Поликарбонат представляет собой синтетический полимерный пластик, который благодаря уникальному сочетанию прочности, легкости и прозрачности занял лидирующие позиции на рынке строительных материалов. Этот термопластичный полимер является сложным полиэфиром угольной кислоты и двухатомных фенолов, что обеспечивает ему исключительные эксплуатационные характеристики и широкий спектр применения.
Что такое поликарбонат и его химический состав
Поликарбонат относится к группе термопластов и представляет собой твердый бесцветный полимер, который в производстве используется в виде гранул. С химической точки зрения, материал является продуктом поликонденсации двухатомных фенолов с производными угольной кислоты. Наиболее распространенной разновидностью выступает поликарбонат на основе бисфенола А, который синтезируют методом конденсации фенола и ацетона.
История создания поликарбоната началась в 1953 году, когда немецкий специалист Герман Шнелл из компании Bayer и американский ученый Дэниел Фокс из General Electric независимо друг от друга получили это соединение. В результате появились две знаменитые торговые марки: Макролон от Bayer и Лексан от General Electric. Промышленное производство материала было запущено в 1958-1960 годах. Первый в мире сотовый лист поликарбоната был получен в 1976 году в Израиле на заводе Polygal.
Уникальная структура макромолекулы поликарбоната напоминает длинную цепочку с повторяющимися звеньями, скрепленными карбонатными группами. Именно эта особенность строения обеспечивает материалу пластичность, легкость и долговечность.
Виды поликарбоната и их особенности
На современном рынке представлены два основных типа материала, каждый из которых имеет специфические характеристики и области применения.
Сотовый поликарбонат
Сотовый тип представляет собой ячеистую структуру, состоящую из двух или более слоев пластика, соединенных продольными ребрами жесткости. Название происходит от внешнего сходства внутренней структуры с пчелиными сотами. Толщина материала варьируется от 4 до 32 миллиметров, а стенки могут иметь толщину всего 0,3-0,7 миллиметра.
- Светопропускание достигает 83-85 процентов для прозрачных листов
- Отличные теплоизоляционные свойства благодаря воздушным камерам
- Возможность создания конструкций со сложной геометрией
- Малый вес при сохранении высокой прочности
- Доступная стоимость по сравнению с монолитным типом
Монолитный поликарбонат
Монолитный вариант представляет цельный лист без внутренних пустот, внешне напоминающий силикатное стекло. Материал обладает прозрачностью до 90 процентов и превосходит стекло по ударопрочности в 200-250 раз. Используется там, где требуется максимальная прочность и оптическая прозрачность.
Технические характеристики и свойства
Материал обладает комплексом уникальных физико-механических свойств, которые делают его незаменимым во многих отраслях промышленности и строительства.
| Характеристика | Значение |
|---|---|
| Температура эксплуатации | от -40 до +130 градусов Цельсия |
| Температура переработки | 180-330 градусов Цельсия |
| Температура стеклования | 140-155 градусов Цельсия |
| Плотность | 1,2 г/см³ |
| Ударная вязкость | 250-500 кДж/м² |
| Срок службы с УФ-защитой | 10-20 лет |
Основные преимущества материала
- Исключительная ударопрочность. Материал в 200-250 раз прочнее обычного стекла и практически невозможно разбить при обычных механических воздействиях.
- Легкость. Сотовый поликарбонат толщиной 10 миллиметров весит примерно 1,5 килограмма на квадратный метр, что значительно упрощает транспортировку и монтаж.
- Гибкость. Возможность создания арочных и радиусных конструкций без предварительного нагрева материала.
- Огнестойкость. Материал относится к группе самозатухающих, не поддерживает горение и при воздействии открытого пламени не выделяет токсичных веществ.
- Химическая стойкость. Устойчив к воздействию кислот, солей, жиров и большинства растворителей.
- Нетоксичность. Абсолютно безопасен для здоровья человека и окружающей среды, не выделяет вредных веществ при нормальной эксплуатации.
Недостатки поликарбоната
При всех достоинствах материал имеет ряд ограничений, которые необходимо учитывать при эксплуатации.
- Высокое тепловое расширение требует соблюдения зазоров при монтаже
- Подверженность царапинам на поверхности
- Разрушение под воздействием ультрафиолета без специальной защиты
- Несовместимость с некоторыми герметиками, растворителями и щелочами
- Возможность пожелтения со временем при отсутствии качественной УФ-защиты
Области применения поликарбоната
Благодаря универсальным свойствам материал нашел применение в самых разных сферах деятельности человека.
Строительство и архитектура
В строительной отрасли материал используется для остекления фасадов, создания светопрозрачных кровельных конструкций, торговых павильонов и крытых рынков. Теплицы и парники из поликарбоната стали стандартом в современном сельском хозяйстве благодаря оптимальному светопропусканию и теплоизоляции.
Малые архитектурные формы
Навесы для автомобилей, козырьки над входами, остановки общественного транспорта, беседки и террасы широко изготавливаются из этого материала. Простота обработки и монтажа делает его идеальным выбором для частного строительства.
Промышленное применение
В промышленности поликарбонат применяется для изготовления защитных экранов, смотровых окон оборудования, корпусов приборов, компакт-дисков, линз и оптических систем. Материал используется в автомобилестроении для производства фар, световых рассеивателей и защитных элементов.
Медицина и пищевая промышленность
Возможность стерилизации делает материал подходящим для изготовления медицинских инструментов, упаковки фармацевтических препаратов и бутылей для питьевой воды. Материал сертифицирован для контакта с пищевыми продуктами.
Известные марки и производители
На мировом рынке доминируют несколько крупных производителей, чьи торговые марки стали нарицательными в индустрии.
Макролон от компании Covestro является одной из старейших и наиболее известных марок. Материал отличается стабильным качеством и широким ассортиментом продукции для различных применений.
Лексан производства SABIC предлагает широкую линейку продуктов с двухсторонней УФ-защитой и гарантией до 10 лет. Материал особенно популярен в профессиональном строительстве.
Среди других известных производителей выделяются Polygal из Израиля, российские марки производства различных заводов. При выборе материала следует обращать внимание на наличие сертификатов соответствия ГОСТ Р 56712-2015 для сотового и ГОСТ Р 51136-2008 для монолитного поликарбоната.
Переработка и экологичность
Одним из важнейших преимуществ поликарбоната является возможность многократной переработки, что делает материал привлекательным с точки зрения экологии и экономики.
Методы переработки
Поликарбонат относится к термопластичным полимерам, что означает возможность его повторного расплавления без существенной потери базовых свойств. Переработка осуществляется при температуре 300-330 градусов Цельсия. При превышении этого диапазона возможно изменение цвета и характеристик готовых изделий.
- Метод расплава. Наиболее распространенный способ, при котором измельченный материал плавится и формуется заново.
- Растворение. Используется для получения тонких пленок из поликарбонатов высокой молекулярной массы.
- Компаундирование. Модификация материала добавками для получения композитов с заданными свойствами.
Вторичный поликарбонат сохраняет основные свойства первичного материала и может использоваться для производства технических изделий, строительных материалов и упаковки. Переработке подлежат не только листовые материалы, но и отходы производства, бракованные изделия, использованная тара.
Экологические аспекты
Материал не содержит тяжелых металлов и токсичных соединений. В состав входят безопасные соли угольной кислоты, что обеспечивает экологическую безопасность на всех этапах жизненного цикла. Возможность многократной переработки снижает экологическую нагрузку и способствует рациональному использованию ресурсов.
Технология производства
Современное производство поликарбоната включает несколько технологических процессов, каждый из которых влияет на качество конечной продукции.
Получение гранул
Первичное сырье получают методом поликонденсации в присутствии межфазного катализа. Процесс проходит в два этапа: сначала фосгенированием бисфенолята натрия получают раствор олигомеров, затем проводят поликонденсацию в полимер. Готовый материал выпускается в виде гранул различных марок.
Формование изделий
Для производства готовых изделий применяются различные методы переработки термопластов. Литье под давлением используется для изготовления деталей сложной формы. Экструзия применяется для производства листов, профилей и пленок. Выдувное литье подходит для изготовления полых изделий и емкостей.
Сотовый поликарбонат производится методом коэкструзии, когда несколько слоев материала формуются одновременно с ребрами жесткости. Защитный УФ-слой наносится непосредственно в процессе производства, создавая единое целое с основным материалом.
Часто задаваемые вопросы
Заключение
Поликарбонат представляет собой высокотехнологичный материал нового поколения, который успешно заменяет традиционное стекло во многих областях применения. Уникальное сочетание прочности, легкости, прозрачности и гибкости делает его незаменимым в современном строительстве, промышленности и сельском хозяйстве. Возможность многократной переработки и экологическая безопасность подтверждают перспективность использования материала в будущем. При выборе поликарбоната важно обращать внимание на наличие УФ-защиты, сертификатов качества и репутацию производителя, что гарантирует длительный срок службы и сохранение эксплуатационных характеристик.
