Polykarbonát je z hlediska chemie syntetický polymer, lze jej považovat za komplexní polyester kyseliny uhličité a fenolů. Jak víte, soli kyseliny uhličité se nazývají uhličitany, odtud název dnes populárního polymeru, který se skládá ze dvou částí - poly (což znamená hodně) a uhličitanu.
Trocha chemie
Makromolekula polykarbonátu má lineární strukturu. Obecně lze její vzorec napsat takto:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
V závislosti na typu substituentu R lze všechny polykarbonáty rozdělit na aromatické, mastno-aromatické a alifatické. Nejpoužívanější z nich je dnes první skupina. Obchodní názvy aromatických polykarbonátů se mohou lišit, ale spojují je podobné hodnoty fyzikálních a mechanických parametrů, jako je vysoká propustnost světla, nízká měrná hmotnost, relativně vysoký bod tání. Polykarbonáty s těmito vlastnostmi obsahují mnoho benzenových kruhů (aromatické substituenty).
Výhody polykarbonátů
- Síla. Jednou z nejznámějších vlastností a významnou předností polykarbonátu je jeho vysoká odolnost proti mechanickým otřesům.
- Transparentnost. Díky vysoké propustnosti světla polykarbonáty úspěšně nahradily silikátové sklo v mnoha oblastech života a výroby, protože mají také relativně nízkou hmotnost.
- Tepelný odpor. Hodnoty teplot tání (měknutí) polykarbonátů se od sebe poněkud liší v závislosti na strukturních vlastnostech makromolekuly, ale zpravidla přesahují 200 °C.
- Termoplasticita. Polykarbonát je druh polymeru, který lze mnohokrát přetavit. Zároveň po vytvrzení obnoví své vlastnosti.
- Udržitelnost. Vzhledem k předchozí vlastnosti lze polykarbonátové výrobky recyklovat.
- Požární bezpečnost. Teplota vznícení výrazně převyšuje bod tání polykarbonátu, je asi 570 °C.
- Chemická odolnost. Díky této vlastnosti se materiál úspěšně používá v různých agresivních prostředích.
Vady
Za zmínku stojí, že polykarbonát má všechny výše uvedené výhody pouze v případě, že jeho makromolekuly mají molekulovou hmotnost vyšší než 25 000. V opačném případěvelmi křehký a má mnohem nižší bod tání. Polykarbonát, vyrobený v rozporu s technologií, může obsahovat poměrně vysoký počet molekul se sníženou molekulovou hmotností, což negativně ovlivňuje jeho pevnost a výkonnostní charakteristiky.
Další významnou nevýhodou polykarbonátů je jejich nízká odolnost vůči ultrafialovému záření. Dnes však existují technologie, které dokážou polymer ochránit před přímým vystavením UV záření. To se obvykle provádí ochrannými fóliemi, které se přitavují k polykarbonátu během výrobní fáze produktu. Dalším limitujícím faktorem při použití polykarbonátu je jeho vysoká tepelná roztažnost.
Fyzikální a mechanické vlastnosti
- Index lomu – 1,5850.
- Hustota (při 25° C) - 1,20 g/cm3.
- Teplota skelného přechodu – 150 °C.
- Teplota měknutí 220-230 °C.
- Teplota rozkladu >320 °C.
- Mrazuvzdornost, °C < -100
- Pevnost v tahu - 65-70 MPa.
- Pevnost v ohybu - 95 MPa.
- Specifická tepelná kapacita – 1090-1255J/(g K).
- Tepelná vodivost je 0,20 W/(m K).
- Koeficient tepelné lineární roztažnosti -1(5-6) 10-5 °C.
- Tvrdost Brinell - (784-980) 105 Pa.
Buněčný a monolitický polykarbonát
Buněčný polykarbonát je panel z několika vrstev plastu, mezi nimiž jsou podélná žebratuhost. V kontextu takového listu nejasně připomíná plástev, pro který dostal své jméno. Takové plechy lze snadno ohýbat za studena, přičemž dosahují co nejmenšího poloměru ohybu. Komůrkový polykarbonát se nejčastěji používá pro stavbu dekorativních příček a stavbu průhledných střech.
Monolitický polykarbonát má vyšší odolnost proti nárazu a průhlednost. Významnou výhodou je vysoká tepelná odolnost monolitického polykarbonátu, bod tání je poměrně vysoký, což jej umožňuje bez obav používat při teplotách dosahujících 120 °C. Další jeho důležitou vlastností je mrazuvzdornost, která umožňuje použití výrobků z tohoto typu plastu při teplotách až do minus 50 °C.
Použití polykarbonátu
Stavba. Díky své vysoké průhlednosti a lehkosti pomáhá polykarbonát architektům realizovat jejich nejodvážnější projekty. Zároveň hmotnost konstrukce ve srovnání s tradičně používaným sklem může výrazně snížit zatížení základů, a tím ušetřit na materiálech. Kromě toho má polykarbonát také tepelně izolační vlastnosti, pokud mluvíme o jeho buněčné rozmanitosti. Zhotovují se z něj prosvětlovací konstrukce pro bazény a stadiony, parkoviště a supermarkety, přechody mezi budovami a zimní zahrady. Tento materiál je oblíbený i u zahradníků. Pro skleníky se stále více používá polykarbonát. Jeho bod tání je i v nejparnějším létě výrazně vyšší než atmosférický, a proto významnýsluneční teplo nemůže tento polymer poškodit
- Elektronika. Pouzdra a ochranné povlaky pro notebooky, smartphony, přehrávače, domácí počítače a mnoho dalšího jsou vyrobeny z polykarbonátu. Díky tomuto polymeru mohla technologie dotykové obrazovky oslovit masy. Používá se k výrobě biometrických pasů.
- Reklama. Polykarbonát se používá k vytváření světelných struktur, vývěsních štítů, výsledkových tabulí, trojrozměrných písmen a mnoha dalších. To vše může mít velmi spletité mimořádné podoby. Také jejich desky z monolitického plastu se používají k antivandalské ochraně reklamních konstrukcí.
- Optické disky. Od 80. let 20. století se k výrobě podkladu CD používá polykarbonát. Dnes se také používá k výrobě vysokokapacitních DVD.
- Automobilový a letecký průmysl. Pro stavbu letadel se tradičně používají nejnovější materiály, které mají vysokou pevnost a lehkost, která je charakteristická i pro polykarbonát. Vyrábí se z něj kopule kokpitů stíhaček a skla pro helmy astronautů a pilotů. U automobilů se polykarbonát používá nejen na skla, ale také na světlomety a střešní okna.
- Lékařství. Velmi důležitou oblastí použití polykarbonátu se stala výroba lékařských nástrojů. To bylo možné díky takovým výhodám materiálu, jako je netoxicita a vysoká biokompatibilita, stejně jako nedostatek imunitní reakce těla na tento plast. A díky své pevnosti a průhlednosti konkuroval sklu a slitinám kovů. produkty a zařízení,vyrobené z tohoto materiálu se používají ke sledování tkání a tekutin lidského těla. Vysoké teploty tání polykarbonátů navíc umožňují jejich vystavení nejmodernějším metodám sterilizace - teplu, záření, UV záření.
- Optika. V roce 2000 se začaly vyrábět polykarbonátové čočky pro průmyslové ochranné brýle, které chránily oči při různých pracích. Takové výrobky jsou desítkykrát pevnější než jiné plastové čočky, v případě nárazu na ně nerozšiřují úlomky, dokonce se hůře poškrábou. Postupně se polykarbonát začal používat i pro každodenní brýlové čočky. Vzhledem ke svým bezpečnostním vlastnostem se tyto čočky velmi často používají pro dětské brýle, brýle na motocyklové přilby.
- Další oblasti. Dnes se polykarbonát v našich životech tak pevně usadil, že obyvatelé nejen velkoměst, ale i odlehlých vesnic se denně setkávají s produkty, jejichž součástí je tento plast. Vyrábí se z něj kuličková pera, svítilny, počítačové myši, žehličky a varné konvice, zátky na lahve od vína, díly nábytku, nádoby na pití a dokonce i balicí fólie.
