Свойства, применение и переработка поликарбонатов

В промышленности практически выпускают один поликарбонат на основе 4,4΄- диоксидифенил – 2,2 пропана

Поликарбонаты растворяются в хлорированных углеводородах (метиленхлориде, хлорбензоле и др.), диоксане, тетрагидрофуране, диметилформамиде.

Устойчивость полимера к высоким температурам ( 300⁰С) указывает на возможность их переработки как из раствора, так и из расплава. Из растворов могут быть получены плёнки, волокна, лаковые покрытия, а из порошка – изделия методами литья и прессования. Для поликарбонатов характерна высокая температура стеклования (130-170⁰С).

Молекулярный вес полимера обычно колеблется от 25 000 до 150 000.

Поликарбонат характеризуется высокой стойкостью к старению. Плёнка не изменяет своих свойств при температуре 150⁰С в течение 0,5 года, при температуре 170⁰С – в течение 2-х месяцев.

С помощью метода ДТА было установлено, что деструкция полимера начинается при 300⁰С, причём основным процессом является окисление. Видимо, действие кислорода приводит к образованию нестабильных радикалов, которые затем легко окисляются до гидроперекиси. При температуре выше 300⁰С гидроперекись распадается на реакционноспособные гидроксильные и алкоксильные радикалы.

При 340⁰С начинается деполимеризация поликарбоната, которая ускоряется образующимися при окислении реакционоспособными радикалами, а также в присутствии следов кислот и щёлочи, и сопровождается образованием различных газообразных продуктов.

Поликарбонаты обладают высокой стойкости к воздействию растворов солей, разбавленных минеральных и органических кислот и слабых щелочей, но разрушаются крепкими щелочами. Они также устойчивы к воздействию алифатических углеводородов, высших спиртов, жиров и масел.

Метанол и другие органические разбавители вызывают набухание полимера.

Свойства поликарбоната на основе 4,4΄- диоксидифенил – 2,2 пропана (литые изделия) следующие:

Плотность, г/см³ - 1,2

Прочность при растяжении, кгс/см² - 630-740

Прочность при изгибе, кгс/см² - 800-1200

Прочность при сжатии, кгс/см² - 790-900

Прочность при сдвиге, кгс/см² - 645-680

Относительное удлинение, %- 50-100

Модуль упругости, кгс/см² -

при растяжении 12000

при изгибе 22000

при сжатии 17000

Теплостойкость, ⁰С

по Мартенсу 115-125

по Вика 150-160

Т_{пл. кристалл. фазы}, ⁰С 220-230

Т _{разложения}, ⁰С 300-310

Вязкость расплава при 300⁰С, Пз 4000-6000

Водопоглощение за 7 суток, % 0,3

Удельная теплоёмкость, калл/г*град. 0,28

Пробивная напряжённость, кв/мм 16,0

Усадка, %

после старения при 125⁰С 0,1

при прессовании 1,25-1,77

Поликарбонаты пригодны не только для изготовления изделий, к которым предъявляются повышенные требования по прочности на удар и теплостойкости, но и в электротехнической и радиотехнической промышленности.

Растворы поликарбоната обладают высокой вязкостью уже при 10-20%-ном содкржании полимера. Одним из лучших растворителей является метиленхлорид, но для получения плёнок – смесь метиленхлорида и дихлорэтана (50:50), которая испаряется медленнее метиленхлорида. Плёнки поликарбоната имеют высокую прочность и устойчивость к многократному изгибу.

Переработка поликарбоната в изделия осуществляется, в основном, методом литья под давления и экструзией. Литьё под давлением производится при температуре 260-300⁰С и удельном давлении 2200 кгс/см².

Из поликарбонатов изготавливают изделия как конструкционного, так и электротехнического назначения.

Переработка поликарбонатов

Переработка поликарбонатов производится всеми методами, применимыми для переработки термопластов.

Свойства изделий определяются:

1. условиями переработки;

2. конструкцией изделий;

3. количеством влаги

Количество влаги не должно превышать 0,02%, что связано с деструктивными процессами и возникновением внутренних напряжений.

Литьё под давлением проводят при повышенных удельных давлениях ( 900 – 1000 кгс/см²) и температурах 260 -280⁰С и температурах литьевой формы 80-100⁰С.

Для получения труб, стержней, профильных изделий, листов и плёнки методом экструзии пригодны любые типы экструдеров, процесс переработки осуществляют при температурах 200-240⁰С.

Плёнки получают также методом полива из растворов и при этом используют поликарбонат с молекулярной массой более 50 000. Плёнки полученные из раствора имеют высокую степень однородности, прозрачности, оптической чистоты и других свойств, что необходимо для их применения в качестве изоляционных материалов. Плёнки толщиной менее 6 мкм получают ориентацией.

Поликарбонат легко подвергается всем вида механической обработки: штамповке, шлифовке, резке, сверлению и т.п. на металлорежущих и деревообрабатывающих станках.

Применение поликарбонатов

Свойства поликарбонатов определяет их широкое применение в различных отраслях. Важнейшие потребители – радио- и электротехника: изготовление защитных устройств, плат для печатных схем, арматура, корпуса

Поликарбонат широко используется в машино- приборостроении: детали точных станков и приборов, вычислительных машин; в автомобилестроении и др.

 

ПОЛИАРИЛАТЫ

Стремление получить более термостойкие полимеры привело к использованию для синтеза ароматических исходных компонентов. Вам уже известен полиэтилентерефталат.

Ароматическое ядро может быть введено в цепь не только за счёт дикарбоновой кислоты, но за счёт диолового компонента. Полиарилаты – это гетероцепные сложные полиэфиры двухатомных фенолов. Первые представители полиэфиров этого типа были получены в 1898 г. Этнхорном, который осуществил взаимодействие фосгена с резорцином и гидрохиноном.

Мы рассмотрим полиарилаты на основе ароматических дикарбоновых кислот и двухатомных фенолов, их методы получения и свойства.

Полиарилаты могут быть получены несколькими способами, например:

1. Взаимодействием диацетатов двухатомных фенолов с дикарбоновыми кислотами.

СН₃СООАrООСН₃ + HOOCRCOOH →

СН₃СООH+ [− ОАrООCRCO−]_n

 

2. Из эфира дикарбоновой кислоты и двухатомного фенола

R'OOCRCOOR' + HОАrОH → R'OH + [−ОCRCOOАrО−] _n

 

3. Взаимодействием хлорангидрида дикарбоновой кислоты с двухатомным фенолом и фенолятом двухатомного фенола

СlOCRCOCl + HОАrОH(NaOАrОNa) →

HС (NaСl) + [−ОCRCOOАrО−] _n

 

При получении полиарилатов (ПАr) первыми двумя способами, поликонденсацию, как правило, проводят в расплаве, с использованием катализатора, например, металлического магния, при повышенных температурах, в токе инертного газа. На определённой стадии реакции нагревание смеси проводится в вакууме.

Недостатком этого способа является то, что он не может применяться для получения ПАr с высокими температурами размягчения. Кроме того, ПАr полученные по этому способу, часто меняют окраску.

Для поучения высокоплавких ПАr целесообразно использовать третий способ, применяя в качестве исходного кислотного агента хлорангидрида дикарбоновой кислоты. В этом случае поликонденсация может происходить в двух вариантах: равновесный процесс при повышенной температуре или как межфазная поликонденсация при комнатной температуре.