Состав поликарбоната

Выясняем химические свойства поликарбоната – все подробности

Для современного человека стали уже привычными всевозможные конструкции из поликарбоната. Это и навесы, и козырьки, и яркие рекламные щиты, и «воздушные» террасы перед ресторанчиками, и обычные теплицы. Конечно, смотря на подобные строения, мало кто задумывается о том «подтексте», который они в себе содержат. Например, о том, что химические свойства поликарбоната просто невероятны и о подобных материалах буквально несколько десятков лет назад сложно было вообразить, но обо всем по порядку.

Что это такое

Поликарбонаты – это отдельная группа материалов (синтетических полимеров), вещества которой имеют общую основу, т. е. общую структурную формулу.

Синтетические полимеры – это не что иное, как линейные полиэфиры угольной кислоты и двухатомных фенолов.

Получают данные продукты разными методами, от которых и зависит их последующее качество, предназначение и цена готовой продукции.

Методы получения

В промышленных целях имеется два способа «добычи» данного соединения и стоит заметить, что у каждого из них можно найти свои недостатки, т. е. идеального пути получения качественного и «чистого» продукта на сегодняшний день еще не найдено.

И в первом, и во втором методе исходными продуктами являются: бисфенол А, второе название – двухатомный фенол, получаемый при взаимодействии ацетона и фенола (парашек/хлопья светло-коричневого или белого цвета), а также фосгена, второе название – угольная кислота.

Поликонденсация (конденсация) межфазная или фосгенный метод

Этот способ получения хорош тем, что он универсален и производится в «мягких» условиях. То есть – при низком температурном выделении (последствия химической реакции), а также с использованием только лишь одного органического растворителя. При этом образуются полимерные соединения с широким интервалом значений молекулярной массы вещества (больше трехсот тысяч).

С технологической точки зрения – это процесс выглядит так: в хлорорганическом растворителе происходит межфазная конденсация фосгена и ароматического соединения водного раствора натриевой соли. Впоследствии осуществляется поликонденсация полученного соединения с использованием регулятора роста цепи (необязательно, но без него процесс происходит долго), катализатора и в некоторых ситуациях – эмульгатора.

Конечно, такой способ неплох, но все же имеет одну основную отрицательную черту – обязательное применение фосгена – крайне токсичного (в чистом виде) вещества.

Переэтерификация или бесфосгенный метод

Это белее «чистый» способ добычи сырья, но получаемый таким образом поликарбонат стоит гораздо дороже вышеописанного продукта. Это объясняется необходимостью использования дорогостоящих механизмов и оборудования и исходных реагентов, а также крайне высокими энергетическими затратами (т. к. рабочая температура от 250 до 300 градусов по Цельсию, а давление достигает4 ммрт. ст.). Кроме этого, молекулярная масса термопласта едва ли достигает только 50 тысяч а. е. м.

На первоначальном этапе данные соединения представляют собой практически прозрачную бесцветную вязкую жидкость, которая при охлаждении преобразуется в небольшие гранулы с едва заметным белым оттенком и правильной формы. Данные конфигурации «сырого» полимера выбраны неслучайно, ведь в таком виде он наиболее легко хранится и транспортируется для дальнейшей переработки.

Разновидности и свойства материала

Как известно, термопластовые строительные листы различают по строению – это ячеистый (сотовый), литой (монолитный) и гофрированный полимеры. Все они имеют свои отличия и каждому в отдельности сырью присущи определенные характеристики. Но ниже описаны общие, т. е. единые для всех свойства – химические, технические и физические.

Физические свойства поликарбоната

Эксплуатационный температурный диапазон и гибкость

Температура – ее диапазон, при которой данный полимер сохраняет основные свои характеристики намного выше, нежели может «организовать» природа – от -40 до +118 градусов по Цельсию. Стоит отметить, что некоторые свойства полимер все же теряет, т. е. в некоторой степени снижаются показатели прочности, химической устойчивости и т. п.

К таким относится гибкость панелей – чем ниже будут показатели температуры, тем аккуратнее следует их гнуть и изгибать.

Теплоизоляция

Важно напомнить, что в качестве теплоизоляционного покрытия используется, как правило, ячеистый полимер, реже – литой. Что касается гофрированного, то он практически не применяется в подобных целях и более характерен для навесов, покрытий для беседок и подобное.

Поликарбонатные ячеистые плиты позволяют сохранять до 50% энергозатрат – в сравнении с литыми аналогами или же акриловым/силикатным стеклом. К слову – от толщины и структуры (формы ячеек и количество слоев) сотового термопласта и зависит степень его теплоизоляционных возможностей.

Светопропускная способность

Полимерные прозрачные литые полотна пропускают до 80–87% светового потока – зависит от качества товара. Что же касается сотового листа – все, как и в случае с теплоизоляцией, зависит от толщины торца плиты, кроме этого – окраса материи.

Весовые показатели

Полимерные панели очень легкие. К примеру – лист поликарбоната того же размера и той же толщины в 3 и в 6 раз легче, нежели акрил и стекло соответственно. Стоит и говорить, что это способствует экономии средств при транспортировке и выборе металлоконструкции.

Ударопрочность

Несмотря на свой внешний вид, термопласт обладает крайне высокой ударной прочностью. Он в 12 (по некоторым данным – в 10) раз прочнее акриловых полотен той же толщины и в 250 раз! прочнее силикатного стекла. Именно по этой причине его еще называют антивандальным покрытием.

Звукоизоляция

Сотовый и монолитный полимер имеют высокие показания, связанные со звукоизоляционными способностями. Особенно это характерно первому – ячеистому полимеру, благодаря наличию одной или нескольких воздушных прослоек.

Химические свойства поликарбоната

Практически все потребители, которые хоть раз приобретали для личного пользования полимерные полотна, знают об их химической устойчивости к различным агрессивным веществам. И не секрет, что поликарбонат свойства характеристики которого описаны в документации весьма смутно, может «устоять» практически перед всеми составами, использующимися для чистки, мытья и дезинфекции, но при определенных условиях. Например, при пониженных температурах он может в некоторой степени повредиться при воздействии концентрированной уксусной кислоты (70%-й), или немного пожелтеть от долговременного влияния на него простой перекиси водорода (ацетона, бензина).

Так что, несмотря на все положительные моменты, испытывать и проводить «научные опыты» с полимером не стоит.

Прочие свойства поликарбоната

Кроме стандартных характеристик полимерных листов, имеются еще и некоторые, нехарактерные аналогичным материалам (акрил, силикатные плиты) свойства.

Пожаробезопасность

При температурном разрушении полимера, он не выделяет большого количества вредных испарений в окружающую среду, причем он сам по себе не горит, а плавится – без присущих прочим пластикам «капель», остаются лишь небольшие тонкие волокна или хлопья. Кроме этого, важно сказать, что для возгорания этого сырья необходимо длительное воздействие на него открытого источника огня.

Защита от ультрафиолета

Наличие UV-защиты является обязательным для любого поликарбонатного изделия, иначе он в короткие сроки помутнеет, начнет растрескиваться и разрушаться. Так что все термопласты покрыты специальной защитной пленкой, предупреждающей проникновение ультрафиолетового излучения как в сам полимер (в его структуру), так и на поверхность, находящуюся под листом.

К слову, существует два способа нанесения UV-фильтров – непосредственное нанесение на поверхность посредствам использования пленок или зольных спреев или же введение в состав пластика методом совместной экструзии. Причем первый способ гораздо предпочтительнее и эффективнее второго.

Несущая способность

Благодаря тому, что этот строительный сырьевой продукт очень прочен, даже несмотря на легкий вес, конструкции из него получаются крайне прочные и способны выдерживать серьезные ветреные/снеговые нагрузки.

Всем понятно, что поликарбонат свойства материала, которого только улучшаются со временем – при введении новых технологий покрытия и нанесения дополнительных защитных слоев, стоит не дешево. И если у потребителей есть желание сэкономить на данной покупке – приобрести покрытие подешевле, то лучше уж выбирать более тонкий продукт, чем толстые панели низкого качества – можно «попасть» на полотна без надлежащей ультрафиолетовой защиты или же на полученный из отходов полимер.

Вся правда о поликарбонате и его вреде для здоровья человека

Какой бы новый материал для строительства или бытовых нужд ни появился, обязательно возникают сомнения в его безопасности для здоровья человека. Если же он обладает к тому же и большим количеством достоинств, то не за счет ли использования вредных и токсичных компонентов это достигается.

Не успев появиться в продаже, поликарбонат быстро привлек к себе внимание своими технологичными и эстетическими свойствами. При этом он отличается универсальностью и вполне приемлемой ценой. Многих беспокоит лишь одно – поликарбонат вреден ли для здоровья и в каких случаях можно его безопасно использовать.

Состав поликарбоната и его характеристики

В качестве основного компонента для изготовления поликарбоната используется углерод, чья безопасность для человека и окружающей среды не вызывает сомнений. Получаемый при органическом синтезе угольной кислоты материал не содержит токсичных элементов или тяжелых металлов. Одним из достоинств полимеров этого типа является их химическая инертность, благодаря которой они не вступают в реакцию с любыми видами активных веществ.

Поликарбонат не огнеопасен и при слишком высокой температуре лишь плавится и закипает. При этом образуется углекислый газ и не происходит выделения особо ядовитых для человека веществ.

Свойства поликарбоната

1. Все изделия из поликарбоната обладают высокой прочностью и малым удельным весом. В отличие от стекла, при ударах не образуется острых осколков, способных травмировать человека.
2. Благодаря низкому удельному весу этот полимер не требует создания мощного каркаса для крепления. В случае падения листа поликарбоната на человека, какие-либо последствия или травмы будут исключены.
3. Экологическая безопасность и отсутствие потребности в дорогостоящей утилизации.
4. Высокие эстетические характеристики, любые цвета и различная степень прозрачности конечных изделий.
5. Поликарбонат водонепроницаем и не подвержен образованию плесени.
6. Легкость при монтаже и обслуживании.
7. Обладает хорошей огнеупорностью.
8. Пропуская через себя солнечные лучи, поликарбонат их рассеивает, делая свет более мягким.
9. Низкая теплопроводность, что позволяет эффективно использовать изделия из этого материала для создания теплиц и оранжерей.

Сфера применения

Уникальность химических и физических свойств поликарбоната дает возможность применять его для изготовления:

• козырьков над входом в здания;
• навесов над объектами любого назначения;
• крыш для зданий торгового, спортивного или сельскохозяйственного назначения;
• заборов и ворот;
• теплиц и парников;
• внутренних перегородок и различного рода ограждений;
• остекленных крыш и стен;
• столовых приборов и посуды;
• любых иных предметов, к которым предъявляются высокие требования по теплостойкости и прочности.

Вредные факторы, приписываемые поликарбонату, и их реальность

Изделиям из такого полимерного материала приписывается множество отрицательных свойств, а зачастую вообще оспаривается целесообразность их применения. Вреден ли поликарбонат на самом деле, и в каких случаях его использование может нести угрозу для здоровья человека, именно в этом и необходимо разобраться.

Прозрачность

Одним из факторов, вызывающих у многих опасение применять поликарбонат, становится его прозрачность и так называемый эффект призмы, в результате которого солнечные лучи могут оказывать свое негативное влияние на здоровье человека или выращиваемые в помещении растения. Имеющиеся в составе полимерных листов фильтрующие ультрафиолетовое излучение компоненты позволяют исключить его чрезмерное воздействие. Наносимые в процессе производства поликарбоната путем зольного напыления или пленочного покрытия элементы дают возможность уменьшить вредное влияние солнечных лучей.

Если же говорить о чрезмерном нагреве растений в теплице или иных предметов внутри помещения в жаркое время года, то применение стекла даст еще более негативный эффект, чем использование полимерного материала. Объясняется это меньшей прозрачностью поликарбоната.

Токсичность при высокой температуре

Наличие в составе полимерных конструкций специального добавочного компонента – бифенола, дает повод утверждать о выделении вредных веществ из поликарбоната в случае повышения температуры его поверхности. Стоит признать, что в чистом виде это вещество является достаточно опасным.

Однако применение его в пищевой промышленности в качестве упаковочного материала и вероятности вредного воздействия на человека лишь при постоянном разогреве пищи в соответствующей посуде позволяют говорить о безопасности поликарбоната. Даже при сильном перегреве полимерных листов они останутся полностью безопасными для человека.

Опасное воздействие при пожаре

Всем известно, что поликарбонат не горит, однако вредного воздействия при его контакте с пламенем в случае пожара боятся многие. В отличие от стандартных пластмасс или ставших уже привычными пластиковых окон, полимерные листы не выделяют при воздействии на них открытого огня большого количества вредных элементов. Именно поэтому поликарбонат можно безопасно применять при строительстве теплиц, гаражей или даже внутридомовых перегородок.

Поликарбонат неоднократно доказал свою безопасность и отсутствие вредного влияния на человека. Приписываемые ему недостатки в большей степени надуманы и не имеют под собой никаких реальных оснований.

Совет 1: Чем вреден поликарбонат

• Чем вреден поликарбонат
• Как выбрать детскую бутылочку
• Чем накрыть дачную теплицу

Поликарбонат в пищевой таре

Повсеместное применение в пищевой таре материалов, включающих в состав поликарбонатные и капроновые пластикаты, породило миф о существенном вреде, который эти химические соединения способны нанести человеческому организму. Действительно, поликарбонат сохраняет физические свойства при температуре до 125°С, но сохраняется ли при этом его химическая стабильность?

Грамотное остеклении теплиц

Один из аспектов применения поликарбоната в качестве теплового заграждения в теплицах — обеспечение качественной вентиляции. В замкнутом пространстве слой почвы постепенно теряет газовую насыщенность, необходимую для полноценного созревания культур. И хотя этот недостаток поликарбоната относится и к стеклянным ограждениям, учитывать данную специфику нужно непременно, ведь постоянное остекление создает замкнутую климатическую систему, существующую в течение всего года. Важно проветривать помещение теплицы время от времени, чтобы восстановить содержание кислорода и углекислого газа в плодородном слое почвы.

Методы утилизации и переработки

Поскольку поликарбонат является полимерным пластикатом, он не подвержен биологическому разложению в естественных условиях.

Поликарбонаты (ПК) : характеристика, способы получения, технология переработки, области применения

Поликарбонат — относится к классу синтетических полимеров — линейный полиэфир угольной кислоты и двухатомных фенолов. Они образуются из соответствующего фенола и фосгена в присутствии оснований или при нагревании диалкилкарбоната с двухатомным фенолом при 180-300 0С.

(минимальные и максимальные значения для промышленных марок)

Наименование показателей (при 23 0С)

Выдающимся свойством ПК пленки является ее размерная стабильность, она совершенно непригодна в качестве усадочной пленки; нагревание пленки до 150 °С (т.е. выше точки размягчения) в течение 10 мин. дает усадку всего 2%. ПК легко сваривается как импульсным, так и ультразвуковым способами, а также обычной сваркой горячими электродами. Пленку легко формовать в изделия, при этом возможны большие степени вытяжки с хорошим воспроизведением деталей форм. Хорошую печать можно получить разными методами (шелкографии, флексографии, гравировки).

Основными промышленными способами получения поликарбонатов являются:

Поликарбонаты перерабатывают всеми методами, используемыми для переработки термопластов, в т. ч. методами холодного формования (штамповкой, прокатом, клепкой, вытяжкой). Температура переработки 513-573 К, вязкость расплава высокая по сравнению с вязкостью расплавов других полимеров. Изделия можно сваривать, склеивать, точить, сверлить, фрезеровать, пилить, резать, шлифовать, полировать, соединять одно с другим заклепками и гвоздями.

Перечисленные выше свойства поликарбоната обусловили его широкое применение во многих отраслях взамен цветных металлов, сплавов и силикатного стекла. Благодаря высокой механической прочности, сочетающейся с малым водопоглощением, а также способности изделий из него сохранять стабильные размеры в широком диапазоне рабочих температур, поликарбонат успешно используется для изготовления прецизионных деталей, инструментов, корпусов фотоаппаратов, шаблонов, шестерен, втулок и т. д.

Сферы потребления поликарбонатов

Применение сотового поликарбоната

За последние годы сотовый поликарбонат получил широкое распространение. Изначально листовой материал необычного сечения (многоперегородчатый) был разработан для устойчивых к градобитию и снеговым нагрузкам кровельных конструкций — прочных, прозрачных и одновременно с этим легких. Благодаря высокой вязкости, ПК можно изгибать в холодном состоянии, руководствуясь такими показателями, как минимально возможный радиус сгибания и требуемая для необходимого изгиба толщина сотового материала.

Ударостойкий, прозрачный, пожаробезопасный. Поликарбонат является общепризнанным лидером среди антивандальных пластиков. Ударопрочность поликарбоната в 250 раз превышает ударопрочность обычного стекла и почти в 10 раз ударопрочность органического (акрилового) стекла.

Вреден ли поликарбонат для здоровья?

Как и всякий новый строительный материал, появляющийся на рынке, поликарбонат вызвал к себе повышенное внимание. На протяжении периода его эксплуатации он завоевал огромную популярность в качестве кровельного и отделочного материала широкого спектра применения. Но, все новое вызывает не только интерес, но и определенные опасения. Так как поликарбонат при высоких эстетичных качествах имеет довольно небольшую стоимость, у потребителей возникает вполне справедливый вопрос: из чего состоит и не вреден ли поликарбонат для здоровья. Чтобы ответить на этот вопрос и развеять все сомнения, необходимо остановиться подробно на свойствах этого материала.

Свойства поликарбоната

Чтобы узнать, вреден ли поликарбонат, нужно рассмотреть его состав, физические и химические свойства, влияние на человека и природу в различных условиях.

Состав поликарбоната

Чтобы знать о возможном вреде того или иного вещества нужно рассмотреть его химический состав. Поликарбонат представляет собой вязкую полимерную пластмассу. Основной его составляющей частью является углерод — элемент совершенно безопасный, как для человека, так и для окружающей природы. Получают поликарбонат путем органического синтеза угольной кислоты. В нем отсутствуют тяжелые металлы и токсичные элементы.

Данный вид пластмассы получают следующими способами:

• экструзией;
• литьем под высоким давлением;
• формовкой из раствора;
• созданием волокон из раствора.

Полученные изделия отличаются химической инертностью, практически не вступая в реакции со всеми активными веществами.

Из полимера данного вида изготавливаются такие группы изделий:

1. Прозрачный строительный материал. В эту группу входят монолитные и сотовые листы различной толщины, длины и ширины. Кроме этого могут изготавливаться прозрачные блоки заданной конфигурации.
2. Посуда и разнообразные сосуды. Благодаря химической пассивности, столовая посуда и медицинские емкости пользуются большой популярностью. Они имеют низкую теплопроводность и высокую ударную прочность. Могут быть подвергнуты нагреванию до +120 ºС без потери качественных характеристик.
3. Конструкционный материал для изготовления изделий, к которым предъявляются повышенные требования по прочности и температурному режиму. Это могут быть плафоны и экраны для ламп, мотошлемы, защитные очки или корпуса для фонарей.
4. Пленка. Полученная с помощью полимеризации пленка обладает большой прочностью и служит отличной защитой для различных поверхностей.

Под воздействием высокой температуры поликарбонат не горит. Изделия из него только плавятся и закипают. При кипении выделяется пар, который представляет собой обычный углекислый газ — химическое соединение, присущее процессу горения древесины. Этот газ, хотя и представляет определенную опасность для человека, не является ядовитым.

Физические свойства материала

Продолжая рассмотрение вопроса о том, вреден ли поликарбонат для здоровья, необходимо рассмотреть его физические качества.

Итак, изделия из поликарбоната обладают такими свойствами:

1. Высокая прочность. При малом удельном весе, изделия из этого пластика намного прочнее стекла и других прозрачных пластмасс. При сильном ударе они не разлетаются на множество острых осколков, которые могут поранить, а только трескаются.
2. Низкий удельный вес. Обладая определенным объемом при незначительном весе, изделия из полимера при падении не травмируют человека. Для крепления листового материала нет необходимости строить тяжелый, массивный каркас.
3. Низкая теплопроводность. Воздух, находящийся в каналах сотового поликарбоната, является отличным теплоизолятором. Пластик такого вида хорошо защищает от жары и холода людей в помещениях и растения в теплицах и оранжереях.
4. Рассеивание света. Солнечный свет, проходя через пластик, рассеивается. В результате освещенность улучшается, становясь более мягким. Поликарбонат выпускается с различной степенью прозрачности, что является хорошей защитой от солнца.
5. Огнеупорные качества. Являясь негорючим материалом, поликарбонат может определенное время служить преградой для огня во время пожара. При плавлении образуются отверстия в его поверхности, через которые в помещение поступает чистый воздух, необходимый для дыхания.
6. Удобство и легкость при монтаже. Листы полимера легкие и гибкие. Их поднятие и установка не требуют значительных физических усилий, что предотвращает перенапряжение и травматизм.
7. Водонепроницаемость и гидрофобные качества. Вода и снег не задерживаются на поверхности, быстро скатываясь вниз. Пластик не подвержен гниению и плесневению.
8. Красота материала. Поликарбонату можно придать любой цвет и оттенок. Он может иметь любую степень прозрачности. Конструкции с его применением очень броские и нарядные.
9. Нет необходимости в сложной и дорогостоящей утилизации, так как материал абсолютно экологически безопасен.

Таким образом, вредность поликарбоната является лишь гипотезой, которая не имеет под собой никаких серьезных оснований. Более того, этот материал приносит определенную пользу, являясь сырьем для изготовления различных изделий.

Универсальность материала

Уникальные физические и химические свойства обеспечили поликарбонату большой успех во многих отраслях промышленности.

Так, этот материал применяется для изготовления таких объектов и предметов:

1. Навесы. Они сооружаются на самыми различными объектами. Это может быть автостоянка, мангал, детская площадка или стол со скамьями.
2. Козырьки. Данные сооружения устанавливаются над входными дверями и калитками, защищая их от осадков.
3. Заборы и въездные ворота. Листы поликарбоната не создают глухой преграды, размывая изображения за ними.
4. Крыши для торговых, спортивных и сельскохозяйственных сооружений, портов и вокзалов.
5. Теплицы и парники личного и промышленного назначения.
6. Перегородки и ограждения.
7. Остекления стен и крыш зданий и сооружений.
8. Декоративная противопульная защита.
9. Столовые приборов и посуда, различные медицинские емкости. Их без риска можно использовать для разогрева в микроволновой печи. Посуда из этого пластика прочная и не бьется при падении на пол.
10. Элементы для сувениров и украшений.
11. Изделия, к которым предъявляются повышенные требования по прочности и теплоустойчивости.

Данный перечень с трудом ассоциируется с вредом, но при неумелом пользовании, поликарбонат может доставить определенный вред.

Вред поликарбоната

Сразу хочется остановиться на том, что если этот уникальный материал и способен нанести какой-либо вред, то только не здоровью человека или животных.

На заметку: Дело в том, что некоторые сорта поликарбоната могут быть покрыты специальной пленкой для защиты от ультрафиолета.

Эта пленка хорошо защищает людей от излучения, а ткани и обои от выцветания. Для растений эта пленка губительна, так как без ультрафиолета прекратится процесс фотосинтеза. Это нужно учитывать при планировании остекления мансард, парников и оранжерей.

Неправильный подбор материала может навредить тепличным растениям. Если оборудовать теплицу слишком тонким пластиком, то он не будет задерживать тепло. Нагреваясь на солнце, он может сильно поднять температуру внутри теплицы. Многие растения могут этого не выдержать.

Кроме этого, теплицы из поликарбоната на зиму не демонтируются, так как это процесс долгий и сложный. В результате, земля внутри теплицы пересыхает и на ее увлажнение тратится много сил и времени.

Таким образом, на вопрос о том, вреден ли поликарбонат для здоровья человека, можно ответить однозначно — нет. Это совершенно безопасный материал, которым можно абсолютно спокойно пользоваться, как на улице, так и внутри помещений.