{"id":16524,"date":"2024-03-25T18:34:49","date_gmt":"2024-03-25T10:34:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.tononplastics.com\/?p=16524"},"modified":"2024-03-25T18:34:49","modified_gmt":"2024-03-25T10:34:49","slug":"what-is-polycarbonate-pc","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/what-is-polycarbonate-pc\/","title":{"rendered":"Che cos'\u00e8 il policarbonato (PC)?"},"content":{"rendered":"

Il policarbonato (PC) \u00e8 una classe di tecnopolimeri amorfi di uso generale ed \u00e8 anche l'unico materiale trasparente tra tutti i tipi di tecnopolimeri di uso generale. La resina PC \u00e8 un termine generale che si riferisce a un polimero in cui i monomeri sono collegati tra loro da gruppi di carbonato attraverso legami di carbonato. L'eccellente resistenza agli urti, la trasparenza, la resistenza al calore (elevata temperatura di transizione vetrosa intorno a Tg ~ 150\u00b0C) e la stabilit\u00e0 dimensionale del policarbonato ne fanno una buona scelta per una variet\u00e0 di applicazioni. D'altra parte, i legami esterici del policarbonato lo rendono meno resistente chimicamente rispetto ad altri materiali (\u00e8 particolarmente sensibile agli alcali e ai solventi a base di idrocarburi aromatici, come gli oli) e il policarbonato \u00e8 anche suscettibile di idrolisi in ambienti caldi e umidi.<\/p>\n\n\n\n

2. Produzione di policarbonato<\/h2>\n\n\n\n

La struttura chimica di base del policarbonato \u00e8 riportata nella Figura 1.<\/p>\n\n\n\n

\"Figura
Figura 1: Struttura chimica del policarbonato<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Come mostrato nella Figura 2, l'unit\u00e0 illustrata nella Figura 1 \u00e8 costituita da 4 componenti molecolari: due fenoli (linea tratteggiata rossa), un acetone (linea tratteggiata verde) e un carbonato (linea tratteggiata blu).<\/p>\n\n\n\n

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Figura 2: Composizione molecolare del policarbonato<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Il termine policarbonato deriva dalla presenza di carbonati nella Figura 2. Pi\u00f9 precisamente, il policarbonato \u00e8 un materiale costituito da catene polimeriche formate da reazioni ripetute di composti diidrossi con molecole di carbonato, come mostrato nella Figura 3.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 3: Reazione alla produzione di policarbonato.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Cambiando l'unit\u00e0 R nella Figura 3 si possono produrre diversi policarbonati e l'unit\u00e0 R utilizzata nella produzione industriale \u00e8 il bisfenolo A (BPA). Come mostrato nella Figura 4, il BPA \u00e8 costituito da due molecole di fenolo legate da molecole di acetone ed \u00e8 un ingrediente comune in prodotti come vernici e adesivi.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 4: Bisfenolo A<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Esistono diverse tecniche di produzione del policarbonato, che variano a seconda della sostanza che reagisce con il BPA. Questi metodi sono descritti nella tabella seguente.<\/p>\n\n\n\n

Metodi di interfaccia (aggregazione di interfacce)<\/strong><\/th>BPA e fosgene vengono miscelati, fatti reagire e polimerizzati in presenza di un catalizzatore. Questo metodo pu\u00f2 facilmente regolare il peso molecolare e produrre policarbonato con un'eccellente trasparenza.<\/td><\/tr>
Metodi catalitici (processo di transesterificazione)<\/strong><\/th>Il BPA e il difenilcarbonato (DPC) vengono miscelati, fatti reagire e polimerizzati in presenza di un catalizzatore.<\/td><\/tr>
Processo senza fosgene di Asahi Kasei<\/strong><\/th>BPA rispetto a quello fornito dalla CO\u00a02<\/sub>e DPC ottenuto da ossido di etilene (EO) e polimerizzato.
I vantaggi includono l'uso di CO\u00a02<\/sub>come ingrediente e non utilizza il fosgene (un gas altamente tossico) come ingrediente. Si noti che Asahi Kamoto non produce direttamente PC, ma concede in licenza questa tecnologia ai produttori di PC di tutto il mondo.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

3. Caratteristiche del policarbonato<\/h2>\n\n\n\n

Trasparenza:<\/strong>
Tra tutti i tecnopolimeri per uso generale, il policarbonato \u00e8 l'unica resina trasparente. I tipici materiali trasparenti offrono una trasmissione della luce visibile di 85-90% (per materiali con uno spessore di 2 mm).
- Resistenza agli urti:<\/strong>
Tra tutte le plastiche, il policarbonato presenta il pi\u00f9 alto livello di resistenza agli urti.
-Tolleranza al calore:<\/strong>
Con una temperatura di transizione vetrosa di quasi 150\u00b0C, il policarbonato offre propriet\u00e0 meccaniche stabili in un ampio intervallo di temperature. Per i gradi generali non rinforzati, la temperatura di deformazione termica tipica \u00e8 di circa 1-80\u00b0C a un carico pesante di 120.130 MPa.
- Stabilit\u00e0 dimensionale:<\/strong>
Essendo resine amorfe, i policarbonati presentano un ritiro minimo durante lo stampaggio e una variazione dimensionale minima quando assorbono acqua.
- Caratteristiche di autoestinguenza:<\/strong>
I tipi di policarbonato tipici hanno un elevato grado di resistenza alla fiamma, pari a UL 94 V-2. Per le applicazioni che richiedono livelli pi\u00f9 elevati di resistenza alla fiamma, \u00e8 possibile aggiungere additivi ritardanti di fiamma.
- I policarbonati sono sensibili agli alcali e ai solventi di idrocarburi aromatici (ad esempio, gli oli).
- I legami esterici del policarbonato lo rendono suscettibile all'idrolisi in ambienti caldi e umidi.<\/p>\n\n\n\n

Le caratteristiche pi\u00f9 interessanti del policarbonato sono la trasparenza e le buone propriet\u00e0 meccaniche, in particolare l'eccellente resistenza agli urti. Il policarbonato presenta inoltre un'elevata precisione dimensionale, poich\u00e9 la sua struttura amorfa garantisce un ritiro minimo durante il processo di stampaggio.<\/p>\n\n\n\n

4. Applicazione del policarbonato<\/h2>\n\n\n\n

In termini di quantit\u00e0 di materiale utilizzato, le principali applicazioni del policarbonato sono le apparecchiature elettriche ed elettroniche, le apparecchiature per ufficio, le pellicole e le lastre e le parti di automobili.<\/p>\n\n\n\n

Negli ultimi anni, la domanda di materiali per l'illuminazione a LED per le apparecchiature elettriche\/elettroniche e per l'ufficio \u00e8 cresciuta in modo significativo. L'eccellente chiarezza ottica e la resistenza al calore del policarbonato lo rendono un materiale ideale per le lenti. Negli elettrodomestici e negli elettrodomestici da ufficio, il materiale in lega con il policarbonato e l'ABS \u00e8 ampiamente utilizzato come telaio degli strumenti e materiale per l'alloggiamento. I motivi per cui si utilizza il policarbonato sono la sua buona modellabilit\u00e0, la facilit\u00e0 di colorazione, il ritardo di fiamma e la resistenza agli urti.<\/p>\n\n\n\n

Nell'edilizia e nell'ingegneria civile, l'elevata trasparenza e l'eccellente resistenza agli urti fanno del policarbonato una scelta ampiamente diffusa per i materiali in pellicola e in lastre. I pannelli a cristalli liquidi sono un'altra applicazione del policarbonato in grandi volumi.<\/p>\n\n\n\n

L'applicazione forse pi\u00f9 importante del policarbonato nel settore automobilistico \u00e8 quella dei fari (Figura 5). Le moderne sorgenti luminose, i progressi nella progettazione termica, lo sviluppo della tecnologia di incrudimento e altri fattori hanno portato all'uso del policarbonato nella maggior parte delle nuove automobili, contribuendo anche alla riduzione del peso complessivo. Il policarbonato viene utilizzato anche in altre parti trasparenti, come i pannelli degli strumenti e vari tipi di lenti, oltre che in parti esterne come le griglie, nonch\u00e9 in parti interne e strutturali come pulsanti e interruttori.<\/p>\n\n\n\n

Oltre alle applicazioni descritte sopra, anche i DVD e altri dischi ottici (Figura 5) sono realizzati in policarbonato; l'eccellente chiarezza e la resistenza al calore della resina PC ne fanno un materiale ideale per questa applicazione, ma la crescente popolarit\u00e0 della distribuzione di contenuti via Internet ha portato a un calo della domanda.<\/p>\n\n\n\n

\"FiguraFigura 5: Le applicazioni pi\u00f9 comuni del policarbonato sono i fari per autoveicoli (a sinistra) e i dischi (a destra).<\/strong><\/p>\n\n\n\n

5. Policarbonato e resine PPE modificate: confronto tra le principali caratteristiche e le principali applicazioni<\/h2>\n\n\n\n

Oltre al policarbonato, la categoria dei tecnopolimeri amorfi comprende:Resina PPE modificata\u3002 In questa sezione, confronteremo brevemente le caratteristiche principali di queste due famiglie di materiali e descriveremo le diverse modalit\u00e0 di utilizzo.<\/p>\n\n\n\n

 <\/th>policarbonato<\/th>Miglioramento dei dispositivi di protezione individuale<\/th><\/tr>
Peso specifico\/perdita di peso<\/th>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td><\/tr>
Basso assorbimento d'acqua<\/th>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td><\/tr>
Resistenza all'idrolisi<\/th>\uff0b\uff0b\uff0b<\/td>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td><\/tr>
Ritardante di fiamma<\/th>+++++ (a seconda del livello di istruzione)<\/td><\/tr>
Propriet\u00e0 di stampaggio<\/th>+++++ (a seconda del livello di istruzione)<\/td><\/tr>
Propriet\u00e0 elettriche<\/th>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td><\/tr>
tolleranza al calore<\/th>+++++ (a seconda del livello di istruzione)<\/td><\/tr>
Propriet\u00e0 ottiche<\/th>trasparenza<\/td>opaco<\/td><\/tr>
Colorazione\/decolorazione<\/th>Pu\u00f2 essere colorato<\/td>Pu\u00f2 verificarsi una colorazione, ma anche una decolorazione gialla.<\/td><\/tr>
Resistenza agli urti<\/th>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td>\uff0b\uff0b\uff0b<\/td><\/tr>
Resistente agli acidi e agli alcali<\/th>\uff0b\uff0b\uff0b<\/td>\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b\uff0b<\/td><\/tr>
Resistente ai solventi organici<\/th>\uff0b\uff0b<\/td>\uff0b\uff0b<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

Tabella: Propriet\u00e0 del policarbonato e delle resine PPE modificate<\/p>\n\n\n\n

Applicazione del policarbonato<\/p>\n\n\n\n

Poich\u00e9 il policarbonato \u00e8 trasparente e pu\u00f2 essere colorato, \u00e8 ampiamente utilizzato nei componenti ottici e nelle parti che influenzano l'aspetto dei prodotti. Il policarbonato \u00e8 particolarmente adatto per le applicazioni che richiedono trasparenza ed elevata resistenza agli urti ed \u00e8 spesso utilizzato per componenti automobilistici e ottici che richiedono un'elevata resistenza al calore.<\/p>\n\n\n\n

Applicazione delle resine PPE modificate<\/p>\n\n\n\n

Le resine PPE modificate sono utilizzate in una variet\u00e0 di applicazioni grazie alle loro propriet\u00e0 vantaggiose, tra cui il basso peso specifico (che contribuisce a ridurre il peso), la resistenza all'idrolisi, la resistenza chimica, le buone propriet\u00e0 elettriche e l'elevata precisione dimensionale. Esempi di tali applicazioni sono i componenti periferici per i sistemi di batterie agli ioni di litio, i connettori per i generatori solari, i prodotti necessari per i sistemi di comunicazione 5G e altre applicazioni che sono onnipresenti nel mondo moderno, anche se possono non essere evidenti nella vita quotidiana.<\/p>\n\n\n\n

6. Metodo di lavorazione<\/h2>\n\n\n\n

Poich\u00e9 il policarbonato \u00e8 spesso utilizzato in settori che richiedono un'elevata precisione dimensionale e una bassa distorsione della forma, aiuta il materiale a fluire nello stampaggio a iniezioneIl metodo di attrezzaggio e la tecnologia per migliorare le propriet\u00e0 di trasferimento superficiale del corpo stampato sono al centro di un continuo lavoro di sviluppo. Un esempio \u00e8 la tecnica di stampaggio a compressione a iniezione sviluppata per i dischi ottici, in cui la cavit\u00e0 viene allargata durante il riempimento del materiale, consentendo alla resina fusa di fluire pi\u00f9 facilmente e tornando poi allo spessore originale per garantire un trasferimento superficiale di alta precisione. Un altro esempio \u00e8 lo sviluppo di trattamenti di cementazione per componenti automobilistici che richiedono un'elevata resistenza ai danni da usura.<\/p>\n\n\n\n

7. Considerazioni pratiche relative all'utilizzo del policarbonato<\/h2>\n\n\n\n

L'elevata viscosit\u00e0 di fusione del policarbonato richiede alcune regole speciali per lo stampo e il processo di stampaggio, altrimenti il prodotto stampato potrebbe presentare difetti, distorsioni della forma o crepe.<\/p>\n\n\n\n

La resistenza chimica del policarbonato, pur essendo relativamente elevata nei materiali trasparenti, \u00e8 in ultima analisi limitata dalla sua struttura amorfa e dai legami carbonatici, per cui le condizioni di stampaggio devono essere attentamente regolate per ridurre al minimo la distorsione della forma. Occorre inoltre prestare attenzione a evitare l'adesione di lubrificanti per macchine durante la fase di lavorazione e selezionare un agente distaccante che garantisca effetti residui minimi. Allo stesso modo, quando si utilizzano prodotti in policarbonato stampato, \u00e8 necessario prestare attenzione alla scelta di spray e prodotti per la pulizia per evitare effetti collaterali negativi.<\/p>\n\n\n\n

8. Policarbonato e sostenibilit\u00e0 ambientale<\/h2>\n\n\n\n

Come nel verso 2\u2033Produzione di policarbonato \u201dCome discusso, Asahi Kasei ha sviluppato un processo pratico senza fosgene che utilizza la CO\u00a02<\/sub>e EO come ingrediente per la produzione di policarbonato. Il processo non utilizza fosgene, un gas altamente tossico, o cloruro di metilene, un sospetto cancerogeno, ed \u00e8 stato progettato tenendo conto della sicurezza; la sua tecnologia \u00e8 stata concessa in licenza ai produttori di PC di tutto il mondo.<\/p>\n\n\n\n

Asahi Kasei offre anche gradi di policarbonato basati su un approccio di equilibrio di massa per la compatibilit\u00e0 con la biomassa. Sebbene l'ingrediente BPA utilizzato per produrre il policarbonato sia prodotto dal fenolo, questi metodi utilizzano sostanze derivate da componenti della biomassa per produrre il fenolo.<\/p>\n\n\n\n

Il metodo principale di riciclaggio del policarbonato \u00e8 il riciclaggio dei materiali, in cui i materiali di resina usati vengono macinati in polvere, fusi e rimodellati. Questo metodo \u00e8 particolarmente utile per articoli come i dischi di seconda mano, che tendono ad essere di alta qualit\u00e0 e relativamente facili da aggregare in grandi quantit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Colonna: Fusione di plastiche cristalline e amorfe<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Quando un materiale plastico amorfo si scioglie riscaldandolo al di sopra di una certa temperatura, le molecole adiacenti all'interno della plastica possono muoversi liberamente nel materiale. La temperatura a cui avviene questo fenomeno \u00e8 chiamata temperatura di transizione vetrosa, indicata con il simbolo Tg; quando la temperatura \u00e8 superiore a Tg, il materiale inizia a mostrare fluidit\u00e0. La temperatura di transizione vetrosa del policarbonato \u00e8 Tg~150\u00b0C.<\/p>\n\n\n\n

La fusione delle plastiche cristalline \u00e8 leggermente pi\u00f9 complicata. Osservando la microstruttura delle plastiche cristalline, si pu\u00f2 notare che la regione amorfa coesiste con quella cristallina e, a temperature pi\u00f9 elevate, le molecole della regione amorfa iniziano a muoversi per prime, mentre le molecole della regione cristallina sono legate da forti forze intermolecolari e non possono muoversi, quindi continuano a esistere allo stato solido. Quando la temperatura aumenta ulteriormente, anche le molecole della regione cristallina iniziano a muoversi liberamente e il materiale inizia a mostrare fluidit\u00e0. La temperatura alla quale le molecole della regione amorfa iniziano a muoversi liberamente \u00e8 chiamata temperatura di transizione vetrosa (Tg), lo stesso termine usato per le plastiche amorfe. Al contrario, la temperatura alla quale le molecole nella regione di cristallizzazione iniziano a muoversi liberamente \u00e8 nota come punto di fusione ed \u00e8 indicata come Tm.<\/p>\n\n\n\n

Le plastiche cristalline esistono allo stato vetroso a temperature inferiori a Tg, mentre tra Tg e Tm esistono allo stato gommoso. Sebbene le plastiche vetrose e gommose siano entrambe solide, vi sono differenze significative nelle loro propriet\u00e0: il comportamento molecolare nel primo stato ricorda le propriet\u00e0 familiari del vetro nella vita quotidiana, mentre il comportamento molecolare nel secondo stato ricorda uno dei comportamenti della gomma, spiegando cos\u00ec la scelta del termine. Inutile dire che per le plastiche amorfe non esistono analoghi allo stato di gomma. La relazione tra temperatura e stato plastico \u00e8 mostrata nella Figura 7.<\/p>\n\n\n\n

\"Figura
Figura 6: Punto di fusione e temperatura di transizione vetrosa<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\"Figura<\/figure>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Polycarbonate (PC) is a class of amorphous general-purpose engineering plastics, and it is also the only transparent material among all kinds of general-purpose engineering plastics. PC resin is a general term that refers to a polymer in which monomers are linked together by carbonate groups through carbonate bonds. Polycarbonate’s excellent impact resistance, transparency, heat resistance […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":16070,"comment_status":"closed","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-16524","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-news"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/16524","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=16524"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/16524\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media\/16070"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=16524"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=16524"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tononplastics.com\/it\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=16524"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}