Монолитный листовой поликарбонат

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 ПК 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.
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 |
ISO 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
|
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
|
Класс
|
н/д |
н/д |
V-1
|
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).
+ стойкий - не стойкий
Cтойкость |
Стойкость |
Стойкость |
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% + |
Перекись 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.
Толщина
|
Вес, кг/м² |
К, Вт/м²К |
Звукоизоляция,
| |||
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 |
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.