(495) 788 76 60
(495) 726 83 37

Монолитный поликарбонат (общие свойства)

Автор: Александр Гальченко, к.х.н.,

Листовой монолитный (сплошной) поликарбонат (ПК) является самым прочным из всех прозрачных материалов, существующих на мировом рынке и производящихся в промышленных масштабах. Уникальность эксплуатационных характеристик обеспечивает востребованность листового ПК в таких областях как автомобилестроение, строительство, военная техника, производство спортивного снаряжения, средств безопасности и антивандальных конструкций и, несомненно, рекламная индустрия. В чем же особенность этого материала и что представляет собой монолитный поликарбонат? Эти вопросы и освещены в данной статье.

Сырьевой поликарбонат (в виде гранул) представляет собой продукт поликонденсации дифенилолпропана и хлорангидрида угольной кислоты (фосгена) или диметилового эфира угольной кислоты (ДМУК). Использование ДМУК дает возможность перевести технологический процесс получения ПК из жидкой фазы в расплав, избавиться от экологически опасного фосгена и значительно увеличить объемы производства. Этот передовой метод уже используется на одном из заводов компании «General Electric Plastics» в Испании. Увеличение объема производства гранулированного ПК влечет за собой увеличение объема производства листового материала, что благотворно влияет на конъюнктуру мирового рынка и позволяет удовлетворить все повышающийся спрос (в том числе и в России) на прозрачные, полупрозрачные и цветные пластики.

Основными производителями многочисленных марок монолитного поликарбоната являются компании: General Electric Plastics (США, торговая марка LEXAN), Dow Plastics (США, CALIBRE), Bayer (Германия, MAKROLON), Teijin Chemical (Япония, PANLITE), Sam Yang (Южная Корея, TRIREX). Из этих исходных материалов методами экструзии и соэкструзии (нанесение УФ-защитного слоя) изготавливаются все листовые ПК в странах Америки и Европы, а также в России.

В нашей стране листовой ПК представлен следующими популярными марками: Barlo PC, Barlo PC UVP с УФ-защитой (Бельгия), Makrolon (Германия), Lexan (Голландия, Австрия), Politec (Италия), Paltuf и Palsan (Израиль), Axxis-PC и Axxis-Sunlife с УФ-защитой (Бельгия), поликарбонат монолитный (Россия, г.Дзержинск) и другими.

Так как все листовые ПК изготавливаются практически из одинаковых по характеристикам марок сырьевого гранулята (у всех компаний-производителей ПК существует специальные экструзионные марки для производства монолитных и сотовых листов), основные свойства материалов разных производителей мало, чем отличаются друг от друга. В таблице 1 приведены физико-механические и эксплуатационные характеристики некоторых из них.

Таблица 1. Технические характеристики монолитного листового поликарбоната

Характеристика Метод

Ед.изм.

Значения
Barlo PC, PC UVP Paltuf, Palsan Axxis Sunlife
Плотность ISO 1183 г/см³ 1.2 1.18 1.2
Светопропускание ТЗ % 86 89 86
Коэффициент преломления DIN 5036

ND20

1.585

н/д

1.585
Модуль упругости при изгибе SO 178 МПа

н/д

2600

н/д

Предел прочности при изгибе ISO 178 МПа > 95 > 90 > 95
Модуль упругости при разрыве ISO 527 МПа 2200 2000 2200
Предел прочности при разрыве ISO 527 МПа 60 65 60
Удлинение при разрыве ISO 527 % 80 90 100
Ударная вязкость по Шарпи образца с надрезом ISO 179 кДж/м² > 40

н/д

> 30
Ударная вязкость по Шарпи образца без надреза ISO 179 кДж/м² без разр. без разр. без разр.
Ударная вязкость по Изоду образца с надрезом ASTM D 256 Дж/м

н/д

800 600-800
Теплостойкость по методу Vicat ISO 306 °С 145 150 145
Температура прогиба (А) ISO R 75 °С 135 130 135-140

Коэфф. линейного термического расширения

DIN 53328 K-1
10-5
6.5 6.5 6.5
Теплопроводность DIN 52612 Вт/м.К 0.2

н/д

0.21
Удельная теплоемкость D-2766 Дж/г.К 1.17 1.26 1.17
Температура разложения   °С > 280

н/д

> 280
Мин.температура использования   °С -60 -75 -100
Макс.температура использования   °С +130 +120 +130
Макс.температура длительной тепловой нагрузки   °С +115 +100 +115
Температура термоформования   °С 180-210

н/д

180-200
Температура формы   °С 55-90

н/д

55-90

Диэлектрич. постоянная, 50 Гц

DIN 53483   3.0

н/д

3.0
Электрическая прочность DIN 53481 кВ/мм > 30 н/д > 30
Объемное сопротивление DIN 53482 Ом.см 1015 н/д 1015
Поверхностное сопротивление DIN 53482 Ом 1015 н/д 1015
Тангенс угла диэлектрич.потерь DIN 53483 Гц 8x10-4 н/д 9.2х10-4
Огнестойкость UL-94
DIN 4102
Класс
Класс

н/д

н/д

V-1
B1

Анализ данных таблицы 1 позволяет сделать вывод, что листовой ПК обладает уникально высокой ударопрочностью. В графе значений ударной вязкости образца без надреза указано: «без разрушений» - это означает, что образец листового ПК невозможно разрушить лабораторными методами. Если соотнести данные показателя ударной вязкости образца ПК с соответствующими показателями для других листовых материалов, например, для оргстекла 14-17 (без надреза) и 4-5 (с надрезом), для полисторола 5-6 (без надреза) и 1-2 (с надрезом), то можно приблизительно оценить величину этой физической характеристики в 900-1100 кДж/м² (без надреза). Эта величина иллюстрирует экстремальную ударопрочность материала. И действительно, листовой ПК невозможно разбить ни молотом, ни двухпудовой гирей. Даже, если в силу каких-либо внешних обстоятельств ударопрочность уменьшится в 3-5 раз, указанная физическая величина будет иметь настолько большое значение (200-300), что не возникнет ощутимого снижения прочности конструкционного элемента. Поэтому этот материал для использования в антивандальных строительных и рекламных конструкциях, несомненно, предпочтителен.

Еще одна особенность листового ПК - высокая устойчивость к низким и высоким температурам. Диапазон температур уверенного использования очень широк - от –50°С до +150°С. Поэтому поликарбонат безоговорочно может применяться в любых самых сложных климатических условиях. В интерьере этот полимер также находит применение в случае эксплуатации изделий в режиме повышенных температур (например, в световых коробах с установленными в качестве световых источников лампами накаливания с избыточной теплоотдачей).

Для ПК характерны также высокая огнестойкость, чрезвычайно низкий уровень дымообразования при горении в условиях даже развитого пожара и низкая токсичность продуктов разложения, что является очень важными факторами эксплуатационной безопасности строительного объекта. Значение Кислородного индекса (процентное содержание кислорода в окружающей атмосфере, при которой материал начинает поддерживать устойчивое горение) составляет 28-30%. Это значит, что в воздушной среде (21% кислорода) поликарбонат не поддерживает горение и в соответствии с классификацией относится к группе самозатухающих полимеров. Совокупность всех этих качеств ставит листовой ПК в ряд материалов с наилучшими показателями противопожарной безопасности, причем стоит заметить, что эти свойства характерны для ПК без каких бы то ни было специальных антипирирующих добавок.

Поликарбонат обладает высокой стойкостью в отношении многих химически активных сред. Он не подвержен воздействию большинства неорганических и органических кислот, окислительных и восстановительных агентов, кислотных и основных солей, алифатических углеводородов, спиртов, моющих средств, жиров и смазочных масел. Химическая стойкость поликарбоната зависит от концентрации химикатов и от температуры окружающей среды при воздействии. После длительного нахождения в воде при температуре выше 60°С, например, ПК реагирует на контакт с некоторыми растворителями, водными и спиртовыми растворами щелочей, газообразным аммиаком и аминами.

Ниже представлены данные химической устойчивости ПК к некоторым веществам.

+ стойкий
- не стойкий

Cтойкость Cтойкость Cтойкость
Уксусная кислота    + Ацетон   - Щелочные растворы   -
Аммиак    - Бензол   - Борная кислота   +
Бутилацетат    - Бутиловый спирт   + Перманганат калия, 10%   +
Диэтиловый спирт   - Этиловый спирт   + Гексан   +
Соляная к-та концентр.   - Соляная к-та, 20%   + Перекис водорода, 30%   +
Метиловый спирт   - Метиловый спирт   - Метиленхлорид   -
Поваренная соль   + Пропан   + Бензин   +

Как и большинство других прозрачных полимерных материалов, листовой ПК служит прекрасным заменителем силикатного стекла и может использоваться при остеклении, особенно защитном. При этом основные эксплуатационные показатели у листового ПК (вес, тепло- и звукоизоляция) значительно лучше, чем у стекла. В таблице 2 приведены сравнительные данные из расчета 1 м² для разных толщин листового ПК и стекла. Иллюстрируются такие необходимые качества как теплоизоляция, характеризующаяся коэффициентом теплопередачи (К), и звукоизоляция, выраженная значением падения силы звука (в децибелах) при прохождении через остекление.

Таблица 2. Сравнительные характеристики листового ПК и стекла

Толщина
листа, мм
Вес, кг/м² К, Вт/м²К Звукоизоляция, Дб
ПК Стекло ПК Стекло ПК Стекло
3 3.6 7.34 5.49 5.87 26 28
4 4.8 9.4 5.35 5.84 27 29
5 6.0 12.24 5.21 5.80 28 30
6 7.2 14.68 5.09 5.77 29 31
8 9.6 19.60 4.89 5.72 31 32
10 12.0 24.48 4.68 5.67 32 33
12 14.4 29.38 4.35 5.58 34 34

Из таблицы видно, что для всех толщин коэффициент теплопередачи К в случае ПК ниже, чем у стекла. Таким образом, потери тепла в помещении и проникновение тепла или холода извне через ограждающие конструкции в зданиях с поликарбонатным остеклением будут меньше, чем при использовании обычного стекла. Применение полимера вместо традиционного прозрачного материала позволяет в значительной степени снизить энергозатраты на отопление зимой и кондиционирование летом. В то же время звукозащитные свойства листового ПК и стекла практически одинаковы.

Существенным фактом, определяющим место размещения листов ПК (в помещении или на открытом воздухе) является защищенность листов от воздействия ультрафиолетового излучения. По своей природе ПК подвержен действию УФ-излучения. С течением времени это проявляется в виде желтизны и мутности, что, соответственно, ухудшает светопропускание, и в некоторой степени потерей прочностных качеств (но как отмечалось выше неощутимых с точки зрения эксплуатационных возможностей материала). Для того чтобы защитить листы ПК от воздействия солнечной радиации существует два принципиально разных технологических метода. Первый – введение уф-стабилизаторов в массу полимера, что позволяет достигать защитного эффекта по всей толщине листа. Второй способ – нанесение методом со-экструзии или лакированием специального защищающего слоя на одну или обе поверхности листа. Во втором случае при монтаже конструкции из листов ПК очень важно обращать к солнечной стороне именно УФ-защищенную поверхность. Производители листового поликарбоната при соблюдении технологических правил гарантируют уменьшение коэффициента светопропускания не более чем на 6% за 10 лет (DIN 5036).

Сравнительные данные по изменению коэффициента светопропускания и индекса желтизны для обычных и УФ-защищенных листов ПК были получены в результате экспериментов, в ходе которых материал облучался в течение ста часов светом ксеноновой лампы с интенсивностью аналогичной годовому солнечному воздействию в таких климатических зонах как Израиль или штат Аризона (США). Снижение значения коэффициента светопропускания при длительности облучения 2000 часов составляет для обычного ПК - до 91% - 87,7% и УФ-защищенного – до 89,5%. Увеличение индекса желтизны при тех же условиях составляет 0 - 9 для обычного ПК и 2,5 для листов с УФ-защитой. Эти данные подтверждают, что листовой ПК с УФ-защитой может длительное время использоваться вне помещений без видимых изменений.

Новинка на рынке !!!
Навесы для автомобиля
 
2011 © ООО 'Юнион Трейд' - поликарбонат сотовый цены, купить
 
www.StrPlast.ru — прозрачные кровельные пластики. Мы предлагаем сотовый поликарбонат, монолитный поликарбонат, профилированный поликарбонат. А также сборные конструкции, системы крепления, прозрачные навесы, кровли, козырьки. Выполняем остекление поликарбонатом, профилированным пластиком Ондекс (ondex).Ондекс - материал для теплиц, оранжерей, крытых парковок.