti di memorizzazione su disco.
Le bottiglie (contenitori) in PC sono trasparenti, leggere, con una buona resistenza agli urti, resistenti a determinate temperature elevate e al lavaggio di soluzioni corrosive, in quanto bottiglie (contenitori) riciclabili. Il PC e le leghe di PC possono essere utilizzati per rack di computer, alloggiamenti e macchine ausiliarie, parti di stampanti. Il PC modificato è resistente alla sterilizzazione con radiazioni ad alta energia, alla cottura a vapore e alla disinfezione al forno e può essere utilizzato per apparecchi per la raccolta di campioni di sangue, ossigenatori del sangue, strumenti chirurgici, apparecchi per la dialisi renale, ecc. Il PC può essere utilizzato per caschi ed elmetti, maschere protettive, occhiali da sole e protezioni oculari sportive. I film in PC sono ampiamente utilizzati per grafici di stampa, imballaggi farmaceutici e commutatori di film.
Lo sviluppo dell'applicazione del policarbonato è ad alto contenuto composito, alta funzione, specializzazione, direzione della serie, ha lanciato una varietà di prodotti come CD-ROM, automotive, apparecchiature per ufficio, scatole, imballaggi, medicina, illuminazione, film, ecc.
Industria dei materiali da costruzione
Le lastre di policarbonato hanno una buona trasmissione della luce, resistenza agli urti, resistenza ai raggi UV, stabilità dimensionale dei prodotti e buone proprietà di stampaggio e lavorazione, che ne fanno un vantaggio tecnico significativo rispetto all'uso tradizionale del vetro inorganico nell'industria delle costruzioni. La Cina ha costruito più di 20 linee di produzione di lastre cave in policarbonato per l'edilizia, il fabbisogno annuale di policarbonato è di circa 70.000 tonnellate, per arrivare a 140.000 tonnellate nel 2005.
Industria automobilistica
Il policarbonato ha una buona resistenza agli urti, alla distorsione termica e alle intemperie, un'elevata durezza, per cui è adatto alla produzione di automobili e autocarri leggeri di varie parti, con particolare attenzione ai sistemi di illuminazione, ai pannelli degli strumenti, ai pannelli di riscaldamento, agli sbrinatori e ai paraurti in lega di policarbonato, ecc.
Siringhe in PC di grado medico
Siringhe in PC di grado medico
Secondo i dati dei Paesi sviluppati, la percentuale di policarbonato utilizzato nelle industrie elettriche ed elettroniche e nella produzione di automobili è compresa tra 40% e 50%, mentre la percentuale di utilizzo della Cina in questo settore è solo di circa 10%. Il numero totale di automobili in Cina è elevato e la domanda è alta, quindi l'applicazione del policarbonato in questo settore ha un potenziale di espansione estremamente elevato.
Dispositivi medici
I prodotti in policarbonato sono ampiamente utilizzati nelle apparecchiature per l'emodialisi dei reni artificiali e in altri dispositivi medici che devono essere utilizzati in condizioni trasparenti e intuitive e sterilizzati ripetutamente, in quanto possono essere sterilizzati con vapore, detergenti, riscaldamento e alte dosi di radiazioni senza ingiallire o deteriorare le proprietà fisiche. Tra gli esempi, la produzione di siringhe per autoclave, maschere chirurgiche, apparecchi dentali monouso, separatori di sangue, ecc.
Aerospaziale
Con il rapido sviluppo dell'aviazione e della tecnologia aerospaziale, i requisiti per i vari componenti degli aerei e dei veicoli spaziali sono in aumento, facendo crescere di giorno in giorno anche l'applicazione del PC in questo campo. Secondo le statistiche, un solo aereo di tipo Boeing ha utilizzato fino a 2.500 parti in policarbonato, con un consumo di policarbonato per singola macchina di circa 2 tonnellate. Nelle navicelle spaziali, vengono utilizzate centinaia di configurazioni diverse e componenti in policarbonato rinforzato con fibre di vetro, oltre a dispositivi di protezione per gli astronauti.
Imballaggio
Una nuova area di crescita nel settore degli imballaggi è rappresentata dalle bottiglie d'acqua riutilizzabili e risterilizzabili di vario tipo. Poiché i prodotti in policarbonato presentano i vantaggi della leggerezza, della resistenza agli urti e della buona trasparenza, con l'acqua calda e le soluzioni corrosive durante il trattamento di lavaggio non si deformano e rimangono trasparenti, in alcuni settori le bottiglie in PC hanno completamente sostituito quelle in vetro. Si prevede che, con la crescente importanza attribuita alla qualità dell'acqua potabile, il tasso di crescita dell'utilizzo del policarbonato in questo settore rimarrà superiore a 10% e si prevede che raggiungerà le 60.000 tonnellate entro il 2005.
Industria elettronica
Poiché il policarbonato ha un buon isolamento elettrico costante in un'ampia gamma di temperature e umidità, è un eccellente materiale isolante. Allo stesso tempo, le sue buone proprietà ignifughe e la stabilità dimensionale hanno portato alla formazione di un ampio campo di applicazione nell'industria elettrica ed elettronica.
Le resine di policarbonato sono utilizzate principalmente nella produzione di varie macchine per la lavorazione degli alimenti, alloggiamenti di utensili elettrici, corpi, staffe, cassetti per frigoriferi e parti di aspirapolvere. I materiali in policarbonato sono utilizzati anche per componenti importanti di computer, videoregistratori e televisori a colori, dove è richiesta un'elevata precisione.
Lenti ottiche
Il policarbonato occupa una posizione molto importante in questo campo grazie alle sue caratteristiche uniche di elevata trasmissione della luce, alto indice di rifrazione, alta resistenza agli urti, stabilità dimensionale e facilità di lavorazione e stampaggio. Le lenti ottiche realizzate in policarbonato ottico non sono utilizzate solo in macchine fotografiche, microscopi, telescopi e strumenti ottici di prova, ma anche in lenti per proiettori cinematografici, lenti per fotocopiatrici, lenti per proiettori autofocus a infrarossi, lenti per stampanti a raggio laser, oltre a vari prismi, specchi multisuperficie e molte altre apparecchiature per ufficio ed elettrodomestici.
Un'altra importante applicazione del policarbonato nelle lenti ottiche è quella di materiale per occhiali da vista per bambini, occhiali da sole, occhiali di sicurezza e occhiali da vista per adulti. Il consumo di policarbonato nell'industria mondiale degli occhiali è cresciuto a un tasso medio annuo di oltre 20%, dimostrando un grande dinamismo del mercato.
Produzione di dischi ottici
Con la crescita dell'industria dell'informazione, i dischi ottici in policarbonato ottico si stanno sviluppando rapidamente come supporti di memorizzazione di informazioni audio e video di nuova generazione. Grazie alle sue eccellenti caratteristiche prestazionali, il policarbonato è diventato la principale materia prima per l'industria mondiale della produzione di dischi ottici. La quantità di policarbonato consumata dall'industria mondiale della produzione di dischi ottici ha superato le 20% del consumo complessivo di policarbonato, con un tasso di crescita medio annuo di oltre 10%. Secondo i dati diffusi dalla State General Administration of Press and Publication, nel 2002 in Cina c'erano 748 linee di produzione di dischi ottici, con un consumo annuo di circa 80.000 tonnellate di policarbonato di grado ottico, tutte importate. Le prospettive di applicazione del policarbonato nel campo della produzione di dischi ottici sono quindi estremamente ampie.
Podcast dell'editor di applicazioni
Illuminazione ottica
Viene utilizzato nella produzione di paralumi di grandi dimensioni, vetri protettivi, strumenti ottici come i barilotti dell'oculare destro e sinistro, ecc. Può anche essere ampiamente utilizzato come materiale trasparente negli aerei.
Apparecchiature elettroniche
Il policarbonato è un eccellente materiale isolante di grado E (120℃), utilizzato per la produzione di connettori isolanti, telai per bobine, supporti per tubi, manicotti isolanti, alloggiamenti e parti di telefoni, custodie per batterie per lampade da miniera, ecc. Può anche essere utilizzato per realizzare parti con elevata precisione dimensionale, come compact disc, telefoni, computer elettronici, videoregistratori, centraline telefoniche, relè di segnale e altre apparecchiature di comunicazione. Le pellicole di policarbonato sono anche ampiamente utilizzate come condensatori, pellicole isolanti, nastri audio, nastri video a colori, ecc.
Macchinari e attrezzature
Viene utilizzato per produrre vari ingranaggi, cremagliere, ingranaggi a vite senza fine, cuscinetti, camme, bulloni, leve, alberi a gomito, cricchetti, nonché parti di apparecchiature meccaniche come alloggiamenti, coperture e telai.
Apparecchiature mediche
Tazze, tubi, bottiglie, strumenti dentali, contenitori per farmaci e strumenti chirurgici per uso medico, persino reni artificiali, polmoni artificiali e altri organi artificiali.
Altre applicazioni
Nell'edilizia, viene utilizzato come pannelli a doppia parete con barre cave e vetro riscaldato; nell'industria tessile, come tubi per filati tessili e piastrelle per macchine tessili; nell'uso quotidiano, come bottiglie per il latte, stoviglie, giocattoli, modelli, alloggiamenti per lampade a LED e alloggiamenti per telefoni cellulari.
Usi modificati modifica Podcast
Lo scopo del PC modificato è quello di indurire, migliorare le proprietà di stampaggio e lavorazione, ridurre la deformazione residua, aumentare la resistenza alla fiamma, ecc. Le varietà specifiche di PC che possono essere modificate sono
Il PC/ABS può migliorare il modulo di flessione, la resistenza al calore, le prestazioni di placcatura, ecc.
PC/PET, PBT possono migliorare la resistenza chimica, la resistenza ai solventi, ecc.
Il PC/PMMA può essere aggiunto al vetro organico per migliorare l'aspetto dei colori perlescenti.
PC/PA, HIPS può migliorare la resistenza agli urti e la finitura superficiale.
Il PC/HDPE può migliorare la resistenza all'acqua bollente, all'invecchiamento e agli agenti atmosferici, mentre l'LDPE è meno efficace.
Il PC viene modificato con fibra di vetro o fibra di carbonio come rinforzo per migliorare la resistenza meccanica.
E con i ritardanti di fiamma bromo e triossido di antimonio, può essere trasformato in PC di grado ritardante di fiamma.
Altri e il polisolfone, il policarbonato aromatico, la poliformaldeide, il polipropilene, il polistirene possono essere miscelati e modificati per ottenere un equilibrio tra economia e prestazioni.