پلی کربنات از نظر شیمی پلیمری مصنوعی است، می توان آن را پلی استر پیچیده ای از اسید کربنیک و فنل ها در نظر گرفت. همانطور که می دانید نمک های اسید کربنیک را کربنات می نامند، از این رو به پلیمر محبوب امروزی می گویند که از دو قسمت پلی (به معنی زیاد) و کربنات تشکیل شده است.
کمی شیمی
ماکرومولکول پلی کربنات ساختاری خطی دارد. به طور کلی، فرمول آن را می توان به صورت زیر نوشت:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
بسته به نوع جایگزین R، همه پلی کربنات ها را می توان به آروماتیک، چرب-آروماتیک و آلیفاتیک تقسیم کرد. پرکاربردترین آنها امروزه گروه اول است. نام تجاری پلی کربنات های معطر ممکن است متفاوت باشد، اما آنها با مقادیر مشابهی از پارامترهای فیزیکی و مکانیکی، مانند انتقال نور زیاد، وزن مخصوص کم، نقطه ذوب نسبتاً بالا متحد می شوند.پلی کربنات ها با این خواص حاوی حلقه های بنزن زیادی (جایگزین کننده های معطر) هستند.
مزایای پلی کربنات
- قدرت. یکی از معروف ترین خواص و مزیت قابل توجه پلی کربنات مقاومت بالای آن در برابر ضربه های مکانیکی است.
- شفافیت. پلی کربنات ها به دلیل انتقال نور زیاد خود با موفقیت در بسیاری از زمینه های زندگی و تولید جایگزین شیشه سیلیکات شده اند، زیرا وزن نسبتاً کمی نیز دارند.
- مقاومت حرارتی. مقادیر دمای ذوب (نرم شدن) پلی کربنات ها بسته به ویژگی های ساختاری ماکرومولکول تا حدودی با یکدیگر متفاوت است، اما، به طور معمول، از 200 درجه سانتی گراد تجاوز می کند.
- ترموپلاستیسیته. پلی کربنات نوعی پلیمر است که می توان آن را چندین بار ذوب کرد. در عین حال پس از سفت شدن، خواص خود را باز می گرداند.
- پایداری. با توجه به خاصیت قبلی، محصولات پلی کربنات قابل بازیافت هستند.
- ایمنی در برابر آتش. دمای اشتعال به طور قابل توجهی از نقطه ذوب پلی کربنات بیشتر است، حدود 570 درجه سانتیگراد است.
- مقاومت شیمیایی. به لطف این ویژگی، این ماده با موفقیت در محیط های مختلف تهاجمی استفاده می شود.
عیوب
شایان ذکر است که پلی کربنات تنها در صورتی دارای وزن مولکولی بیشتر از 25000 درشت مولکول های تشکیل دهنده آن است.بسیار شکننده است و نقطه ذوب بسیار کمتری دارد. پلی کربنات، که بر خلاف فناوری تولید می شود، ممکن است حاوی تعداد نسبتاً بالایی مولکول با وزن مولکولی کاهش یافته باشد که بر ویژگی های استحکام و عملکرد آن تأثیر منفی می گذارد.
یکی دیگر از معایب قابل توجه پلی کربنات ها مقاومت کم آنها در برابر اشعه ماوراء بنفش است. با این حال، امروزه فناوری هایی وجود دارند که می توانند پلیمر را از قرار گرفتن در معرض مستقیم اشعه UV محافظت کنند. این معمولاً با فیلم های محافظی که در مرحله تولید محصول به پلی کربنات ذوب می شوند انجام می شود. یکی دیگر از عوامل محدود کننده در استفاده از پلی کربنات، انبساط حرارتی بالای آن است.
خواص فیزیکی و مکانیکی
- ضریب شکست - 1.5850.
- چگالی (در 25 درجه سانتی گراد) - 1.20 گرم در سانتی متر3.
- دمای انتقال شیشه ای - 150 درجه سانتی گراد.
- دمای نرم شدن 220-230 درجه سانتی گراد.
- دمای تجزیه >320 درجه سانتی گراد.
- مقاومت در برابر یخبندان، °C < -100
- استحکام کششی - 65-70 MPa.
- استحکام خمشی - 95 MPa.
- ظرفیت گرمایی ویژه - 1090-1255J/(گرم K).
- رسانایی حرارتی 0.20 W/(m K) است.
- ضریب انبساط خطی حرارتی -1(5-6) 10-5 °C.
- سختی برینل - (784-980) 105 Pa.
پلی کربنات سلولی و یکپارچه
پلی کربنات سلولی پانلی از چندین لایه پلاستیکی است که بین آنها دنده های طولی وجود دارد.سختی. در زمینه چنین برگ به طور مبهم شبیه لانه زنبوری است که نام خود را برای آن گرفته است. چنین ورق هایی را می توان به راحتی در حالت سرد خم کرد و به کمترین شعاع خمشی ممکن رسید. پلی کربنات سلولی اغلب برای ساخت پارتیشن های تزئینی و ساخت سقف های شفاف استفاده می شود.
پلی کربنات یکپارچه مقاومت ضربه و شفافیت بالاتری دارد. یک مزیت قابل توجه مقاومت حرارتی بالای پلی کربنات یکپارچه است، نقطه ذوب بسیار بالا است، که اجازه می دهد تا بدون ترس از آن در دمای 120 درجه سانتیگراد استفاده شود. یکی دیگر از ویژگی های مهم آن مقاومت در برابر یخ زدگی است که امکان استفاده از محصولات این نوع پلاستیک را در دمای منفی 50 درجه سانتی گراد فراهم می کند.
استفاده از پلی کربنات
ساخت و ساز. پلی کربنات به دلیل شفافیت و سبکی بالا به معماران کمک می کند تا جسورانه ترین پروژه های خود را محقق سازند. در عین حال، وزن سازه، نسبت به شیشه های استفاده شده سنتی، می تواند بار روی پایه ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و بنابراین در مواد صرفه جویی می کند. علاوه بر این، اگر در مورد انواع سلولی آن صحبت کنیم، پلی کربنات دارای خواص عایق حرارتی نیز می باشد. از آن برای ساخت سازه های نیمه شفاف برای استخرها و استادیوم ها، پارکینگ ها و سوپرمارکت ها، انتقال بین ساختمان ها و باغ های زمستانی استفاده می شود. این ماده در بین باغبانان نیز محبوب است. به طور فزاینده ای از پلی کربنات برای گلخانه ها استفاده می شود. نقطه ذوب آن حتی در گرمترین تابستان به طور قابل توجهی بالاتر از اتمسفر است و بنابراین قابل توجه استگرمای خورشیدی نمی تواند به این پلیمر آسیب برساند
- الکترونیک. قاب‌ها و پوشش‌های محافظ لپ‌تاپ، گوشی‌های هوشمند، پلیرها، رایانه‌های خانگی و بسیاری موارد دیگر از پلی کربنات ساخته شده‌اند. به لطف این پلیمر، فناوری صفحه نمایش لمسی توانست به انبوه مردم برسد. برای تولید پاسپورت های بیومتریک استفاده می شود.
- تبلیغات. از پلی کربنات برای ایجاد سازه های سبک، تابلوهای راهنما، تابلوهای امتیازی، حروف سه بعدی و موارد دیگر استفاده می شود. همه اینها می توانند اشکال بسیار پیچیده و خارق العاده ای داشته باشند. همچنین از ورقه های پلاستیکی یکپارچه آنها برای حفاظت ضد خرابکاری سازه های تبلیغاتی استفاده می شود.
- دیسک های نوری. از دهه 1980، پلی کربنات برای ایجاد پشتیبان سی دی ها استفاده شده است. امروزه از آن برای ساخت دی وی دی های با ظرفیت بالا نیز استفاده می شود.
- صنعت خودرو و هواپیما. برای ساخت هواپیما به طور سنتی از جدیدترین مواد استفاده می شود که از استحکام و سبکی بالایی برخوردار است که مشخصه پلی کربنات نیز می باشد. برای ساخت گنبدهای کابین جنگنده ها و شیشه ای برای کلاه ایمنی فضانوردان و خلبانان استفاده می شود. برای اتومبیل ها، پلی کربنات نه تنها برای شیشه، بلکه برای چراغ های جلو و سانروف نیز استفاده می شود.
- پزشکی. یک زمینه بسیار مهم از کاربرد پلی کربنات، ساخت ابزار پزشکی است. این به دلیل مزایای مواد مانند غیر سمی بودن و زیست سازگاری بالا و همچنین عدم پاسخ ایمنی بدن به این پلاستیک امکان پذیر شد. و به لطف استحکام و شفافیت خود با شیشه و آلیاژهای فلزی رقابت می کرد. محصولات و تجهیزات،ساخته شده با استفاده از این ماده برای نظارت بر بافت ها و مایعات بدن انسان استفاده می شود. علاوه بر این، دمای ذوب بالای پلی‌کربنات‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا در معرض مدرن‌ترین روشهای استریل‌سازی - گرما، تابش، اشعه ماوراء بنفش قرار گیرند.
- اپتیک. در دهه 2000، لنزهای پلی کربنات برای عینک های محافظ صنعتی ساخته شدند که در طول کارهای مختلف از چشم محافظت می کردند. چنین محصولاتی ده ها برابر قوی تر از سایر لنزهای پلاستیکی هستند؛ در صورت ضربه به آنها، تکه هایی را پخش نمی کنند، حتی خراشیدن آنها سخت تر است. به تدریج از پلی کربنات برای عدسی های عینک روزمره نیز استفاده شد. با توجه به ویژگی های ایمنی آنها، چنین لنزهایی اغلب برای عینک های کودکان، عینک های کلاه ایمنی موتور سیکلت استفاده می شود.
- مناطق دیگر. امروزه پلی کربنات چنان در زندگی ما جا افتاده است که ساکنان نه تنها کلان شهرها، بلکه روستاهای دورافتاده نیز روزانه با محصولاتی مواجه می شوند که این پلاستیک بخشی از آن است. خودکار، چراغ قوه، موش های کامپیوتری، اتو و کتری، چوب پنبه برای بطری های شراب، قطعات مبلمان، ظروف برای نوشیدن مایعات و حتی فیلم بسته بندی از آن ساخته شده است.
