مروری جامع بر مواد پلی کربنات ، خواص ، معایب و مزایا و کاربردها
پلی کربنات یک ماده ترموپلاستیک است که این آزادی عمل را در اختیار طراحان و تولیدکنندگان قرار می دهد تا بدون دغدغه ظاهر و مشکل هزینه به کار خود ادامه دهند. پلی کربنات این توانایی را دارد که در شرایط بحرانی، مقاومت و رنگ خود را در طول زمان از دست نمی دهد.
پلی کربنات چیست؟
پلی کربنات یک پلیمر ترموپلاستیک با استحکام بالا، غیرمتبلور و شفاف است که از اتصال گروههای عاملی و کربنی ساخته شده (–O–(C=O)–O–) که ویژگی های بسیار زیادی دارد. این پلیمر معمولاً به شکل پلاستیک مهندسی استفاده شده و از خواص آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاومت بالا در برابر ضربه
- پایداری ابعادی بسیار زیاد
- خواص الکترونیکی قابل قبول نسبت به بقیه پلیمرها
اگرچه خواص پلی کربنات مشابه با پلی متیل متاکریلات است اما پلی کربنات محکم تر بوده و قادر است تا در محدوده حرارتی بسیاری زیادی قرار گیرد (نقطه ذوب: 155 درجه سانتی گراد) ولی کمی گران تر است. با توجه به سازگاری بسیاری خوبی که این پلیمر با دیگر پلیمرها دارد، از اینرو قادر است تا با بسیاری از پلیمرها مانند اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ای بی اس)، پلی‌اتیلن ترفتالات و پلی متیل متاکریلات ترکیب شود. از کاربردهای رایج می توان به دیسک فشرده، کلاه ایمنی، شیشه ضد گلوله، چراغ خودرو، بطری غذای بچه و سایه بان اشاره کرد.
پلی کربنات برای اولین بار در سال 1953، توسط دکتر شنل از شرکت بایر آگ آلمان و دکتر فاکس از شرکت جنرال الکتریک کشف شد.
خواص پلی کربنات
پلی کربنات یک ماده ایده آل و شناخته شده است که در بسیاری از صنایع به واسطه خواص متنوع آن، نیازمند به یک فرآیند ساده و اقتصادی و نیز قابلیت بازیافت آن بکار گرفته شده است. داشتن خواص شیمیایی و مکانیکی بسیار منحصر به فرد، منجر شده تا نسبت به شیشه، پلی متیل متاکریلات و پلی اتیلن از اولویت بالاتری برخوردار باشد. به طور دقیق خواص این پلیمر را می توان به صورت زیر بیان کرد:
استحکام و مقاومت در برابر ضربه
استحکام بالای پلی کربنات منجر می شود تا در برابر ضربه و شکستگی مقاوم باشد. با توجه به ایمنی و راحتی این پلیمر، در مواردی که به عملکرد بسیار بالا نیاز است بکار گرفته می شود. چگالی این پلیمر 2/1-22/1 گرم بر سانتی متر مکعب است. همچنین در محدوده دمایی 140+ درجه سانتی گراد تا 20- درجه نیز از خود مقاومت نشان می دهد. باید به این نکته اشاره کرد که پلی کربنات ها تقریباً ضد ضربه هستند.
شفافیت
پلی کربنات یک پلاستیک کاملاً بی رنگ است که می تواند مانند شیشه 90 درصد نور را از خود عبور دهد. پلی کربنات ها به شکل ورقه های نازکی در دسترس هستند که در بسیاری از مصارف بکار گرفته می شوند.
وزن کم
این ویژگی دست تولیدکنندگان تجهیزات اصلی برای طراحی ناممکن ها را در مقایسه با شیشه بسیار باز گذاشته است. این خاصیت همچنین باعث بهبود کیفیت، راحتتر شدن فرآیند نصب و کاهش هزینه های نقل و انتقال می شود.
مقاوم در برابر اشعه یووی
پلی کربنات ها به گونه ای طراحی می شوند تا در برابر اشعات فرابنفش مقاوم بوده و از ماده در برابر هر گونه اشعه مضری مراقبت می کنند.
شفافیت ذاتی
پلی کربنات مناسب استفاده در سازه های غیرمتبلور است. ضریب انعکاس یک پلی کربنات شفاف 584/1 است.
مقاومت شیمیایی
پلی کربنات در برابر اسیدهای رقیق، هیدروکربن های آلفاتیک و الکل ها مقاومت شیمیایی قابل توجهی از خود نشان می دهد. همچنین در برابر روغن ها و گریس ها نیز مقاومت متوسطی دارد. این پلیمر در برابر قلیاء رقیق، آروماتیک و هیدروکربن های هالوژنی ضعیف است. تولیدکنندگان همواره توصیح می کنند که برای تمیز کردن ورقه های پلی کربنات از مقدار مشخصی تمیزکننده استفاده شود تا بر روی خواص شیمیایی آن تاثیر نگذارد. به پاک کننده های قلیایی نیز این پلیمر به شدت حساس است.
مقاومت در برابر گرما
پلی کربنات ها تا دمای 135 درجه سانتی گراد مقاومت خوبی از خود نشان می دهند. همچنین می توان با افزودن خاصیت پیشگیرنده شعله بدون اینکه تاثیری بر روی خاصیت خود ماده بگذارد، مقاومت در برابر حرارت آن را بهبود داد.
از دیگر خواص می توان به موارد زیر اشاره کرد:
عایق الکتریکی به طوریکه آب یا درجه حرارت بر روی آن تاثیری نگذارد
مقاومت خوب در برابر فرسایش
مقاوم در برابر گندزدایی
کاربردی تر از دیگر ترموپلاستیک های مهندسی
معایب پلی کربنات
- ضعف در برابر خستگی
- کاهش خواص مکانیکی به علت قرارگیری طولانی مدت در معرض آب با دمای بالای 60 درجه سانتی گراد
- ضعف در برابر هیدروکربن ها و قلیاءها
- نیاز به عملیات رطوبت زدایی قبل از شروع فرآیند
- ایجاد رنگ زرد به علت قرارگیری در معرض اشعه یووی
کاربرد پلی کربنات
| توضیحات |
| مصارف خانگی پلی کربنات ها و ترکیبات آن ها در یخچال، کولر، قهوه ساز، مخلوط کن، ماشین لباسشویی و سشوار استفاده می شود. استفاده از پلی کربنات به واسطه خواص مکانیکی آن باعث راحتی کار در طراحی و ظاهر محصول می شود. |
| صنعت خودروسازی و نقل و انتقال
وزن کم و ظاهر شفاف پلی کربنات باعث شده تا طراحی های خاصی انجام گرفته و وسایلی با وزن کمتر و آیرودینامیکی بهتر روانه بازار شود. مقاومت در برابر حرارت باعث شده تا در چراغ های خودرو بکار گرفته شود. ترکیبات این پلیمر نیز در بسیاری از قطعات داخلی و بیرونی خودرو استفاده می شود زیرا در برابر خزش مقاوم و استحکام بالایی دارند. |
| ساخت و ساز
پلی کربنات جایگزین بسیار مناسب شیشه بوده و در گلخانه ها، ساختمان های صنعتی یا عمومی، نمای ساختمان، پنجره های ضد گلوله، سایه بان ها و پنجره های پاسیو استفاده می شود زیرا شفاف بوده و در برابر اشعه یووی و ضربه مقاوم است. |
| مصارف عادی میزان شکست نور در پلی کربنات کم، تنش داخلی پایین و دقت در اندازه آن سبب شده تا در تولید دیسکهای فشرده بکار رود. همچنین شفافیت این پلیمر منجر شده تا طراحان با ایده های جدید محصولات کاربردی تولید کنند مانند محافظ چشم، لنز و بطری های بزرگ آب. علاوه بر این شفافیت این ماده سبب می شود تا مناسب برای عینک نشکن، محافظ صورت و یا حتی پنجره های ضد گلوله باشد. |
| الکترونیک
در صنعت الکترونیک از پلی کربنات در مدارشکن قدرت، هوزینگ الکتریکی، لامپ، پریز، سوکت، کانکتور و باتری خودرو برقی استفاده می شود. استحکام این ماده مانع خرابی یونیت های هوزینگ و در فیلم های پلی کربنات مانع ایجاد خراش بر روی صفحه نمایش می شود. |
| پزشکی پلی کربنات ها بیشتر کاربرد پزشکی دارند زیرا شفاف، در برابر حرارت مقاوم و سفت هستند. این پلیمر توسط اتیلن اکسید، اشعه با انرژی بالا و سیکل های محدود اتوکلاو گندزدایی می شود. دیگر استفاده آن در وسایل جراحی، سیستم جابه جایی مواد دارویی، صفحات همودیالیز، مخازن خون و فیلترهای خون است. جایی که پلی کربنات ها قادر هستند تا جایگزین شیشه و فلز شوند. |
| محصولات مرتبط غذایی با توجه به مقاومت حرارتی این پلیمر، از آن در جاهایی که با ماده غذایی و آشامیدنی تماس مستقیم برقرار است استفاده می شود. محفظه های نگه دارنده مواد غذایی مانع نفوذ آلودگی شده و به راحتی در یخچال و ماکروویو قابل استفاده هستند. |
| دیگر کاربردها
وسایل ارتباطی: موبایل، پیجر تجهیزات شهری: محافظ لامپ تیر چراغ برق، شیشه های مقاوم ورزش: کلاه ایمنی، چوب اسکی، عینک ایمنی برای محافظت از کودکان و ورزشکاران در برابر حوادث |
