پلی کربنات (PC)

پلی کربنات (Polycarbonate) یک پلاستیک شفاف و مقاوم است که از ماده اولیه پلیمری تحت عنوان بیسفنول آ تولید می ‌شود. این ماده پلیمری در دمای بالا و با فشار بالا به وجود می‌ آید و به شکل ورق، تخته، لوله و قطعات مختلف دیگری ساخته می شود. پلی کربنات به دلیل خواصی مانند شفافیت بالا، مقاومت به ضربه، سختی، پایداری در برابر حرارت و نور، عایق الکتریکی و خواص مکانیکی بالا برای تولید محصولات مختلفی مانند قطعات خودرو، لوازم خانگی، لوازم التحریر، بطری ‌ها و محصولات الکترونیکی استفاده می ‌شود.

پلی کربنات چیست؟

پلی کربنات از نظر شیمیایی یک پلیمر آروماتیک است که از اتصال چندین واحد بیسفنول آ با یکدیگر به وجود می ‌آید. این پلیمر دارای ریزساختاری خطی و بدون تناوب است که باعث می ‌شود پلی کربنات دارای خصوصیات مکانیکی بالا و مقاومت بیشتری در برابر شکستن باشد. همچنین، این ماده پلیمری به دلیل شفافیت بالا و عدم جذب نور مفید در تولید وسایل نورپردازی مانند لامپ‌ های ال ای دی نیز مورد استفاده قرار می‌ گیرد.

با وجود خصوصیات برتر پلی کربنات، برخی مشکلات نیز با آن وجود دارد. به‌طور مثال، این ماده پلاستیکی حساس به حرارت است و ممکن است در دماهای بالا شکل‌پذیری خود را از دست بدهد. همچنین، به دلیل قابلیت جذب رطوبت، پلی کربنات در محیط ‌های با رطوبت بالا، مانند فعالیت های مرتبط با کشاورزی، به آسانی خراب شده و دچار کاهش خصوصیات مکانیکی و شفافیت خود می ‌شود.

ساختار پلی کربنات

ساختار پلی کربنات شباهت زیادی با ساختار آمین ها دارد و شامل واحدهای دیگری به نام کربنات است. واحدهای کربنات این پلیمر شامل دو گروه عاملی هستند که با واحدهای بیسفنول آ به صورت زنجیره‌ های طولانی از پلیمرها بهم پیوسته شده‌ اند. ساختار پلی کربنات بسیار متنوع است و ممکن است به شکل های مختلفی ساخته شود، مانند پلی کربنات ساده یا پلی کربنات مودیفای شده با موادی مانند اکریلونیتریل برای افزایش مقاومت به ضربه.

در این ساختار، دو گروه فنل بر روی یک اتم کربن قرار دارند که با واحدهای کربنات به صورت پلیمری به هم متصل شده ‌اند. ساختار پلیمر پلی کربنات نیز به این صورت خواهد بود که این واحدهای بیسفنول آ به صورت پلیمری بهم پیوسته و در طول زنجیره‌ های طولانی تشکیل می ‌دهند.

انواع پلی کربنات

انواع مختلفی از پلی کربنات وجود دارند، که به شکل زیر می‌توان به آنها اشاره کرد:

پلی کربنات ساده: پلی کربنات ساده یا همان پلیمر پلی کربنات، که توسط دو واحد بیسفنول آ و واحدهای کربنات ساخته می ‌شود.

پلی کربنات مودیفای شده با اکریلونیتریل: با افزودن اکریلونیتریل به پلی کربنات، مقاومت به ضربه و استحکام پلیمر افزایش می ‌یابد.

پلی کربنات مودیفای شده با سیلان: پلی کربنات مودیفای شده با سیلان مقاومت به UV و تابش‌ های فرابنفش را بهبود می ‌بخشد.

پلی کربنات مودیفای شده با پلی‌ اتیلن: پلی کربنات مودیفای شده با پلی‌ اتیلن نیز برای بهبود مقاومت در برابر ضربه و استحکام استفاده می ‌شود.

پلی کربنات کوپلیمری: در این نوع از پلی کربنات، واحدهای بیسفنول آ با واحدهای دیگری مانند کمپلکس‌ های آمین و استر جایگزین شده ‌اند.

پلی کربنات مودیفای شده با پلی‌ اتیلن گلیکول (PEG): افزودن پلی‌ اتیلن گلیکول به پلی کربنات باعث افزایش مقاومت به ضربه و افزایش مقاومت در برابر آب می ‌شود.

هریک از این انواع پلی کربنات برای مصارف خاص خود مناسب است و در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، الکترونیک، ورزشی، پزشکی و غیره به کار می ‌روند.

برندهای تولیدکننده پلی کربنات

در دنیای پلیمرها، تولید کنندگان بسیاری برای پلی کربنات وجود دارند. برخی از برندهای اصلی سازنده پلی کربنات در دنیا عبارتند از:

سابیک: شرکت سابیک یکی از بزرگ‌ترین تولید کنندگان پلی کربنات در دنیاست و دفتر مرکزی آن در کشور هلند قرار دارد.

بایر: شرکت بایر یک شرکت شیمیایی آلمانی است که تولید کننده ‌ی پلی کربنات و سایر پلیمرها مانند پلی ‌استایرن و پلی ‌یورتان است.

کووست: شرکت کووست یک تولید کننده برجسته پلی کربنات در چین است و در تولید محصولات پلیمری در زمینه ‌های مختلف فعالیت دارد.

لوسید: شرکت لوسید نیز یکی از بزرگترین تولید کنندگان پلی کربنات در دنیاست و در تولید سایر مواد پلیمری نیز فعالیت دارد.

تکساس اینسترومنتس: شرکت تکساس اینسترومنتس (Texas Instruments) نیز در زمینه تولید پلی کربنات و پلیمرهای دیگر فعالیت دارد.

شرکت لوته: شرکت Lotte یکی از شرکت ‌های بزرگ و معتبر در کره جنوبی است که در زمینه تولید محصولات شیمیایی، فیلم ‌های پلیمری، مواد غذایی، محصولات بهداشتی و آرایشی فعالیت می ‌کند. این شرکت در سال ۱۹۴۸ تأسیس شده و در حال حاضر به عنوان یکی از بزرگترین شرکت ‌های کره جنوبی شناخته می شود.

یکی از محصولاتی که شرکت Lotte در زمینه شیمیایی تولید می‌کند، پلی کربنات است. شرکت لوته با داشتن تجهیزات پیشرفته و تکنولوژی ‌های نوین، قادر به تولید پلی کربنات با کیفیت بالا و بهره ‌وری بالا است. همچنین، این شرکت با توجه به استفاده گسترده پلی کربنات در صنایع مختلف، تلاش می‌کند تا با ارائه محصولات با کیفیت و قیمت رقابتی، به رشد و توسعه صنایع مختلف کمک کند.

Chimei تایوان: شرکت Chimei Corporation یکی از بزرگترین و معتبرترین شرکت ‌های تایوان در زمینه تولید مواد پلیمری است. این شرکت در سال ۱۹۶۰ تأسیس شده و در حال حاضر در زمینه تولید انواع مواد پلیمری شفاف، شیشه ‌ای، نفوذناپذیر و عایق ‌های حرارتی و صوتی فعالیت می ‌کند.

این شرکت‌ ها تنها چند نمونه از برندهای بزرگی هستند که در تولید پلی کربنات و سایر پلیمرهای مرتبط فعالیت دارند.

کاربردهای پلی کربنات چیست؟

پلی کربنات به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردش از جمله شفافیت، سبکی و مقاومت بالا در برابر ضربه، در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می ‌گیرد. به عنوان مثال:

بسته ‌بندی: پلی کربنات در صنعت بسته ‌بندی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان نمونه می‌ توان به بطری ‌های آب معدنی، بسته‌ بندی مواد غذایی، بسته ‌بندی داروها و مواد شیمیایی و... اشاره کرد.

صنعت خودرو: پلی کربنات به عنوان جایگزین مناسبی برای شیشه در ساخت قطعات خودرویی مانند ویندشیلد، شیشه درب، شیشه آینه و پنجره‌ های خودرو مورد استفاده قرار می‌ گیرد. این پلیمر به دلیل ویژگی ‌هایی مانند مقاومت بالا در برابر ضربه، شفافیت، خواص مکانیکی بالا و سبکی، جایگزین مناسبی برای شیشه است.

ابزار دقیق و پزشکی: پلی کربنات به دلیل شفافیت و مقاومت بالا در برابر ضربه در صنعت ابزار دقیق و پزشکی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال می ‌توان به ساخت قطعات داخلی دستگاه ‌های اندازه‌گیری، قطعات اندازه‌ گیری تصویری، قطعات سیستم ‌های نورپردازی و لامپ‌ های LED اشاره کرد.

لوازم خانگی: به دلیل ویژگی ‌هایی همچون شفافیت، مقاومت بالا در برابر ضربه، مقاومت در برابر حرارت، خاصیت عایق حرارتی، قابلیت پخش نور، مقاومت در برابر خوردگی، سبکی و قابلیت پردازش و شکل‌ دهی، در صنعت تولید لوازم خانگی نیز مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

به عنوان مثال، پلی کربنات در ساخت در و پنجره‌ هایی که نیاز به شفافیت بالا و مقاومت در برابر ضربه دارند مانند در یخچال، مایکروویو و فر استفاده می ‌شود. همچنین در ساخت لوازم آشپزخانه نظیر جاروبرقی، قوری، قاشق، چنگال و... از پلی کربنات به عنوان جایگزین مناسبی برای موادی همچون فلزات و شیشه استفاده می ‌شود.

صنعت الکترونیک: پلی کربنات به دلیل خواص شفافیت و مقاومت بالا در برابر ضربه در ساخت قطعات الکترونیکی نیز مورد استفاده قرار می ‌گیرد.

ابزارهای ورزشی: پلی کربنات در ساخت تجهیزات ورزشی نظیر بات، توپ و راکت به عنوان جایگزین مناسبی برای موادی همچون فلزات و چوب به کار می ‌رود.

صنعت ساختمان: پلی کربنات به دلیل مقاومت بالای خود در برابر ضربه و ویژگی‌ هایی همچون شفافیت، نورگیری و خواص عایق حرارتی، در صنعت ساختمان نیز مورد استفاده قرار می‌ گیرد. به عنوان مثال می ‌توان به ساخت نمای ساختمان، سقف‌ های شفاف، پوشش ‌های سازه‌ ای و پوشش‌ های روی استخرها و گلدان ‌های باغچه اشاره کرد.

ساخت قطعات خودروهای الکتریکی: پلی کربنات به دلیل خواص الکتریکی مناسب و مقاومت بالا در برابر شوک الکتریکی در ساخت قطعات خودروهای الکتریکی نیز به کار می ‌رود.

ساخت قطعات صنعتی: پلی کربنات به دلیل ویژگی‌هایی همچون شفافیت، سبکی و مقاومت بالا در برابر ضربه، در صنعت ساخت قطعات صنعتی مانند قطعات تجهیزات نظامی، دستگاه‌ های دقیق و قطعات ماشین آلات نیز استفاده می ‌شود.

مقاوم در برابر اشعه UV: پلی کربنات دارای مقاومت بالایی در برابر اشعه ‌های UV و نور خورشید است و برای تولید محصولاتی مانند پنجره‌ های خورشیدی، کاورهای لوازم شخصی در فضای باز و غیره استفاده می ‌شود.

به طور کلی، پلی کربنات به دلیل ویژگی ‌های برجسته‌ ای که دارد، در بسیاری از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می گیرد.

ویژگی های پلی کربنات چیست؟

پلی کربنات ویژگی ‌های زیر را داراست:

مقاومت بالا در برابر ضربه: پلی کربنات در مقایسه با شیشه، دارای مقاومت بیشتر در برابر شکستن و ترکیدگی است.

شفافیت: پلی کربنات در بسیاری از کاربردها به عنوان جایگزین شیشه استفاده می‌ شود زیرا شفافیت بالایی دارد و اجازه می ‌دهد نور به راحتی از آن عبور کند.

مقاومت در برابر حرارت: پلی کربنات دارای مقاومت خوبی در برابر حرارت است و به طور کلی تا دمای 140- تا 150 درجه سانتیگراد مقاومت خوبی دارد.

عایق حرارتی: پلی کربنات به خوبی از نظر خواص، مانند یک عایق حرارتی عمل می‌ کند و در بسیاری از کاربردها به عنوان عایق در برابر حرارت در تجهیزات الکتریکی استفاده می ‌شود.

قابلیت پردازش و شکل ‌دهی: پلی کربنات به سادگی با قالب‌ های مختلف می ‌تواند شکل داده شود و به راحتی به شکل ‌های مختلف تقسیم شود.

مقاومت در برابر خوردگی: پلی کربنات از نظر مقاومت در برابر خوردگی از شیشه بهتر عمل می‌ کند و می ‌تواند در بسیاری از کاربردهای صنعتی استفاده شود.

وزن سبک: پلی کربنات به دلیل سبک وزن بودن، در بسیاری از کاربردهایی که وزن محصول مهم است، مثل بطری‌ های آب، عینک، ماسک، کابین‌ های هواپیما و اتومبیل و ... استفاده می ‌شود.

مقاومت شیمیایی: پلی کربنات مقاوم در برابر اکثر مواد شیمیایی است و می ‌تواند در محیط ‌های شیمیایی خاص مانند اسیدها، بازها و مواد حلال استفاده شود.

قابلیت بازیافت: پلی کربنات از جمله موادی است که قابلیت بازیافت دارد و در مقابل شیشه، کمتر به محیط زیست آسیب می ‌رساند.

مزایا و فواید پلی کربنات چیست؟

پلی کربنات دارای مزایای بسیاری است که برای صنایع و مصرف کنندگان مفید واقع می ‌شود، به عنوان مثال:

• مقاومت بالا در برابر ضربه
• شفافیت بالا
• قابلیت انعطاف پذیری
• مقاومت در برابر شعله ‌وری
• عدم تأثیر مخرب اشعه UV بر پلی کربنات
• ضخامت کم و وزن
• مقاومت در برابر اسیدها و بازها
• بازیافت پذیری
• مقرون به صرفه بودن

در کل، پلی کربنات به دلیل ویژگی‌ها و مزایای بسیاری که دارد، در صنایع مختلف بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معایب پلی کربنات چیست؟

با وجود مزایای بسیاری که پلی کربنات دارد، این ماده همچنین دارای معایبی نیز است که باید در نظر گرفته شود. معایب پلی کربنات عبارتند از:

ضعف در مقاومت سطحی: پلی کربنات دارای مقاومت بالایی در برابر ضربه ‌های شدید است، اما در مقابل خط و خش ‌های سطحی حساس است و به راحتی خراش برمی دارد.

ضعف در مقاومت حرارتی: پلی کربنات دارای مقاومت به حرارت متوسطی است و در دماهای بالاتر از 120 درجه سانتی‌گراد شروع به شکستن و تغییر شکل می ‌کند.

مشکلات بازیافت: در حالی که پلی کربنات مقرون به صرفه است و قابلیت بازیافت پذیری بالایی دارد، اما در صورت نادیده گرفتن دقیق پارامترهای بازیافت، ممکن است برای محیط زیست آسیب ‌هایی ایجاد شود. به عنوان مثال، بازیافت پلی کربنات به علت وجود مواد ناخالص و رنگ‌ های مختلف، ممکن است باعث کاهش کیفیت محصولات جدید شود.

تفاوت پلی کربنات با پلی استال و پلی آمید چیست؟

پلی کربنات، پلی استال و پلی آمید سه نوع پلیمر هستند که در صنعت استفاده می ‌شوند. این سه نوع پلیمر از نظر ساختاری و خصوصیات متفاوت هستند.

پلی استال از مونومر استایرن ساخته شده است و به عنوان یک پلیمر حرارتی و الکتریکی استفاده می ‌شود. پلی استال دارای ویژگی‌ هایی مانند شفافیت بالا، مقاومت بالا در برابر شکستگی و ضربه، خواص الکتریکی خوب و قابلیت پردازش حرارتی است. این پلیمر برای ساخت بسته ‌بندی‌ های مواد غذایی، لوازم التحریر، اسباب بازی‌ ها و ... استفاده می ‌شود.

پلی آمید از واحدهای آمید ساخته شده است و به عنوان یک پلیمر حرارتی و مقاوم شناخته می شود. پلی آمید دارای ویژگی‌ هایی مانند مقاومت بالا در برابر ضربه، سختی بالا، مقاومت بالا در برابر سایش و خواص الکتریکی خوب است. این پلیمر برای ساخت فیلامنت ‌های چاپ سه‌ بعدی، قطعات خودرو، لوازم پزشکی و مورد استفاده قرار می گیرد.

در مقایسه با پلی استال، پلی کربنات دارای شفافیت بیشتر و مقاومت فشاری کمتری است، اما در عوض مقاومت شیمیایی بهتری دارد و در برابر ضربه‌ های مکرر بهتر عمل می‌کند. پلی کربنات همچنین دارای سختی بیشتری نسبت به پلی استال است.

در مقایسه با پلی آمید، پلی کربنات به دلیل وزن سبکتر و قیمت مناسب‌تر، در برخی کاربردها به جای پلی آمید استفاده می ‌شود. همچنین، پلی کربنات دارای شفافیت بیشتری است و مقاومت بهتری در برابر ضربه دارد. از طرفی، پلی آمید دارای مقاومت حرارتی و شیمیایی بیشتری است و در برخی کاربردهای خودروسازی و صنایع هوا و فضا مورد استفاده قرار می‌ گیرد.