Το πολυανθρακικό είναι ένα συνθετικό πολυμερές από άποψη χημείας, μπορεί να θεωρηθεί σύνθετος πολυεστέρας ανθρακικού οξέος και φαινολών. Όπως γνωρίζετε, τα άλατα του ανθρακικού οξέος ονομάζονται ανθρακικά, εξ ου και το όνομα του δημοφιλούς πολυμερούς σήμερα, που σχηματίζεται από δύο μέρη - το πολυ (που σημαίνει πολύ) και το ανθρακικό.
Λίγη χημεία
Το πολυανθρακικό μακρομόριο έχει γραμμική δομή. Γενικά, ο τύπος του μπορεί να γραφτεί ως εξής:
H-[-O-R-O-(C=O)-O-R-] -OH.
Ανάλογα με τον τύπο του υποκαταστάτη R, όλα τα πολυανθρακικά μπορούν να χωριστούν σε αρωματικά, λιπαρά-αρωματικά και αλειφατικά. Το πιο χρησιμοποιημένο από αυτά σήμερα είναι η πρώτη ομάδα. Οι εμπορικές ονομασίες των αρωματικών πολυανθρακικών μπορεί να είναι διαφορετικές, αλλά ενώνονται με παρόμοιες τιμές φυσικών και μηχανικών παραμέτρων, όπως υψηλή μετάδοση φωτός, χαμηλό ειδικό βάρος, σχετικά υψηλό σημείο τήξης. Τα πολυανθρακικά με αυτές τις ιδιότητες περιέχουν πολλούς δακτυλίους βενζολίου (αρωματικούς υποκαταστάτες).
Πλεονεκτήματα των πολυανθρακικών
- Δύναμη. Μία από τις πιο διάσημες ιδιότητες και σημαντικό πλεονέκτημα του πολυανθρακικού είναι η υψηλή αντοχή του σε μηχανικούς κραδασμούς.
- Διαφάνεια. Λόγω της υψηλής μετάδοσης φωτός τους, τα πολυανθρακικά έχουν αντικαταστήσει με επιτυχία το πυριτικό γυαλί σε πολλούς τομείς της ζωής και της παραγωγής, καθώς έχουν επίσης σχετικά χαμηλό βάρος.
- Θερμική αντίσταση. Οι τιμές των θερμοκρασιών τήξης (μαλάκωσης) των πολυανθρακικών διαφέρουν κάπως μεταξύ τους ανάλογα με τα δομικά χαρακτηριστικά του μακρομορίου, αλλά, κατά κανόνα, υπερβαίνει τους 200 °C.
- Θερμοπλαστικότητα. Το πολυανθρακικό είναι ένας τύπος πολυμερούς που μπορεί να λιώσει ξανά πολλές φορές. Ταυτόχρονα, μετά τη σκλήρυνση, θα επαναφέρει τις ιδιότητές του.
- Αειφορία. Λόγω της προηγούμενης ιδιότητας, τα πολυανθρακικά προϊόντα μπορούν να ανακυκλωθούν.
- Πυρασφάλεια. Η θερμοκρασία ανάφλεξης υπερβαίνει σημαντικά το σημείο τήξης του πολυανθρακικού, είναι περίπου 570 ° C.
- Χημική αντοχή. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, το υλικό χρησιμοποιείται με επιτυχία σε διάφορα επιθετικά περιβάλλοντα.
Ελαττώματα
Αξίζει να σημειωθεί ότι το πολυανθρακικό έχει όλα τα παραπάνω πλεονεκτήματα μόνο εάν τα συστατικά του μακρομόρια έχουν μοριακό βάρος μεγαλύτερο από 25.000. Διαφορετικά,πολύ εύθραυστο και έχει πολύ χαμηλότερο σημείο τήξης. Το πολυανθρακικό, που κατασκευάζεται κατά παράβαση της τεχνολογίας, μπορεί να περιέχει αρκετά μεγάλο αριθμό μορίων με μειωμένο μοριακό βάρος, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά τα χαρακτηριστικά αντοχής και απόδοσης.
Ένα άλλο σημαντικό μειονέκτημα των πολυανθρακικών είναι η χαμηλή αντοχή τους στην υπεριώδη ακτινοβολία. Ωστόσο, σήμερα υπάρχουν τεχνολογίες που μπορούν να προστατεύσουν το πολυμερές από την άμεση έκθεση στις ακτίνες UV. Αυτό γίνεται συνήθως με προστατευτικές μεμβράνες που συγχωνεύονται με το πολυανθρακικό κατά τη φάση κατασκευής του προϊόντος. Ένας άλλος περιοριστικός παράγοντας στη χρήση του πολυανθρακικού είναι η υψηλή θερμική διαστολή του.
φυσικές και μηχανικές ιδιότητες
- Δείκτης διάθλασης - 1,5850.
- Πυκνότητα (στους 25° C) - 1,20g/cm3.
- Θερμοκρασία μετάπτωσης γυαλιού - 150 °C.
- Θερμοκρασία μαλάκυνσης 220-230 °C.
- Θερμοκρασία αποσύνθεσης >320 °C.
- Αντοχή στον παγετό, °C < -100
- Αντοχή εφελκυσμού - 65-70 MPa.
- αντοχή κάμψης - 95 MPa.
- Ειδική θερμοχωρητικότητα - 1090-1255J/(g K).
- Η θερμική αγωγιμότητα είναι 0,20 W/(m K).
- Συντελεστής θερμικής γραμμικής διαστολής -1(5-6) 10-5 °C.
- Σκληρότητα Brinell - (784-980) 105 Pa.
Κυτταρικό και μονολιθικό πολυανθρακικό
Το κυτταρικό πολυανθρακικό είναι ένα πάνελ από πολλά στρώματα πλαστικού, μεταξύ των οποίων υπάρχουν διαμήκεις νευρώσειςακαμψία. Στο πλαίσιο ενός τέτοιου φύλλου μοιάζει αόριστα με μια κηρήθρα, για την οποία πήρε το όνομά του. Τέτοια φύλλα μπορούν εύκολα να λυγιστούν σε ψυχρή κατάσταση, φτάνοντας τη μικρότερη δυνατή ακτίνα κάμψης. Το κυψελωτό πολυανθρακικό χρησιμοποιείται συχνότερα για την κατασκευή διακοσμητικών χωρισμάτων και την κατασκευή διαφανών στεγών.
Το μονολιθικό πολυανθρακικό έχει υψηλότερη αντοχή στην κρούση και διαφάνεια. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα είναι η υψηλή αντοχή στη θερμότητα του μονολιθικού πολυανθρακικού, το σημείο τήξης είναι αρκετά υψηλό, γεγονός που του επιτρέπει να χρησιμοποιείται χωρίς φόβο σε θερμοκρασίες που φτάνουν τους 120 ° C. Μια άλλη σημαντική ιδιότητά του είναι η αντοχή στον παγετό, η οποία επιτρέπει τη χρήση προϊόντων από αυτό το είδος πλαστικού σε θερμοκρασίες έως και μείον 50 ° C.
Χρήση πολυανθρακικού
Κατασκευή. Λόγω της υψηλής διαφάνειας και της ελαφρότητάς του, το πολυανθρακικό βοηθά τους αρχιτέκτονες να πραγματοποιήσουν τα πιο τολμηρά έργα τους. Ταυτόχρονα, το βάρος της κατασκευής, σε σχέση με το παραδοσιακά χρησιμοποιούμενο γυαλί, μπορεί να μειώσει σημαντικά το φορτίο στα θεμέλια και επομένως να εξοικονομήσει υλικά. Επιπλέον, το πολυανθρακικό έχει επίσης θερμομονωτικές ιδιότητες, αν μιλάμε για την κυτταρική του ποικιλία. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή ημιδιαφανών κατασκευών για πισίνες και γήπεδα, χώρους στάθμευσης και σούπερ μάρκετ, μεταβάσεις μεταξύ κτιρίων και χειμερινούς κήπους. Αυτό το υλικό είναι επίσης δημοφιλές στους κηπουρούς. Όλο και περισσότερο, το πολυανθρακικό χρησιμοποιείται για θερμοκήπια. Το σημείο τήξης του είναι σημαντικά υψηλότερο από το ατμοσφαιρικό ακόμη και το πιο ζεστό καλοκαίρι, και επομένως σημαντικόΗ ηλιακή θερμότητα δεν μπορεί να βλάψει αυτό το πολυμερές
- Ηλεκτρονικά. Θήκες και προστατευτικές επικαλύψεις για φορητούς υπολογιστές, smartphone, συσκευές αναπαραγωγής, οικιακούς υπολογιστές και πολλά άλλα είναι κατασκευασμένα από πολυανθρακικό. Χάρη σε αυτό το πολυμερές, η τεχνολογία της οθόνης αφής μπόρεσε να φτάσει στις μάζες. Χρησιμοποιείται για την παραγωγή βιομετρικών διαβατηρίων.
- Διαφήμιση. Το πολυανθρακικό χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ελαφριών κατασκευών, πινακίδων, πινάκων αποτελεσμάτων, τρισδιάστατων γραμμάτων και πολλών άλλων. Όλα αυτά μπορεί να έχουν πολύ περίπλοκες εξαιρετικές μορφές. Επίσης, τα φύλλα τους από μονολιθικό πλαστικό χρησιμοποιούνται για την αντιβανδαλική προστασία των διαφημιστικών κατασκευών.
- Οπτικοί δίσκοι. Από τη δεκαετία του 1980, το πολυανθρακικό έχει χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία της υποστήριξης των CD. Σήμερα χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή DVD υψηλής χωρητικότητας.
- Βιομηχανία αυτοκινήτων και αεροσκαφών. Για την κατασκευή αεροσκαφών χρησιμοποιούνται παραδοσιακά τα πιο σύγχρονα υλικά, τα οποία έχουν υψηλή αντοχή και ελαφρότητα, που είναι χαρακτηριστικό και του πολυανθρακικού. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή των θόλων των πιλοτηρίων των μαχητικών και γυαλί για τα κράνη των αστροναυτών και των πιλότων. Για αυτοκίνητα, το πολυανθρακικό χρησιμοποιείται όχι μόνο για γυαλί, αλλά και για προβολείς και ηλιοροφές.
- Ιατρική. Ένα πολύ σημαντικό πεδίο εφαρμογής του πολυανθρακικού έχει γίνει η κατασκευή ιατρικών οργάνων. Αυτό κατέστη δυνατό λόγω των πλεονεκτημάτων του υλικού όπως η μη τοξικότητα και η υψηλή βιοσυμβατότητα, καθώς και η έλλειψη ανοσοαπόκρισης του σώματος σε αυτό το πλαστικό. Και χάρη στη δύναμη και τη διαφάνειά του, ανταγωνίστηκε το γυαλί και τα κράματα μετάλλων. προϊόντα και εξοπλισμός,που κατασκευάζονται με αυτό το υλικό χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση των ιστών και των υγρών του ανθρώπινου σώματος. Επιπλέον, οι υψηλές θερμοκρασίες τήξης των πολυανθρακικών τους επιτρέπουν να υποβάλλονται στις πιο σύγχρονες μεθόδους αποστείρωσης - θερμότητα, ακτινοβολία, ακτίνες UV.
- Οπτικά. Στη δεκαετία του 2000, άρχισαν να κατασκευάζονται πολυανθρακικοί φακοί για βιομηχανικά προστατευτικά γυαλιά, τα οποία προστάτευαν τα μάτια κατά τη διάρκεια διαφόρων εργασιών. Τέτοια προϊόντα είναι δεκάδες φορές ισχυρότερα από άλλους πλαστικούς φακούς· σε περίπτωση χτυπήματος σε αυτούς, δεν απλώνουν θραύσματα, είναι ακόμη πιο δύσκολο να γρατσουνιστούν. Σταδιακά, το πολυανθρακικό χρησιμοποιήθηκε και για καθημερινούς φακούς γυαλιών. Λόγω των ιδιοτήτων ασφαλείας τους, τέτοιοι φακοί χρησιμοποιούνται πολύ συχνά για παιδικά γυαλιά, γυαλιά κράνους μοτοσυκλέτας.
- Άλλες περιοχές. Σήμερα, το πολυανθρακικό έχει καθιερωθεί τόσο σταθερά στη ζωή μας που οι κάτοικοι όχι μόνο μεγαλουπόλεων, αλλά και απομακρυσμένων χωριών, συναντούν καθημερινά προϊόντα, μέρος των οποίων είναι αυτό το πλαστικό. Από αυτό κατασκευάζονται στυλό, φακοί, ποντίκια υπολογιστών, σίδερα και βραστήρες, φελλοί για μπουκάλια κρασιού, εξαρτήματα επίπλων, δοχεία για πόσιμα υγρά, ακόμη και φιλμ συσκευασίας.
