- Поликарбонаты
-
Поликарбонаты — группа термопластов, сложные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных спиртов общей формулы (-O-R-O-CO-)n. Наибольшее промышленное значение имеют ароматические поликарбонаты, в первую очередь, поликарбонат на основе Бисфенола А, благодаря доступности бисфенола А, синтезируемого конденсацией фенола и ацетона.
Содержание
Методы синтеза
Синтез поликарбоната на основе бисфенола А проводится двумя методами: методом фосгенирования бисфенола А и методом переэтерификации в расплаве диарилкарбонатов бисфенолом А.
В случае переэтерификации в расплаве в качестве исходного сырья используется дифенилкарбонат, реакцию проводят в присутствии щелочных катализаторов (метилат натрия), температуру реакцинной смеси повышают ступенчато от 150 до 300 °C, реакцию проводят в вакуумированных реакторах периодического действия при постоянной отгонке выделяющегося в ходе реакции фенола. Полученный расплав поликарбоната охлаждают и гранулируют. Недостатком метода является относительно небольшая молекулярная масса (до 50 КДа) получаемого полимера и его загрязнённость остатками катализатора и продуктов термодеструкции бисфенола А.
Фосгенирование бисфенола А проводят в растворе хлоралканов (обычно — хлористого метилена CH2Cl2) при комнатной температуре, существует две модификации процесса — поликонденсация в растворе и межфазная поликонденсация:
При поликонденсации в растворе в качестве катализатора и основания, связывающего выделяющийся хлороводород используют пиридин, гидрохлорид пиридина, образующийся в ходе реакции, нерастворим в хлористом метилене и по завершении реакции его отделяют фильтрованием. От остаточных количеств пиридина, содержащегося в реакционной смеси, избавляются отмыванием водным раствором кислоты. Поликарбонат высаждают из раствора подходящим кислородсодержащим растворителем (ацетоном и т. п.), что позволяет частично избавиться от остаточных количеств бисфенола А, осадок сушат и гранулируют. Недостатком метода является использование достаточно дорогого пиридина в больших количествах (более 2 молей на моль фосгена).
В случае фосгенирования в условиях межфазного катализа поликонденсация проводится в два этапа: сначала фосгенированием бисфенолята А натрия получают раствор смеси олигомеров, содержащих концевые хлорформиатные -OCOCl и гидроксильные -OH группы, после чего проводят поликонденсацию смеси олигомеров в полимер.
Переработка
При переработке поликарбонатов применяют большинство методов переработки и формовки термопластичных полимеров: литьё под давлением (производство изделий), выдувное литьё (разного рода сосуды), экструзию (производство профилей и плёнок), формовку волокон из расплава. При производстве поликарбонатных плёнок также применяется формовка из растворов - этот метод позволяет получать тонкие плёнки из поликарбонатов высокой молекулярной массы, формовка тонких плёнок из которых затруднена вследствие их высокой вязкости, в качестве растворителя обычно используют метиленхлорид.
Российская номенклатура марок
Обозначение поликарбонатов различных марок имеет вид
- ПК-[метод переработки][модификаторы в составе]-[ПТР],
при этом:
- ПК - поликарбонат
- Рекомендованный метод переработки:
- Л – переработка литьем под давлением
- Э – переработка экструзией
- Модификаторы в составе композиции:
- Т – термостабилизатор
- С – светостабилизатор
- О – краситель
- ПТР - максимальный показатель текучести расплава: 7 или 12 или 18 или 22
В Советском Союзе до начала 90х годов прошлого века выпускался поликарбонат "дифлон" [1], в настоящее время, с 2009 года, запущен в эксплуатацию цех завода ОАО "КазаньОргСинтез" по производству отечественного поликарбоната новой номенклатурной линейки:
ПК-1 - высоковязкая марка, ПТР=1÷3,5, в дальнейшем заменен на ПК-ЛЭТ-7, в наст. вр. РС-003 или РС-005;
ПК-2 - средневязкая марка, ПТР=3,5÷7, в дальнейшем заменен на ПК-ЛТ-10, в наст. вр. РС-007;
ПК-3 - низковязкая марка, ПТР=7÷12, в дальнейшем заменен на ПК-ЛТ-12, в наст. вр. РС-010;
ПК-4 - черный термостабилизированный, в наст. вр. ПК-ЛТ-18-ОМ черного цвета;
ПК-5 - медицинского назначения, в наст. вр. используются марки медицинского назначения импортных материалов;
ПК-6 - светотехнического назначения, в наст. вр. по светопропусканию подходят практически любые марки импортных и отечественных материалов;
ПК-НКС - стеклонаполненный, в дальнейшем заменен на ПК-ЛСВ-30, в наст. вр. ПК-ЛСТ-30;
ПК-М-1 - повышенные антифрикционные свойства, в наст. вр. используются специальные марки импортных материалов;
ПК-М-2 - повышенная стойкость к растрескиванию и самозатухаемость, аналогов по наст. вр. - нет;
ПК-М-3 - может эксплуатироваться при крайне низких температурах, в наст. вр. используются специальные марки импортных материалов;
ПК-С3, ПК-ОД - самозатухающие с повышенной стойкостью к горению (категория горючести ПВ-0), в наст. вр. ПК-ТС-16-ОД;
ПК-ОМ, ПК-ЛТ-12-ОМ, ПК-ЛТО-12 - непрозрачные и полупрозрачные материалы различных цветов, в наст. вр. ПК-ЛТ-18-ОМ.
Мировое производство
Поликарбонаты являются крупнотоннажными продуктами органического синтеза, мировые производственные мощности в 2006 г. составляли более 3 млн. тонн в год. Основные производители поликарбоната (2006 г.)[2]:
Производитель Объем производства Торговые марки Bayer Material Science AG 900 000 т/год Makrolon, Apec, Bayblend, Makroblend [3] Sabic Innovative Plastics 900 000 т/год Lexan Samyang Busines Chemicals 360 000 т/год Trirex [4] Dow Chemical / LG DOW Polycarbonate 300 000 т/год Calibre [5] Teijin 300 000 т/год Panlite [6] Всего 3 200 000 т/год Применение
Благодаря высокой прочности и ударной вязкости (250—500 кдж/м2) применяются в качестве конструкционных материалов в различных отраслях промышленности, используются при изготовлении защитных шлемов для экстремальных дисциплин вело- и мотоспорта. При этом для улучшения механических свойств применяются и наполненные стекловолокном композиции.
Благодаря сочетанию высоких механических и оптических качеств монолитный пластик также применяется в качестве материала при изготовлении линз, компакт-дисков и светотехнических изделий; листовой ячеистый пластик применяется в качестве светопрозрачного материала в строительстве. Также, материал используется, там где требуется повышенная теплоустойчивость. Это могут быть компьютеры, очки, светильники, фонари и т.д.
См. также
Примечания
- ↑ "Поликарбонаты. Каталог." // НПО "Пластмассы" - Черкассы: 1986
- ↑ Market review of polycarbonates: Russian and global markets of polycarbonates // SafPlast
- ↑ Polycarbonates // Bayer Material Science AG
- ↑ Tryrex // Samyang Busines Chemicals
- ↑ Calibre // LG DOW Polycarbonate
- ↑ Panlite // Teijin Kasei America
Категории:- Пластмассы
- Термопласты
Wikimedia Foundation. 2010.