Poliwęglan (w skrócie PC), znany również jako tworzywo PC, to polimer zawierający grupy węglanowe w łańcuchu molekularnym, który można podzielić na alifatyczne, aromatyczne, alifatyczno-aromatyczne i inne typy w zależności od struktury grupy estrowej. Spośród nich poliwęglany alifatyczne i alifatyczno-aromatyczne mają niskie właściwości mechaniczne, co ogranicza ich zastosowanie w konstrukcyjnych tworzywach sztucznych.
Przemysłowo produkowane są wyłącznie poliwęglany aromatyczne. Ze względu na swoje właściwości strukturalne, poliwęglan stał się najszybciej rozwijającym się tworzywem konstrukcyjnym spośród pięciu głównych tworzyw konstrukcyjnych.
Nazwa chińska Poliwęglan [2] Nazwa zagraniczna Poliwęglan[1] Alias PC plastik [1] Temperatura topnienia 220 do 230 °C[2] Rozpuszczalny w wodzie nierozpuszczalny gęstość 1,2 g/cm³[2] Opis bezpieczeństwa niejadalny dostępna temperatura -40 °C do +135 °C temperatura ugięcia pod wpływem ciepła 135 °C wydajność 1,585 ± 0,001 współczynnik przepuszczalności światła 90% ± 1% przewodność cieplna 0,19 W/mK współczynnik rozszerzalności liniowej 3,8 x 10-5 cm/cm°C

Poliwęglan to mocna żywica termoplastyczna, która zawdzięcza swoją nazwę wewnętrznym grupom. Może być syntetyzowany z bisfenolu A i chlorku karbonylu (COCl2). Najczęściej stosowaną metodą jest metoda wymiany stopionych estrów (bisfenol A i węglan difenylu są syntetyzowane w reakcji wymiany estrów i kondensacji).

Chemia
Poliwęglan (PC) to poliester typu kwasu węglowego, który sam w sobie nie jest stabilny, ale jego pochodne (np. fosgen, mocznik, węglan, węglan) są stabilne.
Poliwęglany można podzielić na dwie grupy, alifatyczne i aromatyczne, w zależności od struktury alkoholu.
Poliwęglany alifatyczne. Na przykład, poliwęglan etylenu, poliwęglan trimetylenu i ich kopolimery mają niskie temperatury topnienia i zeszklenia oraz niską wytrzymałość i nie mogą być stosowane jako materiały konstrukcyjne; jednak ich biokompatybilność i właściwości biodegradowalne mogą być wykorzystywane w nośnikach o powolnym uwalnianiu leków, szwach chirurgicznych, materiałach podtrzymujących kości i innych zastosowaniach.
Poliwęglan jest odporny na słabe kwasy, słabe zasady i neutralne oleje.
Poliwęglan nie jest odporny na promieniowanie UV i silne zasady.
PC to liniowy poliester węglanowy z naprzemiennymi grupami kwasu węglowego w cząsteczce z innymi grupami, które mogą być aromatyczne, alifatyczne lub oba. Bisfenol A typu PC jest najważniejszym produktem przemysłowym.
PC jest prawie bezbarwnym, szklistym, amorficznym polimerem o dobrych właściwościach optycznych. Żywice PC o wysokiej masie cząsteczkowej charakteryzują się wysoką wytrzymałością, z udarnością 600-900 J/m. Temperatura ugięcia cieplnego niewypełnionych gatunków wynosi około 130°C, a wzmocnienie włóknem szklanym zwiększa tę wartość o 10°C. Moduł zginania PC może wynosić ponad 2400 MPa, a żywica może być przetwarzana na duże sztywne produkty. Szybkość pełzania pod obciążeniem jest bardzo niska poniżej 100°C. PC jest słabo odporny na hydrolizę i nie może być stosowany w produktach, które są wielokrotnie poddawane działaniu pary wodnej pod wysokim ciśnieniem.
Główne wady PC to brak stabilności hydrolitycznej, wrażliwość na odpryskiwanie, odporność na chemikalia organiczne, słaba odporność na zarysowania i żółknięcie przy długotrwałej ekspozycji na światło UV. Podobnie jak inne żywice, PC jest podatny na działanie niektórych rozpuszczalników organicznych.
Materiały PC są trudnopalne. Odporne na utlenianie.
Fizyczny
Rurki z poliwęglanu
Rurki z poliwęglanu (2 arkusze)
Gęstość: 1,18-1,22 g/cm3 Rozszerzalność liniowa: 3,8 x 10-5 cm/°C Temperatura ugięcia pod wpływem ciepła: 135°C Niska temperatura -45°C
Poliwęglan jest bezbarwny, przezroczysty, odporny na ciepło, uderzenia, trudnopalny klasy BI i ma dobre właściwości mechaniczne we wszystkich typowych temperaturach roboczych. W porównaniu z polimetakrylanem metylu, poliwęglan ma dobrą odporność na uderzenia, wysoki współczynnik załamania światła, dobre właściwości przetwórcze i jest trudnopalny UL94 V-2 bez potrzeby stosowania dodatków. Polimetakrylan metylu jest jednak tańszy niż poliwęglan i może być produkowany w dużych urządzeniach w procesie polimeryzacji ontogenicznej.
Odporność materiału na ścieranie jest względna i porównując ABS z PC, to materiał PC jest bardziej odporny na ścieranie. Jednak w porównaniu z większością tworzyw sztucznych, poliwęglan jest stosunkowo słaby pod względem odporności na ścieranie, dlatego niektóre urządzenia z poliwęglanu do zastosowań podatnych na ścieranie wymagają specjalnej obróbki powierzchni.
Klasyfikacja
PC antystatyczny, PC przewodzący, PC ognioodporny wzmocniony włóknem, PC odporny na promieniowanie UV, PC spożywczy, PC odporny na chemikalia.
Główne zalety
1. właściwości mechaniczne: wysoki współczynnik wytrzymałości i elastyczności, wysoka udarność, dobra odporność na zmęczenie, dobra stabilność wymiarowa, również niewielkie pełzanie (bardzo niewielka zmiana nawet w warunkach wysokiej temperatury), wysoka przezroczystość i brak zabarwienia.
2. odporność na starzenie cieplne: szeroki zakres temperatur użytkowania, ulepszony wskaźnik temperatury UL 120 ~ 140 ℃ (długotrwałe starzenie na zewnątrz jest również bardzo dobre).
3. odporność na rozpuszczalniki: brak pęknięć naprężeniowych.
4. stabilność na działanie wody: łatwo ulega rozkładowi w wysokiej temperaturze w kontakcie z wodą (należy zachować ostrożność podczas stosowania w środowisku o wysokiej temperaturze i wilgotności)
5. właściwości izolacyjne: doskonałe (wilgoć, wysoka temperatura może również utrzymać stabilne właściwości elektryczne, jest idealnym materiałem do produkcji części elektronicznych i elektrycznych).
6. współczynnik dielektryczny: 3,0-3,2.
7. odporność na łuk elektryczny: 120 s.
8. przetwarzalność formowania: wtrysk lub wytłaczanie zwykłego sprzętu.
Klejenie tworzyw sztucznych PC
W zależności od potrzeb można wybrać następujące kleje.
1. G-933: jednoskładnikowy, utwardzany w temperaturze pokojowej, miękki i elastyczny klej przeciwwstrząsowy, odporny na wysokie i niskie temperatury, utwardzający się w ciągu kilku sekund do kilku godzin przy różnych lepkościach.
2. KD-833: klej błyskawiczny, może szybko łączyć tworzywa sztuczne PC w ciągu kilku lub kilkudziesięciu sekund, ale warstwa kleju jest twarda i krucha i nie jest odporna na zanurzenie w gorącej wodzie powyżej 60 stopni.
3. QN-505 to dwuskładnikowy klej z miękką warstwą klejącą, odpowiedni do klejenia lub laminowania tworzyw sztucznych PC na dużych powierzchniach. Odporność na wysokie temperatury jest jednak słaba.
4. QN-906: dwuskładnikowy klej, odporność na wysokie temperatury.
5. G-988: jednoskładnikowy klej wulkanizacyjny w temperaturze pokojowej, po utwardzeniu jest elastomerem o doskonałej wodoodporności, odpornym na wstrząsy kleju, odporności na wysokie i niskie temperatury, grubość 1-2 mm, około 10 minut początkowego krzepnięcia, 5-6 godzin podstawowego utwardzania, istnieje pewna wytrzymałość. Pełne utwardzenie zajmuje co najmniej 24 godziny. Jednoskładnikowy, nie wymaga mieszania, wystarczy nałożyć po wytłoczeniu i pozostawić do związania, bez potrzeby dodawania ciepła.
6. KD-5606: Klej utwardzany promieniami UV, łączący przezroczysty arkusz PS i płytę, może osiągnąć efekt braku śladów, musi być utwardzany światłem UV. Lepki po uzyskaniu pięknego efektu. Ale odporność na wysokie temperatury jest słaba.

Zastosowania
Branże rozwojowe
Trzy główne obszary zastosowań tworzyw konstrukcyjnych PC to przemysł montażu szkła, przemysł motoryzacyjny oraz przemysł elektroniczny i elektryczny, a następnie części maszyn przemysłowych, płyty CD-ROM, opakowania, komputery i inny sprzęt biurowy, medycyna i opieka zdrowotna, film, sprzęt rekreacyjny i ochronny itp. PC może być stosowany jako szkło okienne i drzwiowe, laminaty PC są szeroko stosowane w bankach, ambasadach, aresztach i miejscach publicznych do okien ochronnych, włazów samolotów, sprzętu oświetleniowego, przemysłowych stoisk bezpieczeństwa i szkła kuloodpornego.
Arkusze PC mogą być stosowane do różnych oznakowań, takich jak tarcze pomp benzynowych, deski rozdzielcze samochodów, oznakowania handlowe ładunków i na wolnym powietrzu, wskaźniki przesuwne punktów, żywica PC do samochodowych systemów oświetleniowych, systemów desek rozdzielczych i systemów wykończenia wnętrz, jako osłony reflektorów, przednie i tylne panele przekładni do samochodów ze wzmocnieniem, ramy reflektorów, PC jest stosowany jako skrzynki przyłączeniowe, gniazda, wtyczki i tuleje, uszczelki, konwersja TV PC jest stosowany jako części o niskim obciążeniu do silników urządzeń gospodarstwa domowego, odkurzaczy, myjek do włosów, ekspresów do kawy, tosterów, uchwytów do elektronarzędzi, różnych kół zębatych, przekładni ślimakowych, tulei, prowadnic, półek w lodówkach. PC jest idealnym materiałem na nośniki danych.
Butelki (pojemniki) z PC są przezroczyste, lekkie, mają dobrą odporność na uderzenia, są odporne na niektóre wysokie temperatury i mycie roztworami korozyjnymi, jako butelki (pojemniki) nadające się do recyklingu. PC i stopy PC mogą być stosowane do produkcji stojaków komputerowych, obudów i urządzeń pomocniczych, części drukarek. Zmodyfikowany PC jest odporny na wysokoenergetyczną sterylizację radiacyjną, parowanie i dezynfekcję piecową i może być stosowany w aparatach do pobierania próbek krwi, oksygenatorach krwi, narzędziach chirurgicznych, aparatach do dializy nerek itp. PC może być stosowany w kaskach i hełmach, maskach ochronnych, okularach przeciwsłonecznych i sportowych ochraniaczach oczu. Folie PC są szeroko stosowane do drukowania wykresów, opakowań farmaceutycznych i komutatorów folii.
Rozwój zastosowań poliwęglanu ma na celu wysoki kompozyt, wysoką funkcjonalność, specjalizację, kierunek serii, wprowadził na rynek różnorodne produkty, takie jak CD-ROM, motoryzacja, sprzęt biurowy, pudełka, opakowania, medycyna, oświetlenie, folia itp. każda marka specjalnej klasy.
Przemysł materiałów budowlanych
Arkusze poliwęglanowe mają dobrą przepuszczalność światła, odporność na uderzenia, odporność na promieniowanie UV i stabilność wymiarową swoich produktów oraz dobre właściwości formowania i przetwarzania, co czyni je znaczącą przewagą techniczną nad tradycyjnym wykorzystaniem szkła nieorganicznego w budownictwie. Chiny zbudowały ponad 20 linii produkcyjnych pustych arkuszy z poliwęglanu, roczne zapotrzebowanie na poliwęglan wynosi około 70 000 ton, aby osiągnąć 140 000 ton w 2005 roku.
Przemysł motoryzacyjny
Poliwęglan ma dobrą odporność na uderzenia, odporność na odkształcenia termiczne i dobrą odporność na warunki atmosferyczne, wysoką twardość, dzięki czemu nadaje się do produkcji samochodów osobowych i lekkich ciężarówek różnych części, koncentrując się głównie na systemach oświetleniowych, tablicach przyrządów, panelach grzewczych, odmrażaczach i zderzakach ze stopu poliwęglanu itp.
Strzykawki wykonane z PC klasy medycznej
Strzykawki wykonane z PC klasy medycznej
Według danych z krajów rozwiniętych, udział poliwęglanu stosowanego w przemyśle elektrycznym i elektronicznym oraz samochodowym wynosi od 40% do 50%, a udział Chin w tej dziedzinie wynosi tylko około 10%. Całkowita liczba samochodów w Chinach jest duża, a popyt jest wysoki, dlatego zastosowanie poliwęglanu w tej dziedzinie ma ogromny potencjał ekspansji.
Urządzenia medyczne
Produkty z poliwęglanu są szeroko stosowane w sprzęcie do hemodializy sztucznych nerek i innych urządzeniach medycznych, które muszą być obsługiwane w przejrzystych, intuicyjnych warunkach i wielokrotnie sterylizowane, ponieważ mogą być sterylizowane parą, detergentami, ogrzewaniem i wysokimi dawkami promieniowania bez żółknięcia lub pogorszenia właściwości fizycznych. Przykłady obejmują produkcję strzykawek do autoklawów, masek chirurgicznych, jednorazowych urządzeń dentystycznych, separatorów krwi itp.
Lotnictwo i kosmonautyka
Wraz z szybkim rozwojem technologii lotniczej i kosmicznej, wymagania dotyczące różnych komponentów w samolotach i statkach kosmicznych rosną, co sprawia, że zastosowanie komputerów PC w tej dziedzinie również rośnie z dnia na dzień. Według statystyk, tylko w jednym samolocie typu Boeing wykorzystano do 2500 części z poliwęglanu, a zużycie poliwęglanu w pojedynczej maszynie wynosi około 2 ton. W statkach kosmicznych stosuje się setki różnych konfiguracji i elementów z poliwęglanu wzmocnionego włóknem szklanym oraz sprzęt ochronny dla astronautów.
Opakowanie
Nowym obszarem wzrostu w sektorze opakowań są różnego rodzaju butelki na wodę wielokrotnego użytku i wielokrotnego sterylizowania. Ponieważ produkty z poliwęglanu mają zalety lekkości, odporności na uderzenia i dobrej przezroczystości, w gorącej wodzie i roztworach korozyjnych podczas mycia nie odkształcają się i pozostają przezroczyste, w niektórych obszarach butelki z PC całkowicie zastąpiły butelki szklane. Przewiduje się, że wraz z rosnącym znaczeniem przywiązywanym do jakości wody pitnej, tempo wzrostu wykorzystania poliwęglanu w tym obszarze utrzyma się powyżej 10% i oczekuje się, że osiągnie 60.000 ton do 2005 roku.
Przemysł elektroniczny
Ponieważ poliwęglan ma dobrą i stałą izolację elektryczną w szerokim zakresie temperatur i wilgotności, jest doskonałym materiałem izolacyjnym. Jednocześnie jego dobre właściwości zmniejszające palność i stabilność wymiarowa doprowadziły do powstania szerokiego zakresu zastosowań w przemyśle elektrycznym i elektronicznym.
Żywice poliwęglanowe są stosowane głównie w produkcji różnych maszyn do przetwarzania żywności, obudów elektronarzędzi, korpusów, wsporników, szuflad zamrażarek lodówek i części odkurzaczy. Materiały poliwęglanowe są również wykorzystywane do produkcji ważnych komponentów w komputerach, magnetowidach i telewizorach kolorowych, gdzie wymagana jest wysoka precyzja.
Soczewki optyczne
Poliwęglan zajmuje bardzo ważną pozycję w tej dziedzinie ze względu na swoje unikalne właściwości, takie jak wysoka przepuszczalność światła, wysoki współczynnik załamania światła, wysoka odporność na uderzenia, stabilność wymiarowa oraz łatwość przetwarzania i formowania. Soczewki optyczne wykonane z poliwęglanu klasy optycznej są stosowane nie tylko w aparatach fotograficznych, mikroskopach, teleskopach i optycznych przyrządach testowych, ale także w obiektywach projektorów filmowych, obiektywach kserokopiarek, obiektywach projektorów z automatycznym ustawianiem ostrości na podczerwień, obiektywach drukarek laserowych, a także w różnych pryzmatach, lustrach wielopowierzchniowych i wielu innych urządzeniach biurowych i domowych.
Innym ważnym zastosowaniem poliwęglanu w soczewkach optycznych jest materiał na soczewki do okularów dziecięcych, okularów przeciwsłonecznych i okularów ochronnych oraz okularów dla dorosłych. Zużycie poliwęglanu w światowym przemyśle okularowym rośnie w średnim rocznym tempie ponad 20%, co świadczy o dużej dynamice rynku.
Produkcja dysków optycznych
Wraz z rozwojem branży informatycznej, dyski optyczne wykonane z poliwęglanu klasy optycznej szybko rozwijają się jako nowa generacja nośników informacji audio i wideo. Dzięki doskonałym właściwościom użytkowym, poliwęglan stał się głównym surowcem dla światowego przemysłu produkcji dysków optycznych. Ilość poliwęglanu zużywanego przez światowy przemysł produkcji dysków optycznych przekroczyła 20% całkowitego zużycia poliwęglanu, przy średniej rocznej stopie wzrostu wynoszącej ponad 10%. Według danych opublikowanych przez Państwową Generalną Administrację Prasy i Publikacji, w 2002 r. w Chinach istniało 748 linii produkcyjnych dysków optycznych, przy rocznym zużyciu około 80 000 ton poliwęglanu klasy optycznej, z których wszystkie były importowane. Tak więc perspektywy zastosowania poliwęglanu w dziedzinie produkcji dysków optycznych są niezwykle szerokie.
Edytor aplikacji - podcast
Oświetlenie optyczne
Stosowany w produkcji dużych abażurów, szkła ochronnego, przyrządów optycznych, takich jak tubusy lewego i prawego okularu itp. Może być również szeroko stosowany jako przezroczysty materiał w samolotach.
Urządzenia elektroniczne
Poliwęglan jest doskonałym materiałem izolacyjnym klasy E (120 ℃), stosowanym do produkcji złączy izolacyjnych, ram cewek, uchwytów rur, tulei izolacyjnych, obudów i części telefonicznych, obudów baterii do lamp górniczych itp. Może być również stosowany do produkcji części o wysokiej dokładności wymiarowej, takich jak dyski kompaktowe, telefony, komputery elektroniczne, rejestratory wideo, centrale telefoniczne, przekaźniki sygnału i inny sprzęt komunikacyjny. Folie poliwęglanowe są również szeroko stosowane jako kondensatory, powłoki izolacyjne, taśmy audio, kolorowe taśmy wideo itp.
Maszyny i urządzenia
Stosowany jest do produkcji różnych kół zębatych, zębatek, przekładni ślimakowych, łożysk, krzywek, śrub, dźwigni, wałów korbowych, zapadek, a także części urządzeń mechanicznych, takich jak obudowy, pokrywy i ramy.
Sprzęt medyczny
Kubki, rurki, butelki, narzędzia dentystyczne, pojemniki na leki i narzędzia chirurgiczne do użytku medycznego, a nawet sztuczne nerki, sztuczne płuca i inne sztuczne organy.
Inne zastosowania
W budownictwie jest stosowany jako dwuścienne panele z pustymi prętami i podgrzewanym szkłem; w przemyśle tekstylnym jest stosowany jako rurki z przędzy tekstylnej i płytki do maszyn tekstylnych; w codziennym użytkowaniu jest stosowany jako butelki na mleko, zastawa stołowa, zabawki, modele, obudowy lamp LED i obudowy telefonów komórkowych.
Zmodyfikowane zastosowania edytuj Podcast
Celem modyfikacji PC jest hartowanie, poprawa właściwości formowania i przetwarzania, zmniejszenie odkształceń resztkowych, zwiększenie ognioodporności itp. Konkretne odmiany PC, które mogą być modyfikowane to
PC/ABS może poprawić moduł gięcia, odporność na ciepło, wydajność galwanizacji itp.
PC/PET, PBT może poprawić odporność chemiczną, odporność na rozpuszczalniki itp.
PC/PMMA może być dodawany do szkła organicznego w celu poprawy wyglądu kolorów perłowych.
PC/PA, HIPS może poprawić udarność i wykończenie powierzchni.
PC/HDPE może poprawić odporność na wrzącą wodę, odporność na starzenie, odporność na warunki atmosferyczne, podczas gdy LDPE jest mniej skuteczny.
PC jest modyfikowany włóknem szklanym lub węglowym w celu zwiększenia wytrzymałości mechanicznej.
A dzięki bromowym środkom zmniejszającym palność i trójtlenkowi antymonu można go przekształcić w trudnopalny PC.
Inne i polisulfon, aromatyczny poliwęglan, poliformaldehyd, polipropylen, polistyren mogą być mieszane i modyfikowane w celu osiągnięcia równowagi między ekonomią a wydajnością.