پلی کربنات (PC)

پلی کربنات (PC) یک ترموپلاستیک است که به خاطر استحکام، چقرمگی و شفافیت نوری در برخی گریدها شناخته می‌شود. به دلیل خواص منحصر به فردی که دارد، از جمله مقاومت زیاد در برابر ضربه، پایداری حرارتی و پایداری ابعادی، پلی کربنات در صنایع مختلف به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. پلی کربنات عمدتاً از طریق واکنش بیس فنول A (BPA) با فسژن سنتز می شود و منجر به ماده ای می شود که به راحتی قابل کار، قالب گیری و ترموفرمینگ است. همه کاره بودن پلی کربنات باعث می شود برای کاربردهای مختلفی مناسب باشد، از محصولات مصرفی مانند عینک و لوازم الکترونیکی گرفته تا کاربردهای صنعتی مانند قطعات خودرو و اجزای هوافضا.

پلی کربنات (PC) یک پلیمر ترموپلاستیک چند منظوره است، اما چیزی که واقعاً آن را متمایز می کند، استحکام، شفافیت و مقاومت استثنایی آن در برابر ضربه است. ترکیب منحصر به فرد خواص آن، صنایع بی شماری از خودرو گرفته تا الکترونیک را متحول کرده است. ماده‌ای را تصور کنید که می‌تواند ضربه‌های قابل‌توجهی را بدون خرد شدن تحمل کند، شفافیت خود را حتی در محیط‌های سخت حفظ کند و به شکل‌های پیچیده درآید – این قدرت پلی کربنات است.

بسیار شفاف است و قادر است بیش از 90٪ نور را منتقل کند، و آن را به یک جایگزین عالی برای شیشه برای کاربردهای مختلف تبدیل می کند.

عملاً نشکن است و استحکام ضربه بالایی دارد که باعث می شود در برابر شکستگی مقاوم باشد و برای کاربردهای ایمنی مناسب باشد.

• روشنایی و لنزها: به دلیل شفافیت و مقاومت حرارتی، از پلی کربنات در لنزهای چراغ جلو و محفظه های نور استفاده می شود.
• به دلیل استحکام و مقاومت در برابر ضربه، از مخلوط‌های پلی‌کربنات در ساخت داشبورد، سپر و سایر اجزای بدنه خودرو استفاده می‌شود. این مخلوط‌ها با ترکیب پلی‌کربنات با مواد دیگر، ویژگی‌های آن را برای کاربردهای خاص خودرو بهبود می‌بخشند. برای مثال، می‌توان آن‌ها را برای افزایش مقاومت در برابر حرارت یا مواد شیمیایی اصلاح کرد.

• پلی کربنات به دلیل مقاومت بالای ضربه و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، به عنوان جایگزینی برای شیشه در پنجره ها، نورگیرها و نمای ساختمان کاربرد دارد. برخلاف شیشه، پلی کربنات در برابر ضربه های شدید مانند تگرگ، سقوط اجسام یا حتی اقدامات خرابکارانه بسیار مقاوم است. همچنین، پلی کربنات حاوی فیلترهای UV است که به طور موثری از ورود اشعه ماوراء بنفش مضر به داخل ساختمان جلوگیری می کند و از رنگ پریدگی مبلمان و اثاثیه محافظت می کند.
• ویژگی‌های عایق‌بندی پلی‌کربنات، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای ایجاد میکروکلیمای بهینه در گلخانه‌ها تبدیل می‌کند. اگرچه برخی از انواع پلی‌کربنات نسبت به شیشه خاصیت عایق‌بندی کمتری دارند، اما همچنان به حفظ گرما در طول روز و جلوگیری از اتلاف گرما در شب کمک می‌کنند. این به نوبه خود به کنترل دما در گلخانه و ایجاد محیطی مناسب برای رشد گیاهان کمک می‌کند

• ابزار و وسایل جراحی: پلی‌کربنات به دلیل شفافیت، مقاومت حرارتی و قابلیت استریل شدن، در کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. شفافیت بالای PC به پزشکان دید واضحی از ناحیه جراحی می‌دهد. مقاومت حرارتی آن امکان استفاده از روش‌های مختلف استریلیزاسیون مانند اتوکلاو را فراهم می‌کند. قابلیت استریل شدن تضمین می‌کند که ابزار و وسایل جراحی عاری از هرگونه میکروب و ویروس باشند و از انتقال عفونت به بیماران جلوگیری شود.
• فیلترها و مخزن‌های خون: شفافیت و استحکام بالای پلی کربنات، آن را برای استفاده در اجزای حیاتی پزشکی مناسب می‌سازد. این ماده به دلیل ویژگی‌های ذکر شده، برای ساخت فیلترها و مخزن‌های خون ایده‌آل است. شفافیت پلی کربنات به پرسنل پزشکی اجازه می‌دهد تا جریان خون و هرگونه لخته احتمالی را به راحتی مشاهده کنند. در عین حال، استحکام آن تضمین می‌کند که فیلترها و مخزن‌ها بتوانند فشار خون را تحمل کرده و در حین فرآیندهای پزشکی مانند دیالیز یا جراحی قلب باز، دچار ترک یا شکستگی نشوند.

• رسانه نوری: به دلیل انکسار دوگانه کم و دقت ابعادی بالا در تولید سی دی و دی وی دی استفاده می شود.
• تجهیزات ایمنی: مقاومت بالای پلی کربنات در برابر ضربه و شفافیت نوری عالی آن، این ماده را به گزینه‌ای ایده‌آل برای استفاده در تجهیزات ایمنی تبدیل کرده است.

• اجزاء: به دلیل خواص عایق الکتریکی عالی که دارد در قطعات مختلف الکتریکی از جمله کانکتورها، جعبه باتری و وسایل روشنایی استفاده می شود.

• ظروف: از پلی کربنات در ظروف نگهداری مواد غذایی استفاده می شود زیرا مقاوم در برابر حرارت و نشکن است و برای یخچال و مایکروویو مناسب است.

فرآیند تولید اولیه پلی کربنات از طریق واکنش پلیمریزاسیون تراکمی بین بیسفنول A (BPA) و فسژن است. در ادامه جزئیات مهم در مورد فرآیند تولید پلی کربنات آمده است:

رایج ترین و سنتی ترین روش برای تولید پلی کربنات، فرآیند پلیمریزاسیون سطحی است که شامل مراحل زیر است:

1. 1. بیسفنول A با واکنش دادن آن با هیدروکسید سدیم در محلول آبی به نمک سدیم خود (دی سدیم بیسفنول) تبدیل می شود.
   2. محلول بیس فنولات دی سدیم با فسژن حل شده در یک حلال آلی مانند متیلن کلراید واکنش می دهد.
   3. این واکنش سطحی بین دو فاز غیرقابل اختلاط، زنجیره های پلیمری پلی کربنات و کلرید سدیم را به عنوان یک محصول جانبی تولید می کند.
   4. سپس پلی کربنات رسوب داده می شود، شسته و خشک می شود تا محصول نهایی به دست آید.

اگرچه این فرآیند موثر است، اما دارای معایبی مانند استفاده از فسژن سمی و تولید مقادیر زیادی فاضلاب حاوی متیلن کلراید است.

برای رسیدگی به نگرانی های زیست محیطی، یک فرآیند ذوب غیر فسژنی توسعه داده شده است که شامل مراحل زیر است:

1. بیسفنول A با دی فنیل کربنات (DPC) به جای فسژن در حالت مذاب در دمای بالا (حدود 300 درجه سانتیگراد) واکنش می دهد.
2. این واکنش تراکم استری پلی کربنات و فنل را به عنوان یک محصول جانبی تولید می کند.
3. فنل تحت خلاء حذف می شود و پلی کربنات به صورت گلوله ها یا صفحات اکسترود می شود.

فرآیند ذوب سازگارتر با محیط زیست است، هزینه تولید کمتری دارد و نیاز به حلال و فسژن را از بین می برد. به طور خلاصه، در حالی که فرآیند پلیمریزاسیون سطحی سنتی با استفاده از فسژن هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، فرآیند مذاب غیر فسژنی به دلیل مزایای زیست محیطی و اقتصادی آن محبوبیت پیدا می کند.

• مقاوم در برابر آتش، مقاوم در برابر آتش و خود خاموش شونده است، و برای کاربردهایی که نیاز به استانداردهای ایمنی بالایی دارند مناسب است.
• سبک وزن: دو برابر سبک تر از شیشه استاندارد است که حمل و نصب آن را آسان تر می کند.
• سهولت پردازش: می توان آن را به راحتی ماشین کاری، سوراخکاری، خم شدن و صیقل داد، شبیه به ورق های اکریلیک، اما با استحکام بیشتر و خطر شکستگی کمتر.

• حساسیت به خراش: مستعد خراشیدن است، اگرچه می توان از طریق پولیش آن را کاهش داد. اطمینان حاصل کنید که به طور کامل در مورد چالش های احتمالی آن مطلع هستید.
• حساسیت شیمیایی: مقاومت محدودی در برابر بسیاری از مواد شیمیایی دارد که می تواند استفاده از آن را در محیط های خاص محدود کند. به عنوان مثال، پلی کربنات ممکن است برای استفاده در محیط هایی با غلظت بالای حلال ها یا اسیدهای قوی مناسب نباشد. با این حال، هنوز هم می‌توان از آن در بسیاری از محیط‌های دیگر، مانند محیط‌هایی که دارای مواد پاک‌کننده ملایم یا محلول‌های مبتنی بر آب هستند، استفاده کرد.

گزینه های جایگزین بستگی به کاربرد خاص دارد. برخی از جایگزین های پلی کربنات عبارتند از:

یک پلاستیک شفاف با مقاومت در برابر ضربه و آب و هوا است. اغلب برای علائم، نمایشگرها و لنزها استفاده می شود. اکریلیک سبک تر از پلی کربنات است اما می تواند مقاومت در برابر خراش کمتری داشته باشد.

این نوع استر سلولز شفاف، مقاوم در برابر ضربه و اشعه ماوراء بنفش است. اغلب برای ساخت عینک و شیشه جلو برای موتور سیکلت ها و برخی از کانورتیبل ها استفاده می شود. تری استات به اندازه پلی کربنات قوی نیست و می تواند در طول زمان تجزیه شود.

یک نسخه اصلاح شده با گلیکول از PET (پلی اتیلن ترفتالات) است که به دلیل چقرمگی و مقاومت شیمیایی آن شناخته شده است. اغلب برای بسته بندی مواد غذایی، بطری های آب و قطعات ترموفرم شده استفاده می شود. PETG مانند پلی کربنات شفاف نیست، اما می توان آن را راحت تر بازیافت کرد.

نوعی پلی استایرن است که برای مقاومت در برابر ضربه اصلاح شده است. اغلب برای فنجان ها، درب ها و سینی های یکبار مصرف استفاده می شود. HIPS به اندازه پلی کربنات شفاف یا قوی نیست و در برابر اشعه ماوراء بنفش مقاوم نیست.

شیشه در حالی که پلاستیک نیست، در برخی از کاربردها که شفافیت و مقاومت در برابر حرارت ضروری است، جایگزین مناسبی برای پلی کربنات است. شیشه نسبت به پلی کربنات مقاوم تر و مقاوم تر در برابر خش است. با این حال سنگین تر و شکننده تر است.

پلی کربنات (PC) نوعی پلاستیک فوق‌العاده است که به دلیل شفافیت استثنایی، مقاومت در برابر ضربه و تحمل حرارتی بالا، مورد توجه قرار می‌گیرد. این ماده همه‌کاره در طیف وسیعی از کاربردها از جمله پنجره‌های ضد گلوله، تجهیزات پزشکی، گلخانه‌ها و قاب گوشی‌های موبایل استفاده می‌شود. با وجود استحکام بالا، PC به راحتی قالب‌گیری و پردازش می‌شود و به همین دلیل ماده‌ای محبوب در صنعت تولید به شمار می‌رود. با این حال، تولید سنتی این ماده شامل استفاده از یک ماده شیمیایی سمی است و به همین دلیل دانشمندان به طور فعال در حال توسعه روش‌های جایگزین سازگار با محیط زیست هستند.