Свойства поликарбоната: характеристики и применение материала
Современные производители предлагают широкий ассортимент материалов, которые могут использоваться в разных сферах деятельности и отличаться как техническими характеристиками, так и особенностями использования.
Среди синтетических полимеров особую популярность на протяжении последнего времени завоевывает поликарбонат, который является результатом нескольких этапов синтеза разных химических элементов. В процессе производства материал получает форму мелких гранул, которые в таком виде хранятся или транспортируются для дальнейшей обработки. Конечный продукт, который проходит дополнительные этапы переработки, делится на два вида: сотовый и монолитный. Он имеет отличные свойства и широко используется во многих сферах деятельности.
Схема ударопрочность
Характеристики поликарбоната
В результате завершения последнего этапа обработки карбоната получается аморфный термопластный материал определенной конструкции. Он обеспечивает на протяжении всего периода использования отличные тепловые и электрические, а также оптические свойства, практически не поддается механическому воздействию. Аналогичное сочетание данных свойств одновременно не имеют другие современные материалы. Среди основных особенностей данного продукта можно отметить:
- прозрачность;
- высокий уровень ударной вязкости независимо от температуры;
- широкая цветовая гамма;
- глянцевая поверхность;
- тепло- и огнестойкость.
Свойства
Сочетание таких характеристик обеспечивает отличный результат на протяжении всего эксплуатационного периода. При этом он имеет широкую сферу применения в разных областях.
Особенности производственного процесса
Отличные эксплуатационные характеристики и функциональность достигаются благодаря важным составляющим производственного процесса. Поликарбонат можно использовать в качестве сырья для изготовления полуфабрикатов или готовой продукции, которые имеют различное применение. Широкий спектр характеристик позволяет использовать данный материал в разных производственных отраслях, в том числе промышленной и сельскохозяйственной, в качестве достойной замены стекла или металла. В процессе переработки поликарбоната можно использовать различные технологии, например:
- литье под определенным давлением;
- процесс прессования;
- экструзию.
В зависимости от выбранного способа обработки материала можно регулировать его свойства и эксплуатационные особенности. На фото можно ознакомиться с внешним видом поликарбоната в результате разных типов переработки.
Основные виды поликарбоната
В зависимости от технологических особенностей и способов производства можно получить разные виды полимерной продукции. Их отличительными чертами являются физические свойства, сфера применения, уровень качества и индивидуальные особенности. На сегодняшний день можно выделить два основных вида материала:
- монолитный;
- сотовый.
В первом случае он изготавливается в виде прозрачного пластика, который пропускает свет. Для его производства используются специальные гранулы, обработка которых осуществляется путем экструзии или литья. Благодаря отличному сочетанию целого ряда свойств одновременно, он имеет широкую область применения.
Сотовый вид поликарбоната является пластиком, в котором есть пустоты с ребрами, имеющими высокий уровень жесткости. Для его производства предусматривается процесс плавления, в результате которого гранулы пропускаются через специальные формы под определенным давлением. Ребра жесткости в данной продукции всегда соответствуют направлению длины готового изделия.
Такие листы имеют хорошую пластичность и прочность, сохраняют свои характеристики при широком диапазоне температур и огнеустойчивы. Отличные характеристики позволяют использовать данную продукцию во многих строительных сферах деятельности и производстве.
Области использования материала
Вместе с отличными показателями прочности и надежности, полимерный материал имеет низкий показатель поглощения влаги, в результате чего его первоначальные размеры практически не изменяются. Это позволяет использовать его для производства электроизоляционных и конструкционных приборов, инструментов, в которых важна высокая точность, элементов электронной и бытовой техники.
Материал можно использовать в агрессивной среде, при этом обеспечивается максимальное сохранение первоначальных параметров и характеристик, как физических, так и химических. Данный материал может стать отличной альтернативой цветным металлам и сплавам, силикатному стеклу. В строительной сфере он также нашел широкое применение благодаря прекрасным характеристикам, которые сохраняются без изменений в процессе длительного периода эксплуатации.
Автор:
Антон Ермолов
Химические свойства поликарбоната | Все о поликарбонате Все о поликарбонате
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.
Планируете выращивать богатый урожай в любое время года? Тогда узнайте больше о теплицах из поликарбоната здесь http://moypolikarbonat.ru/teplitsyi-iz-polikarbonata-pryamougolnyie/, мы обсудим преимущества прямоугольных конструкций.
Чтобы конструкция прослужила долгие годы, важно изначально создать надежный фундамент под теплицу из поликарбоната своими руками, не стоит экономить на данном этапе строительства.
Читайте также и другой интересный материал:
♦ Рубрика: О материале.Сотовый поликарбонат — фото и размеры ячеистых поликарбонатных листов
Современное производство тоже не обошли новые технологии, в том числе и строительство. Производители стремятся заниматься выпуском таких стройматериалов, которые обладали бы так нужными людям свойствами — экологичностью, безопасностью, прочностью. Большое значение имеет простота монтажа, возможность применять материал для разных целей. Именно таким и является один из видов листового поликарбоната — сотовый, фото которого можно рассмотреть ниже. Особого слова заслуживают его характеристики, благодаря которым его называют уникальным материалом.
Свойства ячеистого полимера
В первую очередь — это особая структура полотен. По виду они очень похожи на соты в ульях, от этого и получили свое название — сотовые или ячеистые. Им свойственны следующие характеристики:
- Ударная сверхпрочность.
- Высокая термостойкость.
- Отличная огнестойкость.
- Маленький вес.
- Высокий звукоизоляционный показатель.
- Пластичность — из многокамерных, двухкамерных и однокамерных полотен сотового поликарбоната можно изготовить изделия любой формы.
- Низкая теплопроводность.
- Долговечность.
- Неплохая светопроницаемость, которая может достигать, в зависимости от толщины листов, от 75 до 86%.
- Прочность.
- Устойчивость к различного рода воздействиям. Имеются в виду химические, атмосферные и природные факторы.
Технические характеристики
Панели имеют свои размеры. Это касается толщины и длины, а по ширине размер сотового поликарбонатного листа согласно требованиям госта 11262 80 имеет стандартный показатель — 2,05 м. Обычно производители идут навстречу заказчикам и могут эти показатели изменить. На заводах, где изготавливают поликарбонатные листы, могут изменять и характеристики материала. Для этого достаточно по-разному комбинировать или изменять направление ребер. Причем — как горизонтальных, так и вертикальных.
На заметку: Чтобы точно определить, какие качества и свойства присущи конкретному листу, достаточно изучить их структуру.
Кроме того, на каждом полотне нанесен код. Это совокупность буквенных и цифровых символов. Осведомленному человеку достаточно их увидеть. Буква «R», на листах сотового поликарбоната указывает на количество горизонтальных ребер. О наличии диагональных ребер свидетельствует символ «X». Буква «S» утверждает, что профиль листов укреплен, для чего и были использованы синусоиды.
Сфера применения ячеистого поликарбоната
Далеко не каждому потребителю известно, что именно молекулярная масса напрямую влияет на свойства полимерного пластики, а значит — и на сферу его использования. То есть, именно некоторые характеристики определяют область применения полотен.
Например: каждому проектировщику хорошо известно, что теплопроводность материала — очень важный показатель. Особенно при выполнении отделочных работ. Теплопроводность плотен и их светопроницаемость зависит от размера по толщине ячеистого поликарбоната: чем выше эта цифра, тем больше удерживает материал тепло и меньше пропускает солнечный свет.
Это важно: Большое значение в популярности поликарбонатных листов имеет то, что они не распространяют огонь и не воспламеняются даже у открытого источника огня. Согласно европейским стандартам, поликарбонат входит в список В1.
То, что полотна не впитывают запахи, непроницаемы для микроорганизмов, масел, жиров, влаги важны для дизайнеров, которые занимаются оформлением и жилых и нежилых помещений.
Благодаря тому, что размеры сотового поликарбоната не изменяются даже от растягивающегося напряжения силой в 215 кг/кв. см, из листов можно изготавливать детали самых сложных форм.
Видео про сотовые полотна марки Polygal
Вреден ли поликарбонат для здоровья — вред поликарбонатных листов
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:
- Прозрачный строительный материал. В эту группу входят монолитные и сотовые листы различной толщины, длины и ширины. Кроме этого могут изготавливаться прозрачные блоки заданной конфигурации.
- 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.
- 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.
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Удобство и легкость при монтаже. Листы полимера легкие и гибкие. Их поднятие и установка не требуют значительных физических усилий, что предотвращает перенапряжение и травматизм.
- Водонепроницаемость и гидрофобные качества. Вода и снег не задерживаются на поверхности, быстро скатываясь вниз. Пластик не подвержен гниению и плесневению.
- Красота материала. Поликарбонату можно придать любой цвет и оттенок. Он может иметь любую степень прозрачности. Конструкции с его применением очень броские и нарядные.
- 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:
- Навесы. Они сооружаются на самыми различными объектами. Это может быть автостоянка, мангал, детская площадка или стол со скамьями.
- Козырьки. Данные сооружения устанавливаются над входными дверями и калитками, защищая их от осадков.
- Заборы и въездные ворота. Листы поликарбоната не создают глухой преграды, размывая изображения за ними.
- Крыши для торговых, спортивных и сельскохозяйственных сооружений, портов и вокзалов.
- Теплицы и парники личного и промышленного назначения.
- Перегородки и ограждения.
- Остекления стен и крыш зданий и сооружений.
- Декоративная противопульная защита.
- 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.
- Элементы для сувениров и украшений.
- 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.