El policarbonato (PC para abreviar), también conocido como plástico PC, es un polímero de alto peso molecular que contiene grupos carbonato en la cadena molecular. Según la estructura del grupo éster, se puede dividir en tipos alifáticos, aromáticos, alifáticos-aromáticos y otros. Entre ellos, las propiedades mecánicas de los policarbonatos alifáticos y alifáticos-aromáticos son relativamente bajas, lo que limita su aplicación en plásticos de ingeniería.
Sólo el policarbonato aromático ha sido industrializado. Debido a la estructura especial del policarbonato, se ha convertido en el plástico de ingeniería general de más rápido crecimiento entre los cinco principales plásticos de ingeniería.
CAS: 25037-45-0
punto de fusión: 220 a 230°C
Solubilidad del agua: Insoluble
Descripción de seguridad:No comestible
Temperatura disponible: −40 °C a +135 °C
Temperatura de deflexión térmica: 135℃
Índice de refracción: 1.585 ± 0.001
Transmisión de luz: 90% ± 1%
Conductividad térmica: 0.19 W/mK
Tasa de expansión lineal: 3.8 × 10-5 cm/cm℃
Elemento
El policarbonato es un material resistente. termoplástico Resina, cuyo nombre proviene del grupo -OC(=O)-O- que contiene. Se puede sintetizar a partir de bisfenol A y fosgeno (COCl 2 ). El método más utilizado es el de transesterificación en estado fundido (el bisfenol A y el carbonato de difenilo se sintetizan mediante transesterificación y policondensación).
Nature
Química
El policarbonato (PC) es un poliéster de ácido carbónico. El ácido carbónico en sí no es estable, pero sus derivados (como el fosgeno, la urea, los carbonatos y los ésteres de carbonato) tienen un cierto grado de estabilidad.
Según las diferentes estructuras del alcohol, los policarbonatos se pueden dividir en dos categorías: alifáticos y aromáticos.
Policarbonatos alifáticos, como polietileno El carbonato, el carbonato de politrimetileno y sus copolímeros tienen puntos de fusión y temperaturas de transición vítrea bajos, poca resistencia y no pueden usarse como materiales estructurales; sin embargo, debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad, pueden usarse en portadores de liberación sostenida de fármacos, suturas quirúrgicas, materiales de soporte óseo, etc.
El policarbonato es resistente a ácidos débiles, álcalis débiles y aceites neutros.
El policarbonato no es resistente a la luz ultravioleta ni a los álcalis fuertes.
El PC es un poliéster carbonatado lineal en el que los grupos carbonato se disponen de forma alternada con otros grupos, que pueden ser aromáticos, alifáticos o ambos. El PC con bisfenol A es el producto industrial más importante.
El PC es un polímero amorfo vítreo casi incoloro con buenas propiedades ópticas. La resina de PC de alto peso molecular tiene una alta tenacidad, una resistencia al impacto de entalla Izod de 600~900 J/m y una temperatura de deformación por calor de los grados sin relleno de aproximadamente 130 °C. El refuerzo de fibra de vidrio puede aumentar este valor en 10 °C. El módulo de flexión del PC puede alcanzar más de 2400 MPa y la resina se puede procesar en productos rígidos de gran tamaño. Cuando está por debajo de los 100 °C, la velocidad de fluencia bajo carga es muy baja. El PC tiene una resistencia a la hidrólisis deficiente y no se puede utilizar para productos que se sometan repetidamente a vapor a alta presión.
Los principales defectos de rendimiento del PC son que no es lo suficientemente estable en cuanto a resistencia a la hidrólisis, es sensible a las muescas, tiene poca resistencia a los productos químicos orgánicos y a los arañazos, y se vuelve amarillo cuando se expone a los rayos ultravioleta durante mucho tiempo. Al igual que otras resinas, el PC se corroe fácilmente con ciertos disolventes orgánicos.
El material de PC es retardante de llama y antioxidante.
Física
Densidad: 1.18-1.22 g/cm³ Tasa de expansión lineal: 3.8×10-5 cm /°C Temperatura de deformación térmica: 135°C Baja temperatura: -45°C
El policarbonato es incoloro y transparente, resistente al calor, resistente a los impactos, retardante de llama de grado BI y tiene buenas propiedades mecánicas dentro de la temperatura de uso normal. En comparación con el polimetilmetacrilato, que tiene un rendimiento similar, el policarbonato tiene buena resistencia al impacto, alto índice de refracción, buen rendimiento de procesamiento y tiene un rendimiento retardante de llama UL94 V-2 sin aditivos. Sin embargo, el polimetilmetacrilato es más económico que el policarbonato y se pueden producir dispositivos grandes mediante polimerización en masa.
La resistencia al desgaste de los materiales es relativa. Si comparamos ABS Los materiales de PC tienen una mejor resistencia al desgaste. Sin embargo, en comparación con la mayoría de los materiales plásticos, la resistencia al desgaste del policarbonato es relativamente pobre, de nivel medio a bajo, por lo que algunos dispositivos de policarbonato utilizados para aplicaciones de fácil desgaste requieren un tratamiento de superficie especial.
Clasificación
PC antiestático, PC conductor, PC ignífugo reforzado con fibra, PC resistente a los rayos UV y a la intemperie, PC apto para uso alimentario y PC resistente a productos químicos.
Beneficios Clave
| La Ventaja | Descripción detallada |
|---|---|
| Las propiedades mecánicas | Tiene alta resistencia y módulo elástico, alta resistencia al impacto, buena resistencia a la fatiga, buena estabilidad dimensional, pequeña fluencia (muy poco cambio en condiciones de alta temperatura), alta transparencia y teñido libre; |
| Resistencia al envejecimiento por calor | Amplio rango de temperatura de funcionamiento, el índice de temperatura UL mejorado alcanza los 120 ~ 140 ℃ (la resistencia al envejecimiento a largo plazo en exteriores también es muy buena); |
| Resistencia a solventes | Sin agrietamiento por tensión |
| Estabilidad del agua | Se descompone fácilmente cuando se expone al agua a alta temperatura (utilícelo con precaución en entornos de alta temperatura y alta humedad). |
| Propiedades de aislamiento | Excelente (puede mantener propiedades eléctricas estables incluso en condiciones de humedad y altas temperaturas, y es un material ideal para la fabricación de piezas electrónicas y eléctricas) |
| Constante dieléctrica | 3.0-3.2 |
| Resistencia al arco | Años 120 |
| Procesabilidad de conformado | Equipo ordinario para moldeo por inyección o extrusión. |
Unión de plástico para PC
Según las diferentes necesidades, puedes elegir los siguientes adhesivos:
| Adhesivos | Caracteristicas |
|---|---|
| G-933 | Adhesivo elástico suave de un componente a prueba de golpes que cura a temperatura ambiente, resistente a altas y bajas temperaturas, diferentes viscosidades, cura en segundos a horas |
| KD-833 | Adhesivo instantáneo, puede unir rápidamente plástico PC en unos pocos segundos o decenas de segundos, pero la capa adhesiva es dura y quebradiza y no puede soportar la inmersión en agua caliente a más de 60 grados. |
| QN-505 | Adhesivo de dos componentes, capa adhesiva suave, adecuado para la unión o laminación de grandes áreas de plásticos de PC, poca resistencia a altas temperaturas. |
| QN-906 | Adhesivo de dos componentes, resistente a altas temperaturas. |
| G-988 | Caucho vulcanizado a temperatura ambiente de un solo componente, después del curado, es un elastómero con excelente adhesivo impermeable y a prueba de golpes, resistencia a altas y bajas temperaturas. Si el espesor es de 1-2 mm, se curará inicialmente en aproximadamente 10 minutos y básicamente se curará en 5-6 horas, con cierta resistencia. Se necesitan al menos 24 horas para curar completamente. Un solo componente, no se requiere mezclar, solo aplíquelo después de la extrusión y déjelo reposar, no se requiere calentar. |
| KD-5606 | El pegamento de curado UV puede unir superficies transparentes. PS Láminas y placas sin dejar rastros. Debe curarse con luz ultravioleta. El efecto después de la unión es hermoso. Sin embargo, la resistencia a altas temperaturas es pobre. |
Aplicaciones
Industria de desarrollo
Las tres principales áreas de aplicación de los plásticos de ingeniería de PC son la industria de ensamblaje de vidrio, la industria automotriz y la industria electrónica y eléctrica, seguidas de piezas de maquinaria industrial, discos ópticos, embalajes, equipos de oficina como computadoras, atención médica y sanitaria, películas, equipos de ocio y protección, etc. El PC se puede utilizar como vidrio para puertas y ventanas, y los laminados de PC se utilizan ampliamente en ventanas protectoras de bancos, embajadas, centros de detención y lugares públicos, cubiertas de cabinas de aviones, equipos de iluminación, deflectores de seguridad industrial y vidrio a prueba de balas.
Las láminas de PC se pueden utilizar para hacer varios letreros, como diales de surtidores de gasolina, tableros de instrumentos de automóviles, letreros comerciales de almacén y exteriores, indicadores deslizantes de puntos, la resina de PC se utiliza en sistemas de iluminación automotriz, sistemas de paneles de instrumentos y sistemas de decoración de interiores, se utiliza como cubiertas de faros, guardabarros delanteros y traseros con nervaduras reforzadas, marcos de reflectores, cubiertas de marcos de puertas, cubiertas de palancas de operación, alerones, el PC se utiliza como cajas de conexiones, enchufes, enchufes y manguitos, juntas, dispositivos de conversión de TV, conectores para cables de comunicación debajo de soportes de línea telefónica, cajas de interruptores, tableros telefónicos, componentes de tableros de conmutación, carcasas de relés. El PC se puede utilizar como piezas de baja carga para motores de electrodomésticos, aspiradoras, champús, cafeteras, tostadoras, mangos de herramientas eléctricas, varios engranajes, engranajes helicoidales, bujes, guías y estantes de refrigeradores. El PC es un material ideal para medios de almacenamiento de CD.
Las botellas (contenedores) de PC son transparentes, livianas y tienen buena resistencia al impacto. Pueden soportar ciertas temperaturas altas y lavado con soluciones corrosivas, y pueden usarse como botellas (contenedores) reciclables. El PC y las aleaciones de PC se pueden usar para fabricar bastidores de computadora, carcasas, máquinas auxiliares y piezas de impresora. El PC modificado es resistente a la esterilización por radiación de alta energía, la desinfección por ebullición y horneado, y se puede usar para instrumentos de recolección de muestras de sangre, oxigenadores de sangre, instrumentos quirúrgicos, dializadores de riñón, etc. El PC se puede usar para hacer cascos y cascos de seguridad, máscaras protectoras, gafas de sol y gafas deportivas. Las películas de PC se usan ampliamente en gráficos impresos, envases médicos y conmutadores de membrana.
El desarrollo de aplicaciones del policarbonato está avanzando hacia una alta composición, alta funcionalidad, especialización y serialización. Se han lanzado marcas y grados especiales para una variedad de productos, como discos ópticos, automóviles, equipos de oficina, cajas, embalajes, medicamentos, iluminación, películas, etc.
Industria de materiales de construcción
Las láminas de policarbonato tienen buena transmisión de luz, resistencia al impacto, resistencia a la radiación ultravioleta y la estabilidad dimensional y las buenas propiedades de moldeado y procesamiento de sus productos hacen que tengan obvias ventajas de rendimiento técnico sobre el vidrio inorgánico tradicional utilizado en la industria de la construcción. China ha construido más de 20 líneas de producción de láminas huecas de policarbonato para materiales de construcción, con una demanda anual de alrededor de 70,000 toneladas de policarbonato, que alcanzará las 140,000 toneladas en 2005.
Fabricación automotriz
El policarbonato tiene buena resistencia al impacto, resistencia a la distorsión térmica, buena resistencia a la intemperie y alta dureza, por lo que es adecuado para la producción de diversas piezas para automóviles y camiones ligeros, principalmente concentrados en sistemas de iluminación, tableros, placas de calefacción, descongeladores y parachoques hechos de aleaciones de policarbonato.
Según datos de los países desarrollados, la proporción de policarbonato utilizado en las industrias de fabricación de productos eléctricos, electrónicos y de automoción es del 40% al 50%, mientras que el uso de policarbonato en China en este campo es solo del 10%. La fabricación de productos eléctricos, electrónicos y de automoción son industrias pilares de rápido desarrollo en China, y la demanda de policarbonato en estos campos será enorme en el futuro. China tiene una gran cantidad total de automóviles y una gran demanda, por lo que la aplicación de policarbonato en este campo tiene un gran potencial de expansión.
Dispositivos médicos
Dado que los productos de policarbonato pueden soportar vapor, agentes de limpieza, calentamiento y esterilización por radiación de alta dosis sin amarillearse ni degradar las propiedades físicas, se utilizan ampliamente en equipos de hemodiálisis de riñón artificial y otros equipos médicos que necesitan funcionar en condiciones transparentes e intuitivas y necesitan esterilizarse repetidamente, como la producción de jeringas de alta presión, mascarillas quirúrgicas, aparatos dentales desechables, separadores de sangre, etc.
Aeroespacial
Con el rápido desarrollo de la tecnología aeronáutica y aeroespacial, los requisitos para los diversos componentes de aeronaves y naves espaciales aumentan constantemente, lo que ha llevado a una creciente aplicación del PC en este campo. Según las estadísticas, solo en un avión Boeing se utilizan 2,500 piezas de policarbonato, y un solo avión consume alrededor de 2 toneladas de policarbonato. En las naves espaciales, se utilizan cientos de piezas de policarbonato con diferentes configuraciones y reforzadas con fibra de vidrio y equipo de protección para astronautas.
Campo de embalaje
Un nuevo punto de crecimiento en el campo de los envases son los distintos tipos de botellas de agua que se pueden esterilizar y utilizar repetidamente. Debido a que los productos de policarbonato son ligeros, resistentes a los impactos y transparentes, y no se deforman y permanecen transparentes cuando se lavan con agua caliente y soluciones corrosivas, las botellas de policarbonato han reemplazado por completo a las botellas de vidrio en algunos campos. Se prevé que, a medida que las personas presten más atención a la calidad del agua potable, la tasa de crecimiento del uso de policarbonato en este área se mantendrá por encima del 10%, y se espera que alcance las 60,000 toneladas en 2005.
Industria electrónica
El policarbonato es un excelente material aislante porque posee un buen y constante aislamiento eléctrico en un amplio rango de temperatura y humedad. Al mismo tiempo, su buena resistencia a la llama y estabilidad dimensional lo convierten en un amplio campo de aplicación en la industria electrónica y eléctrica.
La resina de policarbonato se utiliza principalmente en la producción de diversas maquinarias de procesamiento de alimentos, carcasas de herramientas eléctricas, cuerpos, soportes, cajones de refrigeradores y congeladores y piezas de aspiradoras, etc. Además, los materiales de policarbonato también muestran un valor de uso extremadamente alto en partes importantes de computadoras, grabadoras de video y televisores en color que requieren piezas de alta precisión.
lente óptica
El policarbonato ocupa una posición extremadamente importante en este campo debido a sus características únicas de alta transmitancia de luz, alto índice de refracción, alta resistencia al impacto, estabilidad dimensional y fácil procesamiento y moldeado. Las lentes ópticas hechas de policarbonato de grado óptico se pueden utilizar no solo en cámaras, microscopios, telescopios e instrumentos de prueba óptica, sino también en lentes de proyectores de películas, lentes de fotocopiadoras, lentes de proyectores de enfoque automático infrarrojo, lentes de impresoras de rayos láser, varios prismas, reflectores multifacéticos y muchos otros equipos de oficina y electrodomésticos. Su mercado de aplicación es extremadamente amplio.
Otra importante área de aplicación del policarbonato en lentes ópticas es como material para lentes de niños, gafas de sol, gafas de seguridad y gafas de adultos. La tasa de crecimiento promedio anual del consumo de policarbonato en la industria de las gafas a nivel mundial se ha mantenido por encima del 20%, lo que demuestra una gran vitalidad del mercado.
Fabricación de discos ópticos
Con el auge de la industria de la información, los discos ópticos fabricados con policarbonato de grado óptico se están desarrollando rápidamente como una nueva generación de medios de almacenamiento de información de audio y video. El policarbonato se ha convertido en la principal materia prima para la industria de fabricación de discos ópticos del mundo debido a sus excelentes características de rendimiento. La cantidad de policarbonato consumida por la industria de fabricación de discos ópticos del mundo ha superado el 20% del consumo total de policarbonato, y su tasa de crecimiento anual promedio supera el 10%. La producción de discos ópticos de China ha crecido rápidamente. Según las cifras publicadas por la Administración de Prensa y Publicaciones de China, había 748 líneas de producción de discos ópticos en el país en 2002, con un consumo anual de aproximadamente 80,000 toneladas de policarbonato de grado óptico, todas las cuales eran importadas. Por lo tanto, las perspectivas de aplicación del policarbonato en el campo de la fabricación de discos ópticos son extremadamente amplias.
Usa
iluminación óptica
Se utiliza para fabricar pantallas de lámparas grandes, vidrio protector, tubos oculares izquierdo y derecho de instrumentos ópticos, etc. También se puede utilizar ampliamente como material transparente en aviones.
Vitrinas y Dispositivos Electrónicos
El policarbonato es un excelente material aislante de grado E (120 ℃), que se utiliza para fabricar conectores aislantes, marcos de bobinas, casquillos de tubos, manguitos aislantes, carcasas y piezas de teléfonos, carcasas de baterías para lámparas de minería, etc. También se puede utilizar para fabricar piezas con alta precisión dimensional, como CD, teléfonos, ordenadores, grabadoras de vídeo, centrales telefónicas, relés de señal y otros equipos de comunicación. La película de policarbonato también se utiliza ampliamente en condensadores, bolsas de cuero aislantes, cintas de audio, cintas de vídeo en color, etc.
Equipo mecánico
Se utiliza para fabricar diversos engranajes, cremalleras, ruedas helicoidales, sinfines, cojinetes, levas, pernos, palancas, cigüeñales, trinquetes, y también se puede utilizar para fabricar piezas como algunas carcasas, cubiertas y marcos de equipos mecánicos.
Dispositivos médicos
Se puede utilizar como vasos, tubos, botellas para fines médicos, así como instrumentos dentales, recipientes para medicamentos e instrumentos quirúrgicos, e incluso se puede utilizar como órganos artificiales como riñones artificiales y pulmones artificiales.
Otros aspectos
En construcción, se utiliza como paneles de doble pared con nervaduras huecas, vidrio para invernaderos, etc.; en la industria textil, se utiliza como tubos de hilo textil, cojinetes de máquinas textiles, etc.; en el uso diario, se utiliza como botellas de leche, vajillas, juguetes, modelos, carcasas de lámparas LED y carcasas de teléfonos móviles, etc.
Uso modificado
El propósito de modificar el PC es aumentar la tenacidad, mejorar el rendimiento de moldeo y procesamiento, reducir la deformación residual, aumentar la resistencia al fuego, etc. Los tipos específicos de PC que se pueden modificar son:
El PC/ABS puede mejorar el módulo de flexión, la resistencia al calor, el rendimiento de galvanoplastia, etc.
PC/PET y PBT Los procesos pueden mejorar la resistencia química, la resistencia a los disolventes, etc.
Agregar plexiglás al PC/PMMA puede mejorar el color perlado de la apariencia.
PC/PA y HIPS pueden mejorar la tenacidad al impacto y la suavidad de la superficie.
ORDENADOR PERSONAL/ HDPE Puede mejorar la resistencia al agua hirviendo, la resistencia al envejecimiento y la resistencia a la intemperie, mientras que LDPE tiene un efecto más pobre.
El PC se refuerza con fibra de vidrio o fibra de carbono para mejorar la resistencia mecánica.
Mediante el uso de retardantes de llama de bromo y trióxido de antimonio, se puede fabricar PC de grado retardante de llama.
Otros pueden mezclarse y modificarse con polisulfona, policarbonato aromático, polioximetileno, polipropileno además poliestireno Para lograr un equilibrio entre economía y rendimiento.
Preparación
Proceso
La producción de tubos de hilo textil de policarbonato utiliza PC producido por el método del fosgeno como materia prima, del cual el 80% es material nuevo y el 20% es material reciclado. El proceso de producción es el siguiente:
Procesamiento por lotes → secado → inyección → recorte → pulido → tratamiento térmico → producto.
La temperatura de secado del horno es de 115-120 ℃, 16-20 horas, el espesor del material en la bandeja es inferior a 30 mm y el contenido de humedad de la resina es inferior al 0.03%.
La temperatura de las tres zonas del cañón es de 200-220, 250-280, 260-290 ℃, y la temperatura de la boquilla es ligeramente inferior a la del cañón, 5-10 ℃ inferior. La presión de inyección es de 60-100 MPa, el ciclo de moldeo es de 25 segundos, la temperatura del tratamiento térmico es de 115-120 ℃, 1 hora, y el tratamiento térmico debe realizarse de manera colgante invertida.
El tubo de hilo tiene una vida útil tres veces mayor que la de los tubos de hilo de madera, es dimensionalmente estable, tiene buena resistencia a la intemperie, no deja pelusa y tiene buena suavidad. Los tubos de hilo se pueden proporcionar en varios colores, lo que facilita la contabilidad económica del equipo.
Para los materiales de PC reciclados de desecho, también se puede realizar un tratamiento de endurecimiento para reemplazar los nuevos materiales. Una pequeña cantidad de nylon Se puede mezclar resina o resina de poliestireno de alto impacto con los materiales de PC reciclados para aumentar la resistencia al impacto de los productos en más de 1 vez, y también se mejora la resistencia a la flexión, y el rendimiento de procesamiento y el acabado de la superficie de la resina mejoran enormemente.
Además, debido a que el nailon tiene una viscosidad extremadamente baja cuando se funde, puede tener un excelente efecto humectante y encapsulante sobre los pigmentos en el mezcla sistema, destruyendo la estructura de agregación de las partículas de pigmento y aumentando la dispersión del pigmento, reduciendo así la cantidad de pigmento en un 20%.
Tablero de extrusión
El material de PC debe secarse para reducir su contenido de agua a menos del 0.02 %. El peso molecular de la materia prima de la placa de PC debe ser de 35,000 XNUMX.
El husillo de la extrusora tiene una relación longitud-diámetro de 20:1, la sección de alimentación y la sección de dosificación en la varilla representan cada una el 25% de la longitud total, y la profundidad de la ranura del husillo es constante, y la longitud de la sección de compresión es la mitad de la longitud total. La relación de compresión del husillo es de 2.5-3, la profundidad de la ranura del husillo generalmente debe ser inferior a 4 mm y el efecto de mezcla es mejor con un husillo de pasador.
El grupo de malla sobre pantalla puede adoptar tipos de malla 80/120/200/120/80.
El cabezal de máquina tipo percha es el más comúnmente utilizado, pero es más caro.
Método de calandrado
Los métodos de calandrado de la lámina incluyen el calandrado por extrusión horizontal, el calandrado por extrusión inclinada, el calandrado por extrusión descendente o ascendente. Sin embargo, el mejor método en la actualidad es el calandrado inclinado por rodillos.
Condiciones típicas de extrusión de placas de PC:
La temperatura del cilindro de la máquina es de 260, 280, 300 ℃, la temperatura del cabezal de la matriz es de 2801 ℃, la temperatura de los rodillos de calandrado: rodillo superior 121-135 ℃, rodillo intermedio 129-139 ℃, rodillo inferior 132-150 ℃, la velocidad del tornillo es de 12-24 rpm y el grupo de filtros es de malla 40/60/100.
Las láminas de PC se pueden utilizar en automóviles, parabrisas de aviones, láminas corrugadas, láminas plegables, vidrios de ventanas de edificios, vidrios de techos de instalaciones deportivas, etc.
Otros: El PC se puede mezclar con ABS para mejorar la resistencia al impacto. Cuando el contenido de ABS es del 50 %, la mejora es mayor. Cuando el contenido de ABS es demasiado bajo, como el 3 %, la resistencia al impacto disminuye.
El PC se puede mezclar con HDPE. Cuando el contenido de HDPE es del 30 %, el efecto de mezcla es mejor, lo que puede mejorar la resistencia al impacto, mejorar la fluidez del procesamiento y facilitar el llenado del molde. El efecto de mezcla del LDPE es muy deficiente, se produce estratificación y no se puede utilizar.
Film
El PC también se puede convertir en películas delgadas, que tienen una alta resistencia a la perforación y son adecuadas para soldadura y sellado térmico. La película de PC tiene una alta tensión superficial y no requiere tratamiento corona antes de la impresión, y tiene un buen rendimiento de galvanoplastia. Se puede utilizar para medicamentos, envases de alimentos y tableros decorativos compuestos con cartón, etc.
Impacto principal
Más de 100 estudios han explorado los efectos ecológicos de los lixiviados de bisfenol A en el policarbonato. Howdeshell et al. descubrieron que un disruptor endocrino, el bisfenol A (C 15 H 16 O 2 ) ( bisfenol A ), parece filtrarse en el agua de las jaulas de policarbonato para animales a temperatura ambiente, y que puede ser responsable del desarrollo de los órganos reproductivos. Los estudios financiados por el gobierno tienden a encontrar efectos significativos.
Fácil de reaccionar químicamente con otras sustancias.
No se debe utilizar hidróxido de sodio ni otros limpiadores alcalinos sobre el policarbonato, ya que pueden provocar la liberación de bisfenol A (C 15 H 16 O 2 ), un disruptor endocrino conocido (afecta el sistema reproductivo).
Característica:
Es un termoplástico no cristalino con excelente resistencia al calor, buena transparencia, alta resistencia al impacto y otras propiedades físicas y mecánicas.
Características:
1. Alta resistencia y coeficiente elástico, alta resistencia al impacto y amplio rango de temperatura de funcionamiento;
2. Alta transparencia y teñido libre;
3. HDT alto;
4. Poca resistencia a la fatiga;
5. Buena resistencia a la intemperie;
6. Excelentes características eléctricas;
7. Insípido e inodoro, inofensivo para el cuerpo humano y conforme a la higiene y seguridad;
8. Baja contracción de moldeo y buena estabilidad dimensional.
Propiedades físicas
| Densidad | 1.18 | g / cm³ | ASTM D792,ISO 1183 |
| Índice de fluidez del material fundido (260 °C/2.16 kg) | Veintidós | g / 10 min | ASTM D1238 |
| Índice de volumen de fusión (MVR) (260 °C/2.16 kg) | 23.5 | cm³10min | ISO 1133, |
| Contracción – Flujo | 0.40 a 0.60 | % | ASTM D955 |
| Absorción de agua (23°C, 24 h) | 0.40 | % | ASTM D570 |
| – | Valoración | unidad | Método de prueba |
| proporción | 1.14 | g / cm³ | ASTM D792,ISO 1183 |
| Índice de fluidez del material fundido (260 °C/5.0 kg) | 20 | g / 10 min | ASTM D1238 |
| Índice de volumen de fusión (MVR) (260 °C/3.8 kg) | 13.0 | cm³/10min | ISO 1133, |
Síntesis
El policarbonato utilizado en la industria se sintetiza principalmente a partir de bisfenol A y fosgeno. Su cadena principal contiene un anillo de benceno y un átomo de carbono cuaternario tetrasustituido, lo que aumenta la rigidez y la resistencia al calor. Tm = 265-270 ℃, Tg = 149 ℃ y puede mantener buenas propiedades mecánicas entre 15 y 130 ℃. Tiene una excelente resistencia al impacto y transparencia, dimensiones estables, resistencia a la fluencia y un rendimiento mejor que el poliéster. Es un plástico de ingeniería importante. Sin embargo, el policarbonato es propenso a agrietarse por tensión e hidrólisis cuando se calienta, por lo que debe secarse por completo antes de procesarlo.
Existen dos métodos para preparar policarbonato: el método de transesterificación y el método de fosgeno directo.
(1) Método de transesterificación
El principio es similar al del método de transesterificación para producir poliéster. El bisfenol A y el carbonato de difenilo se condensan en estado fundido y se transesterifican, y el fenol se elimina continuamente en condiciones de alta temperatura y presión reducida para aumentar el grado de reacción y el peso molecular.
El método de transesterificación requiere un catalizador y se lleva a cabo en dos etapas: la primera etapa, la temperatura es de 180-200 ℃, la presión es de 270-400 Pa, el tiempo de reacción es de 1-3 h y la tasa de conversión es del 80%-90%; la segunda etapa, 290-300 ℃, por debajo de 130 Pa, profundiza la reacción. El carbonato de difenilo inicial debe ser excesivo y el fenol se descarga a través de la reacción de transesterificación. La cantidad de fenol descargado se utiliza para ajustar la relación de los dos grupos y controlar el peso molecular.
El fenol tiene un punto de ebullición alto y no es fácil de eliminar de una masa fundida de alta viscosidad. En comparación con el poliéster, la viscosidad de la masa fundida del policarbonato es mucho mayor. Por ejemplo, con un peso molecular de 30,000, la viscosidad a 300 °C es de 600 Pa·s, lo que impone mayores requisitos en cuanto a la agitación, la mezcla y la transferencia de calor del equipo de reacción. Por lo tanto, el peso molecular del policarbonato producido mediante el proceso de transesterificación es limitado y no supera los 30,000.
(2) Método directo del fosgeno
El fosgeno es un cloruro de acilo con alta actividad y puede esterificarse directamente con compuestos hidroxílicos. El método de fosgeno para sintetizar policarbonato adopta principalmente la tecnología de policondensación interfacial. El bisfenol A y el hidróxido de sodio se preparan en una solución acuosa de bisfenolato de sodio como fase acuosa, y una solución orgánica de fosgeno (como diclorometano) es la otra fase. Se utilizan aminas (como bromuro de tetrabutilamonio) como catalizadores para reaccionar a 50 °C. La reacción se produce principalmente en el lado de la fase acuosa, y la agitación en el reactor debe garantizar que el fosgeno en la fase orgánica se difunda a la interfaz a tiempo para la reacción. El método de fosgeno directo es más económico que el método de intercambio de ésteres, y el peso molecular resultante también es mayor.
La policondensación interfacial es una reacción irreversible y no requiere estrictamente que el número de dos grupos sea igual. Generalmente, se utiliza un exceso de fosgeno para compensar la pérdida por hidrólisis. Se puede añadir una pequeña cantidad de fenol monofuncional para bloquear los grupos terminales y controlar el peso molecular. La pureza del bisfenol A utilizado en el policarbonato es alta y tiene especificaciones específicas. No es adecuado que contenga monofenol y trifenol, de lo contrario, no se puede obtener un policarbonato de alto peso molecular o se producirá reticulación.
Métodos de procesamiento
El PC se puede moldear por inyección, extruir, moldear, moldear por soplado, termoformar, imprimir, adherir, recubrir y mecanizar. El método de procesamiento más importante es el moldeo por inyección. Se requiere presecado antes del moldeo. El contenido de humedad debe ser inferior al 0.02 %. El procesamiento a alta temperatura con trazas de humedad provocará que el producto adquiera un color blanquecino, hilos plateados y burbujas. El PC tiene una considerable capacidad de deformación elástica forzada a temperatura ambiente. Presenta una alta tenacidad al impacto, por lo que se puede prensar, estirar y laminar en frío, así como otros procesos de conformado en frío. El peso molecular del PC para extrusión debe ser superior a 30 000. Se debe utilizar un tornillo de compresión gradual con una relación longitud-diámetro de 1:18-24 y una relación de compresión de 1:2.5. El moldeo por extrusión-soplado, el moldeo por inyección-soplado, el moldeo por inyección-extracción-soplado y el moldeo por inyección-extracción-soplado se pueden utilizar para formar botellas de alta calidad y alta transparencia. Existen muchos tipos de aleaciones de PC. Para mejorar los defectos de alta viscosidad de fusión del PC (procesabilidad) y la facilidad de agrietamiento por tensión de los productos, el PC forma aleaciones o mezclas con diferentes polímeros para mejorar las propiedades del material.
En concreto, existen aleaciones de PC/ABS, aleaciones de PC/ASA, aleaciones de PC/PBT, aleaciones de PC/PET, mezclas de PC/PET/elastómero, mezclas de PC/MBS, mezclas de PC/ PTFE Aleaciones de PC/PA, etc., que aprovechan las ventajas de rendimiento de dos materiales y reducen los costos. Por ejemplo, en las aleaciones de PC/ABS, el PC contribuye principalmente a una alta resistencia al calor, buena tenacidad y resistencia al impacto, alta resistencia y retardancia de llama, mientras que el ABS puede mejorar la formabilidad, la calidad de la superficie y reducir la densidad.
| densidad | 1.18 o 1.20 | Temperatura del molde | 50 o 80 | – | |
| Contracción: | 0.5 o 0.8 | Presión de inyección | 80 o 130 | ||
| Precalentar | Temperatura/°C | 110 o 120 | obra de arteGinsengnúmero | Tiempo de inyección | 20 o 90 |
| Tiempo / h | 8 o 10 | Tiempo de alta presión | 0 o 5 | – | – |
| Temperatura del barril/°C | Boca arriba | 210 o 240 | Tiempo de enfriamiento | 20 o 90 | |
| Segundo Nombre | 230 o 280 | Ciclo total | 40 o 190 | – | |
| Frente | 240 o 285 | Revoluciones del tornillo | 28 | ||
| Temperatura de la boquilla | 240 o 250 | Tipo de máquina de inyección utilizada | Tipo de tornillo | ||
1. Secado de materias primas
- Secado de materia prima: La temperatura de la caja de secado ordinaria es de 110-130, el tiempo es de 2-4 horas, la temperatura de la caja de secado de la tolva superior es de 100-120 y se requiere que el contenido de humedad sea inferior al 0.03%.
- Para determinar si el contenido de agua es adecuado, observe las tiras de material de la inyección vacía. Las tiras de material que salen de la boquilla después de la plastificación deben ser uniformes, incoloras, sin hilos plateados ni burbujas; de lo contrario, el secado no es completo.
2. Proceso de inyección
Ajuste los parámetros de moldeo de la máquina de moldeo por inyección (dependiendo del peso molecular de la materia prima):
| Temperatura del barril | Delantero 250-310, medio 240-280, trasero 230-250. |
|---|---|
| Temperatura de la boquilla | 10 más bajo que la parte trasera. |
| Temperatura del molde | 70-120. |
| Presión de inyección | 70-140 MPa. |
| Velocidad del tornillo | 30-120r/min. |
| Ciclo de moldeo | Inyección 1-25s, enfriamiento 5-40s. |
3. notas
- La temperatura de inyección debe ajustarse en consecuencia dependiendo del peso molecular de la materia prima, la forma y el tamaño del producto y el tipo de máquina de moldeo por inyección.
- Lo mejor es adoptar una velocidad de inyección de múltiples etapas, utilizando el método lento-rápido-lento.
- La presión de inyección depende de la forma y el tamaño del producto. La máquina de moldeo por inyección de émbolo suele ser de 100 a 160 MPa, y la máquina de moldeo por inyección de tornillo, de 70 a 140 MPa.
- El ciclo de moldeo depende del espesor de la pared del producto y del volumen de inyección. Generalmente, el tiempo de llenado es corto, el tiempo de retención es largo y el tiempo de enfriamiento se basa en el principio de no causar deformación del producto durante el desmoldeo.
- La temperatura del molde depende de la forma y el espesor del producto. Aumentar adecuadamente la temperatura del molde favorece el desmoldeo y mejora la calidad del producto.
- Posprocesamiento del producto: Para productos con formas complejas, insertos metálicos y temperaturas de operación extremadamente bajas o altas, es necesario realizar un posprocesamiento para eliminar o reducir la tensión interna.
Método: Después de colocar el producto en el horno de secado, la temperatura comienza a subir desde la temperatura ambiente hasta 100-105 y luego se mantiene caliente durante 10-20 minutos. Cuando la temperatura continúa subiendo hasta 120-125, se mantiene caliente durante 30-40 minutos y luego se enfría lentamente hasta menos de 60 y se retira.
Problemas de unión
Según las diferentes necesidades, puedes elegir los siguientes adhesivos:
1.G-933: Adhesivo monocomponente elástico suave antichoque que cura a temperatura ambiente, resistente a altas y bajas temperaturas, con diferentes viscosidades y velocidades de unión que cura en segundos a horas. Después del curado, la capa adhesiva es transparente y no tiene rastros;
2. El adhesivo instantáneo KD-833 puede unir rápidamente plástico PC en unos pocos segundos o decenas de segundos, pero la capa adhesiva es dura y quebradiza y no puede soportar la inmersión en agua caliente a más de 60 grados;
3. QN-505, adhesivo de dos componentes, capa adhesiva suave, adecuado para unir o laminar áreas grandes de plásticos de PC. Pero la resistencia a altas temperaturas es pobre;
4.QN-906: adhesivo de dos componentes, resistente a altas temperaturas;
5. G-988: Adhesivo monocomponente a temperatura ambiente. Después del curado, es un elastómero con excelente adherencia a prueba de agua y golpes, resistente a altas y bajas temperaturas. Para un espesor de 1-2 mm, se necesitan aproximadamente 15 minutos para el curado inicial y 5-6 horas para el curado básico. Tiene cierta resistencia. Se necesitan al menos 24 horas para curar completamente. Monocomponente, no requiere mezcla, solo se aplica después de la extrusión y se deja reposar, no requiere calentamiento.
Precauciones
Problemas en el proceso de moldeo
1. Hilo de plata
a. Las materias primas están húmedas; las materias primas están secas.
b. Sobrecalentamiento y descomposición de la resina: reducir la temperatura de moldeo
c. La relación de compresión del tornillo es pequeña y la contrapresión es insuficiente. Aumente la contrapresión.
d. La temperatura del molde es demasiado baja: caliente el molde.
e. Escape deficiente: las ranuras de escape están abiertas en la superficie de separación del molde.
2. Burbujas
a. Las materias primas están húmedas; las materias primas están secas.
b. Escape deficiente: mejorar el diseño del molde
3. Decoloración de la resina y manchas negras.
a. Acumulación de material en el cañón y la boquilla ——Limpie el cañón y la boquilla
b. La temperatura de moldeo es demasiado alta. Baje la temperatura de moldeo.
4. El producto no está lleno
a. El material no está lo suficientemente plastificado. Aumente la temperatura del cañón.
b. La temperatura del molde es demasiado baja. Aumente la temperatura del molde.
c. Desbordamiento de la boquilla————Ajuste la posición del molde
d. La presión de inyección es demasiado baja————Aumente la presión de inyección
e. Cantidad de alimentación demasiado pequeña: ajuste la cantidad de alimentación
5. Burbuja de vacío de contracción
a. Mantenimiento de presión insuficiente: prolongue el tiempo de mantenimiento de presión
b. La temperatura del molde es demasiado baja. Aumente la temperatura del molde.
c. La presión de inyección es demasiado baja. Aumente la presión de inyección.
d. Diseño de molde poco razonable: aumentar el tamaño del canal y de la compuerta
e. La temperatura de moldeo es baja————Aumente la temperatura del barril
6. Transparencia reducida
a. Las materias primas están húmedas; las materias primas están secas.
b. La temperatura del molde es demasiado baja. Aumente la temperatura del molde.
c. Sobrecalentamiento y descomposición de materiales: reducción de la temperatura de moldeo
7. Marca de soldadura
a. Diseño de molde poco razonable: uso de compuerta anular y compuerta multipunto
b. La temperatura del molde es demasiado baja. Aumente la temperatura del molde.
c. Demasiado agente desmoldante ——Reduzca la cantidad de agente desmoldante
d. Baja temperatura de moldeo————Aumentar la temperatura del barril
8. Agrietamiento del producto
a. La temperatura del molde es demasiado baja. Aumente la temperatura del molde.
b. La temperatura de moldeo es baja————Aumente la temperatura del barril
c. El peso molecular relativo del material es demasiado pequeño. Vuelva a seleccionar el material.
d. El peso molecular relativo cae demasiado durante el proceso de moldeo. Seque estrictamente y acorte el ciclo de moldeo.
e. Desmoldeo forzado: aumenta la pendiente de la cavidad y mejora la estructura del molde.
9. Desmoldeo difícil
a. Enfriamiento insuficiente en el molde: baje la temperatura de moldeo y alargue el ciclo de moldeo
b. La pendiente de la cavidad es demasiado pequeña: aumente la pendiente de la cavidad.
c. El dispositivo de expulsión está defectuoso. Mejore el dispositivo de expulsión.
d. Superficie rugosa del molde: fije el molde y use un agente desmoldante.
10. Deformación
a. Enfriamiento insuficiente en el molde: baje la temperatura de moldeo y alargue el ciclo de moldeo
b. La diferencia de temperatura entre el punzón y la matriz es grande: reduzca la diferencia de temperatura entre el punzón y la matriz
c. La posición y el tamaño de la puerta no son razonables. Mejorar la estructura de la puerta.
11. Overflow
a. La presión de inyección es demasiado alta: reduzca la presión de inyección.
b. La temperatura de moldeo es demasiado alta. Baje la temperatura del barril.
c. Fuerza de sujeción insuficiente ——Aumente la fuerza de sujeción
d. Precisión de procesamiento de moldes insuficiente ————Mejorar la precisión de procesamiento de moldes
Controversia sobre seguridad
Dado que el bisfenol A es necesario para la fabricación de policarbonato, y que el bisfenol A, como materia prima química, ha sido identificado oficialmente como sustancia tóxica por el gobierno federal canadiense el 18 de abril de 2008 y su adición a los envases de alimentos está estrictamente prohibida, la seguridad del policarbonato es un problema que merece atención. La Unión Europea considera que los biberones que contienen bisfenol A pueden inducir una pubertad precoz y, a partir del 2 de marzo de 2011, están prohibidos los biberones que contienen el químico de producción bisfenol A (BPA). El Ministerio de Salud de China y otros departamentos emitieron un comunicado en el que se indica que la importación y venta de biberones de policarbonato y otros biberones que contienen bisfenol A estarán prohibidos a partir del 1 de septiembre de 2011 y que los fabricantes o importadores serán responsables de retirarlos del mercado.
Embalaje y transporte
Los productos de policarbonato (PC) generalmente se envasan en bolsas tejidas comunes, se almacenan en un lugar seco y se transportan como artículos comunes.
Condiciones de almacenamiento y transporte
Conservar en un lugar cerrado, fresco, ventilado, seco y en posición plana.
Moldeo por inyección de plástico PC a baja temperatura para procesos IMD/IML
Resuelve principalmente los siguientes problemas: 1. Lavado de tinta 2. Mala fluidez 3. Amarilleamiento de los productos 4. Mala compatibilidad con materiales de hoja y otros problemas relacionados
Características del producto de PC moldeado por inyección a baja temperatura: 1. Dureza ultraalta 2. Alta transparencia 3. Fluidez ultraalta 4. Buena resistencia química 5. Buena compatibilidad con materiales laminados
Temperatura de inyección: La temperatura de inyección del plástico PC tipo A para moldeo por inyección a baja temperatura es de 220 ℃ a 240 ℃; la temperatura de inyección del plástico PC tipo B para moldeo por inyección a baja temperatura es de 230 ℃ a 260 ℃.
La siguiente es una tabla de algunas propiedades físicas de los plásticos PC de clase A para moldeo por inyección a baja temperatura para procesos IMD/IML.
| Proyecto Performance | Método de prueba | Valor / Descripción | unidad | |
| Las propiedades mecánicas | Resistencia a la tracción (resistencia a la tracción) | ASTM D638/ISO 527 | 65 | kg/cm²(MPa)[Lb/pulg2] |
| Alargamiento a la rotura | ASTM D638/ISO 527 | 120 | % | |
| Módulo de tracción | ASTM D638/ISO 527 | 2450 | kg/cm²(MPa)[Lb/pulg2] | |
| Alargamiento por tracción en el punto de fluencia (elongación) | ASTM D638/ISO 527 | 9 | % | |
| Alargamiento por tracción en la rotura (elongación) | ASTM D638/ISO 527 | 40 | % | |
| Módulo de flexión (elasticidad de flexión) | ASTM D790/ISO 178 | 2450 | kg/cm²(MPa)[Lb/pulg2] | |
| Resistencia a la flexión | ASTM D790/ISO 178 | 105 | kg/cm²(MPa)[Lb/pulg2] | |
| Dureza Rockwell | ASTM D785 | 122 | – | |
| Rendimiento del moldeo por inyección | Temperatura de inyección | ASTM D648/ISO 75 | 270-310 | °C (°F) |
