Nhựa Polycacbonate 

Nhựa PC (PC là tên viết tắt của tên tiếng Anh Polycacbonate)

Polycarbonate đại diện một loại nhựa nhiệt dẻo, vô định hình và trong suốt hiệu suất cao, được cấu tạo bởi các polymer hay các nhóm chức hữu cơ được liên kết với nhau bằng các nhóm cacbonat (–O– (C = O) –O–), mang lại sự kết hợp độc đáo của các đặc tính.

PC được sử dụng phổ biến như một loại nhựa kỹ thuật do các tính năng đặc trưng như chịu lực tốt, tính ổn định cao ưu việt hơn so với các loại nhựa khác

Polycacbonat được sản xuất bằng cách trùng hợp ngưng tụ của Bisphenol A (C15H16O2 ) và phosgene (COCl2)

Phản ứng trùng hợp Polycacbonate

Sản xuất nhựa PC Polycarbonate và điều kiện
Ép đùn: Trong quá trình này, polyme tan chảy được đi qua một khoang giúp tạo ra hình dạng cuối cùng. Sự tan chảy khi nguội sẽ đạt được và duy trì hình dạng có được. Quá trình này được sử dụng để sản xuất tấm polycarbonate, profile và đường ống dài. Khuyến nghị: Nhiệt độ đùn: 230-260°C , Tỷ lệ L / D là 20-25.

PC được nấu chảy và ép vào khuôn với áp suất cao để có hình dạng mong muốn. Nên làm khô trước khi chế biến: 2-4 giờ ở 120°C. Độ ẩm mục tiêu tối đa là 0,02%. Thời gian lưu chờ sản xuất tối đa lý tưởng là từ 6 đến 12 phút tùy thuộc vào nhiệt độ nóng chảy đã chọn. Hai kỹ thuật chính liên quan đến chế biến polycarbonate là ép phun và ép đùn.

Ép phun: Là phương pháp thường được sử dụng nhất để sản xuất các bộ phận làm từ nhựa polycarbonate và hỗn hợp của chúng. Vì polycarbonate có độ nhớt cao, nó thường được xử lý ở nhiệt độ cao để giảm độ nhớt của nó. Trong quá trình này, polyme nóng chảy được ép qua khuôn với áp suất cao. Khuôn khi nguội sẽ tạo cho polyme nóng chảy có hình dạng và đặc điểm mong muốn. Quá trình này thường được sử dụng để sản xuất chai, tấm polycarbonate, v.v… Vì polycarbonate là một loại nhựa chảy kém, độ dày của thành không được quá mỏng.

In 3D: Một phương pháp gia công các chi tiết mới xuất hiện gần đây là công nghệ in 3d, vì Polycarbonate là vật liệu nhựa nhiệt dẻo mạnh nhất và là lựa chọn thú vị làm dây In 3D . PC là một vật liệu bền và được biết đến với khả năng duy trì khả năng chịu nhiệt độ có độ trong suốt và Polycarbonate không vỡ như Acrylic. Polycarbonate có thể in ở nhiệt độ phòng, nhiệt gia công từ 260-300°C, nhệt độ in là 90°C hoặc cao hơn, tốc độ in lý tưởng: 30mm/s và có thể cao hơn 60-80mm/s.

Đặc điểm kỹ thuật 
PC là một vật liệu lý tưởng nổi tiếng và được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp nhờ các đặc tính linh hoạt, khả năng xử lý và tái chế thân thiện với môi trường. Bao gồm các đặc tính hóa học và vật lý độc đáo làm cho nó tương tự với thủy tinh, PMMA và PE

PC hầu như không thể phá vỡ, độ bền và khả năng chống chịu va đập tốt, gần như là không bị đứt gãy, khối lượng riêng vào khoảng từ 1.2 – 1.22 g/cm³ do vậy các sản phẩm làm từ nhựa PC cực kỳ bền (gấp 250 lần thủy tinh và 40 lần Acryl) . Độ bền dẻo dai được duy trì tối ưu trong khoảng nhiệt độ từ -20°C tới 140°C. Khiến những sản phẩm làm từ nhựa PC mang lại cảm giác an toàn và tin cậy cho người sử dụng. Song nó lại không bị dày cộm mà vẫn duy trì được độ mỏng nhẹ đặc trưng, sử dụng vận chuyển dễ dàng, tiện lợi

Đặc tính quang học tuyệt vời. Nhựa PC có bề mặt cực kỳ trong suốt, truyền được 90% ánh sáng như thủy tinh. Trong sản xuất, những tấm nhựa PC thường được thêm ánh màu để tạo ra những mẫu mã có màu sắc đa dạng tuỳ mục đích và ứng dụng người sử dụng mà vẫn bảo toàn được độ truyền sáng đặc trưng. Nhờ có cấu trúc vô định hình, nó sở hữu những đặc tính quang học như khả năng khúc xạ, tán xạ … thích hợp để làm các loại ống kính trong suốt. Chiết suất của polycarbonate màu trong suốt là 1,584. Hiện nay, những vật liệu được sử dụng làm mắt kính thường có chiết suất từ 1.50 đến 1.74.

Bảo vệ và chống khỏi bức xạ tia UV, bức xạ cực tím khi thêm sợi hữu cơ vào quá trình sản xuất: Polycarbonate có thể được phủ lớp anti UV để ngăn bức xạ tia cực tím và bảo vệ 100% khỏi tia UV có hại.

Trọng lượng nhẹ: Tính năng này cho phép các nhà sản xuất thiết bị hầu như không giới hạn khả năng thiết kế so với kính. Đặc tính này cũng cho phép tăng hiệu quả, làm cho quá trình lắp đặt dễ dàng hơn và giảm chi phí vận chuyển

Khả năng chịu nhiệt tuyệt với. Với độ bền nhiệt lên đến 135°C, nhựa PC có ngưỡng chịu nhiệt nhỉnh hơn so với các loại chất dẻo khác. Để tối ưu khả năng chịu nhiệt của vật liệu, nó thường được gia cố thêm với những phụ gia chống cháy mà vẫn bảo toàn được đặc tính của vật liêu. Nhưng khi tiếp xúc lâu trong môi trường nước ở nhiệt độ 60°C, các đặc tính cơ bản của chúng sẽ bị ảnh hưởng

Nhựa PC Polycarbonate có khả năng chống hóa chất đa dạng, chống tốt với axit pha loãng, hydrocacbon béo và rượu; kháng hóa chất vừa phải đối với dầu và mỡ. PC rất dễ bị tấn công bởi các chất kiềm loãng, hydrocacbon thơm và halogen hóa. Các nhà sản xuất khuyên bạn nên làm sạch tấm PC bằng một số chất tẩy rửa không ảnh hưởng đến bản chất hóa học của nó. Nó nhạy cảm với chất tẩy rửa có tính kiềm ăn mòn

Nhựa PC cũng không xảy ra phản ứng khi tiếp xúc với dung môi acid loãng, hydrocacbon béo và rượu. Song nó cũng bị ảnh hưởng một phần bởi dầu mỡ. Và dễ bị tấn công bởi kiềm, hydrocacbon thơm và halogen hóa. Do nhạy cảm với tính kiềm nên các nhà sản xuất khuyến cáo. Không nên sử dụng chất tẩy rửa mạnh khi vệ sinh đồ dùng làm từ loại vật liệu này

Khả năng chống rão của nhựa polycarbonate có thể được cải thiện với việc bổ sung các chất gia cố bằng thủy tinh hoặc sợi carbon. 5-40% chất gia cường GF có thể cải thiện khả năng chống rão tới 28 MPa ở nhiệt độ cao tới 210 ° F. Các lớp gia cường có mô đun kéo , độ bền uốn & kéo tốt hơn so với các lớp PC tiêu chuẩn

Các tấm Polycacbonate được tráng phủ hay thêm các chất phụ gia trên có thể cải thiện khả năng chống cháy, ổn định nhiệt, kháng hoá chất và chống chọi thời tiết vượt trội

Nhựa PC chống lại tia UV và bảo vệ khỏi sự suy giảm của tia UV nhờ chất ổn định dựa trên benzotriazole. Hay độ ổn định nhiệt của nhựa PC nhờ vào phụ gia chất ổn định dựa trên este axit photpho. Một số chất chống cháy, chẳng hạn như halogen, phốt pho và silicone được sử dụng rộng rãi để đạt được hiệu suất UL cần thiết, tăng LOI và giảm nhiệt đốt cháy cho các sản phẩm nhựa PC

Hỗn hợp PC / Polyester: Những hợp kim này thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ bền hóa học cao. Hỗn hợp PC / PBT cung cấp khả năng chống hóa chất cao hơn hỗn hợp PC / PET do tính chất kết tinh cao hơn của PBT trong khi các loại hỗn hợp PET cung cấp khả năng chịu nhiệt vượt trội. Hỗn hợp PC / ABS: Độ dẻo dai và khả năng chịu nhiệt cao của PC kết hợp với tính dẻo và khả năng xử lý của ABS mang đến sự kết hợp tuyệt vời của các đặc tính

Hỗn hợp của polycarbonate: Mang lại hiệu quả kinh tế cao vì cung cấp sự cân bằng phù hợp giữa hiệu suất và năng suất

Thông số kỹ thuật

Tỉ trọng 1.15-1.2g/cm3

Nhiệt kế thủy tinh 160-200°C

Hệ số giãn nở tuyến tính 7-9 x 10-5 /°C Co rút 0.7-1%

Hấp thụ nước trong 24g 0.1-0.2%

Đặc tính điện Kháng hồ quang điện 110-120sec

Hằng số điện môi 2.8-3

Độ bền điện môi 16-35 kV/mm

Yếu tố phân tán 69-100 x 10-4

Điện trở suất khối 15-16 x 1015 Ohm.cm

Chỉ số chống cháy LOI 24-35%

Tiêu chuẩn chống cháy UL94 HB

Độ giãn dài giới hạn 50-120%

Độ giãn dài tại điểm biến dạng 6-7%

Mo đun uốn dẻo 2.2-2.5GPa

Phương pháp đo độ cứng Rockwell 70-90

Phương pháp đo độ cứng Shore 90-95

Độ cứng (Mô-đun uốn dẻo) 2.2-2.5GPa

Sức mạnh khi nghỉ (Độ bền kéo) 55-77MPa

Sức mạnh ở năng suất (Độ bền kéo) 61-69MPa

Độ bền (Tác động Izod có khía ở nhiệt độ phòng) 80-650J/m Young Modulus 2.2-2.5GPa

Đặc tính quang học Sương mù 1%

Độ trong suốt (% truyền ánh sáng có thể nhìn thấy) 88-89%

Nhiệt độ phục vụ HDT @ 0,46 Mpa (67 psi) 150-190°C HDT @ 1,8 Mpa (264 psi) 140-180°C

Nhiệt độ phục vụ liên tục tối đa 100-140°C

Nhựa PC Polycacbonate

Ưu điểm

Độ trong suốt cao. Cung cấp khả năng truyền sáng tốt như thủy tinh

Độ bền nhiệt độ cao thậm chí xuống đến -20 ° C

Khả năng duy trì cơ học cao khi nhiệt độ lên đến 140 ° C

Khả năng chống cháy

Có đặc tính cách điện tốt, không bị ảnh hưởng bởi nước hoặc nhiệt độ

Có khả năng chống mài mòn tốt

Có thể chịu được sự khử trùng bằng hơi nước nhiều lần

Nhược điểm

Dễ dàng bị tấn công bởi hydrocacbon và bazơ

Sau khi tiếp xúc lâu với nước ở trên 60 ° C, các tính chất cơ học của chúng bắt đầu suy giảm

Cần sấy khô thích hợp trước khi gia công

Độ bền mệt mỏi thấp

Xu hướng ố vàng sau khi tiếp xúc với tia UV

Ứng dụng

Nhựa PC Polycacbonate trở thành vật liệu được rất nhiều nhà sản xuất ưa chuộng do tính dẻo dai, linh hoạt và bền bỉ

Thiết bị Gia dụng: Polycacbonat và hỗn hợp của chúng được sử dụng trong các thiết bị , chẳng hạn như tủ lạnh, máy điều hòa, máy giặt, máy pha cà phê, máy trộn thực phẩm, máy giặt, máy sấy tóc, bàn là, két nước bàn ủi hơi nước, v.v. Việc sử dụng PC cho phép hình dạng tự do thông qua nhiều đặc tính cơ học và nâng cao tính mạnh mẽ và sức hấp dẫn trực quan của sản phẩm.  Vì chúng đòi hỏi tính bền và đa dạng về màu sắc, mẫu mã. Đặc tính trong suốt cũng giúp nó có mặt rộng rãi ở các ứng dụng bảo vệ tầm nhìn. Như các loại loại kính bảo hộ, kính râm, kính che mặt …

Ô tô / Giao thông Vận tải: Có trọng lượng nhẹ và trong suốt, PC được sử dụng để tạo ra một thiết kế bắt mắt và nâng cao hiệu quả của xe bằng cách giảm trọng lượng mà không ảnh hưởng đến độ bền và cải thiện tính khí động học của xe. Khả năng chịu nhiệt cao của nó cho phép sử dụng nó trong vỏ đèn, viền đèn pha và thấu kính. Hỗn hợp PC phù hợp nhất cho các bộ phận bên trong và bên ngoài của ô tô để có độ cứng và khả năng chống rung tuyệt vời

Xây dựng & Xây dựng: PC được biết đến như một giải pháp thay thế phù hợp cho kính trong các ứng dụng lắp kính khác nhau, chẳng hạn như nhà nông nghiệp, công nghiệp hoặc công trình công cộng, mặt tiền, cửa sổ an ninh, mái che và cửa sổ trần vì có các đặc tính chịu lực tác động cao, trong suốt, khả năng chống tia UV và khả năng chịu thời tiết

Sản phẩm tiêu dùng: PC có độ lưỡng chiết thấp, ứng suất bên trong và độ chính xác kích thước cao nên phù hợp để sản xuất đĩa CD / DVD. Ngoài ra, độ trong suốt cao của nó cho phép thiết kế các sản phẩm sáng tạo để sử dụng hàng ngày, chẳng hạn như kính bảo hộ, thấu kính nhãn khoa, chai nước thể tích lớn, v.v. Ngoài ra, độ trong suốt về mặt quang học nên lý tưởng cho các đồ vật, bao gồm kính râm chống vỡ, tấm che mặt, kính bảo vệ hoặc thậm chí là một thành phần trong cửa sổ chống đạn

Y khoa: Nhựa Polycarbonat y tế được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng y tế vì sở hữu sự kết hợp tuyệt vời của các đặc tính của độ trong, khả năng chịu nhiệt, ổn định kích thước và độ dẻo dai. Các thiết bị y tế làm từ nhựa PC sẽ được khử trùng bởi ethylene oxide, bức xạ năng lượng cao và chu kỳ hấp tiệt trùng tốt để đảm bảo vệ sinh sử dụng. Các ứng dụng y tế điển hình bao gồm dụng cụ phẫu thuật, hệ thống phân phối thuốc, màng lọc máu, bể chứa máu, bộ lọc máu, v.v., trong đó nhựa polycacbon có thể thay thế thủy tinh và kim loại ở một số linh kiện

Điện & Điện tử: Trong thiết bị điện , PC được sử dụng trong nhiều ứng dụng, chẳng hạn như cầu dao, vỏ điện, ứng dụng chiếu sáng, công tắc trong nhà, phích cắm & ổ cắm, công tắc, rơ le, đầu nối, EV và vật liệu đóng gói pin. Sức mạnh của polycarbonate giúp ngăn các bộ phận vỏ máy bị vỡ và phim PC giúp chống trầy xước cho màn hình

Đóng gói thực phẩm: Do khả năng chịu nhiệt và chống vỡ, polycarbonate được sử dụng trong các ứng dụng tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm và đồ uống. Hộp đựng thực phẩm làm từ PC có thể tái sử dụng, giúp bảo quản độ tươi ngon, bảo vệ thực phẩm không bị nhiễm khuẩn và có thể sử dụng tiện lợi trong tủ lạnh hoặc lò vi sóng

Sử dụng nhựa Polycacbonate an toàn khi tiếp xúc với thực phẩm, là vật liệu hoàn hảo như bình sữa, khay, cốc đựng đồ ăn uống. Các cơ quan nghiên cứu và chính phủ trên toàn thế giới tiếp tục nghiên cứu khả năng mức thấp của BPA di chuyển từ các sản phẩm polycarbonate (vật liệu phân hủy khi tiếp xúc với nước) vào thực phẩm và đồ uống. Những phân tích này đã chỉ ra rằng khả năng con người tiếp xúc với BPA từ các sản phẩm polycarbonate khi tiếp xúc với thực phẩm và đồ uống là thấp và không gây ra nguy cơ nào đối với sức khỏe con người.