پلی کربنات PC، خواص، ساختار، کاربرد و شکل دهی
فهرست مطالب (می توانید روی عناوین کلیک کنید)
پلی کربنات چیست
خواص و ویژگی های پلی کربنات
افزودنی ها و آلیاژ پلی کربنات
کاربردهای پلی کربنات
ساختار پلی کربنات
فرایند های شکل دهی پلی کربنات
پلی کربنات چیست
پلی کربنات یا Polycarbonate یا PC یک پلیمر با عملکرد بالا، سخت، آمورف، شفاف، ترموپلاستیک با گروهای آلی است که توسط گروه های کربنات (–O–(C=O)–O–) به یکدیگر متصل شده و ترکیبی از خواص منحصر به فرد را ارائه می دهد. پلی کربنات PC یک پلاستیک مهندسی است که خواص زیر را دارند:
- استحکام ضربه بالا
- پایداری ابعادی بالا
- خواص الکتریکی خوب
پلی کربنات توسط شرکت های بزرگ دنیا نظیر سابیک SABIC و ال جی LG تولید می شود. در این مقاله به معرفی کامل پلی کربنات، ساختار پلی کربنات، خواص مکانیکی پلی کربنات، کاربردها و شرایط فرایندهای شکل دهی آن می پردازیم.
خواص و ویژگی های پلی کربنات PC
پلی کربنات یک ماده ایده آل شناخته شده است که در صنعت های مختلف کاربردهای فراوانی دارد و این به دلیل خواص مناسب و وسیع پلی کربنات می باشد.
در زیر راجع به خواص پلیمر پلی کربنات بیشتر صحبت خواهیم کرد.
- استحکام و مقاومت به ضربه بالا: پلی کربنات PC، پلیمری است که از مقاومت بالایی برخوردار است که باعث ایجاد ایمنی و راحتی در کاربردهایی می شود که قابلیت اطمینان و عملکرد بالا را می طلبد. این پلیمر دارای چگالی 1/22-1/20 گرم بر سانتیمتر مکعب است و خواص خود را تا دمای 140 و 20- درجه سلسیوس حفظ می کند و تقریبا نشکن می باشد.
- عبور نور: پلی کربنات یک پلاستیک شفاف است که می تواند بیش از 90 درصد نور را عبور دهد.
- وزن سبک: این ویژگی از پلی کربنات سبب شد تا بسیاری از صنعتگران به فکر جایگزینی شیشه با پلی کربنات باشند، این ویژگی همچنین باعث افزایش عملکرد و بازدهی، نصب آسان و کاهش قیمت می شوند.
- مقاومت به اشعه UV: پلی کربنات می تواند 100 درصد محافظت از اشعه UV را ایجاد کند.
- ماهیت نوری: به دلیل داشتن ساختار آمورف، پلی کربنات ویژگی های بسیار خوبی نشان می دهد و ضریب شکست آن 1/584 است.
- مقاومت شیمیایی: پلی کربنات مقاومت شیمیایی خوبی در برابر اسیدهای رقیق شده، هیدروکربن های آلیفاتیک و الکل ها از خود نشان می دهد، مقاومت شیمیایی مناسب و متوسطی به روغن ها و گریس دارد. پلی کربنات PC در برابر هیدروکربن های آروماتیک و هالوژنه ضعیف است.
- مقاومت حرارتی: پلی کربنات تا دمای 140 درجه پایداری حرارتی هستند.
مزایا | معایب |
شفافیت بالا، خواص عبور نور به خوبی شیشه | ضعیف در برابر هیدروکربن آروماتیک و باز |
استحکام بالا حتی در دمای 20- سلسیوس | در معرض آب بیش از 60 درجه مدت زمان طولانی دوام ندارد |
خواص مکانیکی پایدار تا 140 سلسیوس | قبل از فرایند نیاز به خشک کردن دارد |
ذاتا ضد شعله است | مقاومت به خستگی پایین |
خواص عایق الکتریکی مناسب | |
مقاومت سایشی خوب |
افزودنی ها و آلیاژ پلی کربنات
مقاومت به خزش یا creep پلی کربنات را می توان با افزودن الیاف شیشه glass fiber یا الیاف کربن carbon fiber به آن افزایش داد. مقدار 5 الی 40 درصد الیاف شیشه در پلی کربنات استفاده شده است که توانسته مقاومت خزش پلی کربنات را تا حدود 28 مگاپاسکال افزایش دهد. همچنین این پلی کربنات های تقویت شده دارای مدول بالاتر و استحکام کششی بهتری نیز می باشند.
همچنین افزودنی های بهبود دهنده مقاومت به شعله، پایدارکننده در مقابل UV، پایدار کننده حرارتی و رنگی نیز می تواند به پلی کربنات اضافه شود تا این خواص را بهبود دهد. همچنین پلی کربنات های پوشش دهی شده (coated PC) نیز خواص بهتری در مقابل شرایط جوی و مواد شیمیایی از خود نشان می دهند.
پایدار کننده های UV مانند افزودنی های بر پایه بنزوتریازول، پایدار کننده های حرارتی مانند اسید های استری فسفر دار و افزودنی های مقاوم به شعله مانند پایه سلیکون ها، پایه فسفریت ها و .. در فرمولاسیون پلی کربنات استفاده می شوند.
آلیاژ ها پلی کربنات :
آلیاژ پلی کربنات / پلی استر برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت به مواد شیمایی می باشد مورد استفاده قرار می گیرد.برای مثال آلیاژ پلی کربنات/ پلی بوتیلن ترفتالات (PC/PBT) نیز حتی از آلیاژ PET/PC نیز مقاومت شیمیایی بالاتری از خود نشان می دهد. زیرا PBT رفتار کریستالی بالاتری دارد، ولی در مقابل PET مقاومت شیمیایی بالاتری به PC خواهد بخشید.
آلیاژ PC/ABS برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت حرارتی بالا هستند مورد استفاده قرار می گیرد.
کاربردهای پلی کربنات:
کاربرد پلی کربنات در لوازم خانگی:
پلی کربنات و آلیاژ های آن در لوازم خانگی مانند یخچال، تهویه مطبوع، دستگاه های قهوه ساز، مخلوط کن غذا، ماشین لباسشویی، سشوار و... استفاده می شود.
کاربرد پلی کربنات در خودرو و حمل و نقل:
به دلیل شفافیت و وزن سبک، پلی کربنات برای ایجاد طراحی زیبا و با عملکرد بالا، در کاهش وزن خودرو و در نتیجه بهبود عملکرد آئرودینامیکی آن کاربرد دارد. همچنین به علت مقاومت حرارتی بالا قابلیت استفاده در محفظه چراغ جلو و سایر قسمت های خودرو نیز وجود دارد.
کاربرد پلی کربنات در صنایع ساختمان:
پلی کربنات می تواند جایگزین مناسبی برای شیشه در کاربردهای مختلف مربوطه در صنایع ساختمان باشد.
کاربرد پلی کربنات در محصولات مصرفی:
پلی کربنات دارای پایداری ابعادی بالایی است که می توان در ساخت CD/DVD و همچنین عینک، لنزهای چشمی و حتی پنجره های ضد گلوله آن را به کار برد.
کاربرد پلی کربنات در صنایع الکترونیک و برق:
پلی کربنات PC در این صنعت کاربردهای فراوانی مانند قطع کننده های مدار،کلیدهای خانگی، دوشاخه، رله، اتصالات و ...دارد. استحکام بالاب پلی کربنات به جلوگیری از شکسته شدن و خراشیده شدن کمک و آن را در ساخته صفحه های نمایشگر LED نیزپرمصرف ساخته است.
کاربرد پلی کربنات در دارویی و بهداشتی:
پلی کربناتها بیشتر در کاربردهای پزشکی به دلیل داشتن ترکیبی عالی از خواصی مانند وضوح ، مقاومت در برابر حرارت ، پایداری ابعاد و مقاومت مورد استفاده قرار می گیرند. PC می تواند توسط اکسید اتیلن ، تابش انرژی بالا و چرخه های اتوکلاو محدود استریل شود. کاربردهای پزشکی معمول شامل ابزارهای جراحی، سیستم های انتقال دارو ، غشای همودیالیز ، مخازن خون ، فیلترهای خون و غیره از جمله آن هاست، جایی که پلی کربنات ها قادر به جایگزینی شیشه و فلز هستند.
پلی کربنات تماس با مواد غذایی:
از پلی کربنات به دلیل مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر خرد شدن و قابلیت تطابق با قوانین بهداشتی در کاربردهای تماس مستقیم با غذاها و نوشیدنی ها استفاده می شود. ظروف نگهداری مواد غذایی ساخته شده از پلی کربنات قابل استفاده مجدد هستند ، به حفظ طراوت ، محافظت از مواد غذایی در برابر آلودگی کمک می کنند و می توانند به راحتی در یخچال یا مایکروویو استفاده شوند.
ساختار پلی کربنات:
پلی کربنات از پلیمریزاسیون تراکمی بیس فنول A و COCL2 ساخته می شود و ساختار آن به شکل زیر است:
فرایند های شکل دهی پلی کربنات:
معمولا پلی کربنات با یکی از روش های اکستروژن، قالب گیری تزریقی، قالب گیری دمشی و ترموفرمینگ فرایند و شکل دهی می شود.
پلی کربنات معمولا برای ذوب و تزریق به دما و فشار بالایی نیاز دارد. قبل از فرایند نیز توصیه شده است که حدود 2 الی 4 ساعت در دمای 120 درجه خشک شود تا رطوبت آن به زیر 0/02 درصدوزنی کاهش یابد.
به دلیل جلوگیری از تخریب، زمان معمول و مطلوب اقامت پلی کربنات در دستگاه های شکل دهی معمولا بین 6 الی 12 دقیقه می باشد.
فرایند تزریق پلی کربنات:
همانطور که گفته شد، قالب گیری تزریقی یا اصطلاحا فرایند تزریق یکی از رایج ترین روش های شکل دهی پلی کربنات است. از آنجایی که پلی کربنات دارای ویسکوزیته بالایی می باشد، باید دمای فرایند تزریق بالا باشد تا این ویسکوزیته کاهش یابد. در فرایند تزریق، پلیمر مذاب با دمای بالا توسط فشار بالایی به قالب تزریق می شود تا شکل محصول نهایی را به خود بگیرد.
معمولا دمای مذاب پلی کربنات برای تزریق 280-320 درجه سلسیوس، دمای قالب 80-100 درجه و جمع شدگی آن 0/5-0/8 درصد می باشد. این اعداد برای پلی کربنات خالص می باشد. بدیهی است برای تزریق پلی کربنات تقویت شده با فیلر، دماها اعداد بالاتری خواهند بود. دمای تزریق پلی کربنات از مهمترین پارامترهای شرایط فرایندی تزریق است.
فرایند اکستروژن پلی کربنات:
از فرایند اکستروژن برای ساخت لوله و پروفیل هایی از جنس پلی کربنات استفاده می شود. معمولا دمای اکسترودر باید در بازه 230 الی 260 درجه سلسیوس تنظیم شده و اکسترودری با L/D 20-25 مورد نظر می باشد.
برای آموزش مفاهیم پلیمری و برگزاری دوره های آموزشی با ما تماس بگیرید.
منبع: https://omnexus.specialchem.com
دیدگاه جدید