Технологии изготовления поликарбоната

Благодаря универсальным техническим характеристикам, таким как легкость, прочность, коррозийная стойкость, поликарбонаты являются очень востребованным материалом в различных отраслях промышленности: в производстве автомобилей, электротехнической, электронной промышленности, в производстве предметов бытового потребления и т.д. Составляя серьезную конкуренцию металлу и стеклу, за счет увеличения потребления конструкционных материалов доля литого и сотового поликарбонатов на мировом рынке с каждым годом завоевывает все новые позиции.

Сотовый поликарбонат

Поликарбонат это материал, обладающий следующими свойствами: устойчив к морозам, способен выдержать кратковременный нагрев до 153 С, а также циклические перепады температур от +100 С до -253 С.

Производство поликарбоната - сложный технологический процесс, в основе которого лежит использование двухатомного фенола и угольной кислоты.

Поликарбонат является линейным полиэфиром этих двух составляющих компонентов. В зависимости от природы, поликарбонаты разделяются на алифатические, жирноароматические и ароматические. Практическое значение имеет лишь ароматический поликарбонат. Поликарбонаты относятся к разряду аморфных, инженерных пластиков, а изготовленные на их основе композиции - к специальным полимерам.

Достоинства поликарбоната

Схема структур сотового поликарбоната

Схема структур сотового поликарбоната.

Широкий диапазон использования литого и сотового поликарбоната обусловлен универсальными термическими, оптическими и механическими свойствами данного материала. Так, поликарбонат обладает высокой прочностью и жесткостью в сочетании с довольно высокой стойкостью к различным ударным воздействиям, в том числе и при повышенной или пониженной температуре.

Поликарбонат - морозостойкий, оптически прозрачный материал, способный выдерживать кратковременный нагрев до 153 С и циклические перепады температур от +100 С до -253 С. Поликарбонат устойчив к агрессивному воздействию окислителей, растворов солей, кислот, но не обладает устойчивостью к действию щелочей, органических растворителей и концентрированных кислот.

Современные технологии изготовления поликарбоната

Процесс создания поликарбоната базируется на использовании одной из следующих технологий: поликонденсации, переэтерификации или межфазной поликонденсации.

Поликонденсация - это метод синтеза полимеров, базирующийся на реакциях замещения мономеров и/или олигомеров, которые, взаимодействуя между собой, образовывают побочные низкомолекулярные соединения.

Переэтерификация диарилкарбонатов проводится с ароматическими диоксисоединениями (так называемый нефосгенный способ). В качестве диоксисоединения выступает 2,2-бис-(4-оксифенил) пропан (диан, бисфенол А).

В промышленном производстве поликарбоната в настоящее время используется способ, базирующийся на межфазной поликонденсации. Согласно данному методу производится взаимодействие динатриевой соли бисфенола А с фосгеном в присутствии оснований. Протекающие при взаимодействии процессы практически необратимы. Данная технология используется для производства 80% поликарбоната в мире.

Наша отечественная технология также применяет метод межфазной поликонденсации фосгена с бисфенолом А. Очевидными недостатками данного метода является высокая токсичность реагента, склонность к образованию побочных продуктов и необходимость последующей очистки образующегося полимера от изначально применяемых реагентов и побочных компонентов.

Схема устройства оптического поликарбоната

Схема устройства оптического поликарбоната.

Производство полимеров на основе новейших технологий ориентировано на нефосгенный метод выпуска, который базируется на процессах взаимодействия диметилового эфира угольной кислоты (ДМУК) и дифенилолпропана. Подобное решение позволяет перевести технологическую процедуру получения ПК из фазы жидкого состояния в расплав, исключить экологически опасный фосген и существенно увеличить объемы производства.

Бесфосгенный метод по всем параметрам, кроме энергетических расходов, превосходит традиционные технологии. Но пока и он не лишен некоторых недостатков, в число которых входит побочное выделение анизола, не имеющего на данном этапе полезного применения в том объеме, который образуется в ходе нефосгенной реакции. Мировое потребление анизола в настоящее время составляет до 7 тыс. тонн, поэтому излишки материала отправляются на сжигание. Еще одним существенным минусом нефосгенной технологии является невозможность получения ряда марок поликарбоната - высокомолекулярного поликарбоната и сополимеров на основе поликарбоната.

Поликарбонатный гранулят, как известно, является основой для производства листов поликарбоната, в число которых входит и сотовый поликарбонат. Этот материал представляет собой листы ячеистой структуры, выполненные из полимера в виде сот, которые состоят из двух слоев, соединенных посредством внутренних ребер жесткости между собой. Сотовый поликарбонат - легкий, устойчивый к коррозийным процессам, ударопрочный материал с хорошими теплоизоляционными и светопрозрачными свойствами.

На рынке, помимо обычного сотового поликарбоната, можно встретить и более долговечный его аналог - полимер, покрытый специальным защитным слоем, устойчивым к ультрафиолетовому излучению. Благодаря своим универсальным свойствам сотовый поликарбонат очень востребован в строительстве и сельском хозяйстве. В зависимости от толщины, он выступает в качестве прекрасного материала для оборудования навесов, арок, крыш, витрин, перегородок, бассейнов, теплиц, балконов, автобусных остановок, вокзалов, стадионов и т.д., поэтому в число целевых потребителей материала входят автостоянки, муниципалитет, рекламные и дизайнерские компании, АЗС, подрядчики, тепличные хозяйства и сельскохозяйственные предприятия.

Изготовление сотового поликарбоната

Для производства сотового поликарбоната используются поликарбонатные гранулы. Изготовление материала включает в себя прохождение гранулами цикла определенных технологических процессов. Производство сотового поликарбоната предполагает наличие:

Схема воздействия солнечных лучей на поликарбонат

Схема воздействия солнечных лучей на поликарбонат.

  • гранул поликарбоната;
  • специализированного оборудования;
  • специальных химических добавок.

Вначале закупается поликарбонатный гранулят. Стоит учитывать, что, в зависимости от цвета гранул (которые могут быть белыми, цветными и прозрачными), в конечном итоге получится материал определенной цветовой гаммы. Поэтому при покупке стоит обращать внимание на цвет сырья.

После взвешивания, сортировки, очистки от пыли для производства листов гранулы поступают на плавление.

В камере плавления гранулы переходят из твердого состояния в жидкое, к ним добавляются специальные компоненты, способствующие улучшению характеристики будущего материала. В конечном итоге образуется однородная смешанная масса.

Далее начинается процесс экструзии, в ходе которого бесформенная масса преобразуется в нужную структуру, монолитную или сотовую. Помимо основного процесса экструзии, поликарбонатная масса одновременно подвергается соэкструзии тонкой пленкой, поглощающей ультрафиолетовое излучение, что способствует сохранению превосходной прочности материала.

На следующем этапе прозрачный или цветной сотовый поликарбонат в виде тонких пластин, скрепленных между собой прочными ребрами жесткости, подается на конвейер.

После остывания пластины поликарбоната нарезаются на нужные размеры, складируются и в многослойных, защищенных от проникновения влаги мешках поступают на хранение.

Thanks to a universal technical characteristics such as lightness, strength, corrosion resistance, polycarbonates are very popular material in various industries: in the manufacture of automobiles, electrical and electronic industry, in the production of items of domestic consumption, etc. Constituting a serious competition to the metal and glass, due to increased consumption of construction materials and the proportion of the cast of cellular polycarbonate in the global market is gaining new positions every year.

polycarbonate

Polycarbonate is the material with the following properties: resistant to frost, can withstand short-term heating to 153 ? C, as well as cyclic changes in temperature from 100 ? C to + -253 S.

Production of polycarbonate - a complicated process, which is based on the use of dihydric phenol and carbonic acid.

Polycarbonate is a linear polyester of the two constituents. Depending on the nature, divided into aliphatic polycarbonates, aliphatic-aromatic and aromatic. Practical matters is an aromatic polycarbonate. Polycarbonates are classified as amorphous engineering plastics, and manufactured on the basis of their composition - to special polymers.

polycarbonate Advantages

Driving polycarbonate structures

Driving polycarbonate structures.

A wide range of use of molded polycarbonate and is caused universal thermal, optical and mechanical properties of the material. For example, polycarbonate has a high strength and stiffness in combination with relatively high impact resistance to various effects, including at elevated or reduced temperature.

Polycarbonate - cold-resistant, optically transparent material capable of withstanding short-term heating to 153 S and cyclic changes in temperature from 100 ? C to + -253 S. Polycarbonate is resistant to aggressive oxidizing agents, salt solutions, acids, but is resistant to alkalis, organic solvents and strong acids.

Modern polycarbonate production technology

The process of creating a polycarbonate based on using one of the following techniques: condensation, transesterification or interfacial polycondensation.

Polycondensation - a polymer synthesis method based on substitution reactions of the monomers and / or oligomers, which interact with each other, form a side of low molecular weight compounds.

The transesterification of diaryl carbonates is carried out with aromatic dihydroxy (called nefosgenny method). As appears dihydroxy 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (Dian, bisphenol A).

In the industrial production of the polycarbonate used in the present method based on the interfacial polycondensation. In this method the interaction produced disodium salt of bisphenol A with phosgene in the presence of bases. Leaking the interaction processes virtually irreversible. This technology is used to produce 80% of the world polycarbonate.

Our domestic technology also uses the method of interfacial polycondensation of phosgene with bisphenol A. The obvious drawbacks of this method is the high toxicity of the reagent, the tendency to the formation of by-products and the need for subsequent purification of the resulting polymer originally applied reagents and secondary components.

Driving device optical polycarbonate

Driving device optical polycarbonate.

Polymer production based on the latest technologies focused on nefosgenny release method, which is based on the processes of interaction of dimethyl ester of carbonic acid (DMUK) and diphenylolpropane. This solution allows you to transfer the technological procedure of obtaining a PC from liquid phase into the melt, eliminate environmentally hazardous phosgene and greatly increase production.

Phosgene method in all respects, except for the energy cost is superior to traditional technologies. But as long as he is not without some drawbacks, which include side-selection anisole, not having, at this stage of useful applications to the extent that is formed during the reaction nefosgennoy. Anisole World consumption is currently up to 7 th. Tons, so the excess material is sent for incineration. Another significant disadvantage nefosgennoy technology is the inability to obtain a number of grades of polycarbonate - high molecular weight polycarbonate and polycarbonate copolymers.

The polycarbonate granules is known, is the basis for the production of polycarbonate sheets, which include and polycarbonate. This sheet material is a honeycomb structure made of a polymer in the form of honeycombs, which consist of two layers connected by internal stiffeners interconnected. Polycarbonate - a lightweight, resistant to corrosive processes, impact resistant material with good thermal insulation and translucent properties.

In the market, in addition to conventional polycarbonate, you can find more durable and its counterpart - the polymer is coated with a special protective layer, UV resistant. Thanks to its versatile properties polycarbonate in great demand in the construction and agriculture. Depending on the thickness, it acts as an excellent material for canopies equipment, arches, roofs, windows, walls, swimming pools, greenhouses, balconies, bus stops, train stations, stadiums, etc., so the number of target consumers of the material include a car park, municipality, advertising and design companies, gas stations, contractors, greenhouses and farms.

Production of polycarbonate

For the production of polycarbonate used polycarbonate granules. Production of the material comprises granules passing certain cycle processes. polycarbonate production presupposes the existence of:

Driving sunlight on the polycarbonate

Driving sunlight on the polycarbonate.

  • polycarbonate granules;
  • specialized equipment;
  • special chemical additives.

Initially purchased polycarbonate granules. It should be borne in mind that, depending on the color of the granules (which may be white, colored and transparent), will ultimately material specific colors. So when you buy should pay attention to the color of raw materials.

After weighing, sorting, dust removal for the production of sheets of pellets fed to the melting.

The melting chamber granules move from solid to liquid, they added special ingredients to help improve the characteristics of the material of the future. In the end, a homogeneous blended mass.

Then begins the process of extrusion, during which the shapeless mass is converted into the desired structure or a monolithic honeycomb. In addition to the basic extrusion process, the polycarbonate is subjected to mass simultaneously coextruding a thin film that absorbs ultraviolet rays, which helps preserve the excellent material strength.

The next step is transparent or colored polycarbonate in the form of thin plates, held together by strong ribs, served on a conveyor.

After cooling, polycarbonate plates cut into the desired size, and are stored in the multi-layer, protected against the ingress of moisture bags come in storage.

Завдяки універсальним технічним характеристикам, таким як легкість, міцність, корозійна стійкість, полікарбонати є дуже затребуваним матеріалом у різних галузях промисловості: у виробництві автомобілів, електротехнічної, електронної промисловості, у виробництві предметів побутового вжитку і т.д. Складаючи серйозну конкуренцію металу і скла, за рахунок збільшення споживання конструкційних матеріалів частка литого і стільникового поликарбонатов на світовому ринку з кожним роком завойовує все нові позиції.

стільниковий полікарбонат

Полікарбонат це матеріал, що володіє наступними властивостями: стійкий до морозів, здатний витримати короткочасний нагрів до 153 ° С, а також циклічні перепади температур від + 100С до -253 С.

Виробництво полікарбонату - складний технологічний процес, в основі якого лежить використання двухатомного фенолу і вугільної кислоти.

Полікарбонат є лінійним поліефіром цих двох складових компонентів. Залежно від природи, полікарбонати поділяються на аліфатичні, жірноароматічеськимі і ароматичні. Практичне значення має лише ароматичний полікарбонат. Полікарбонати відносяться до розряду аморфних, інженерних пластиків, а виготовлені на їх основі композиції - до спеціальних полімерів.

переваги полікарбонату

Схема структур стільникового полікарбонату

Схема структур стільникового полікарбонату.

Широкий діапазон використання литого і стільникового полікарбонату обумовлений універсальними термічними, оптичними та механічними властивостями даного матеріалу. Так, полікарбонат має високу міцність і твердість у поєднанні з досить високою стійкістю до різних ударних впливів, в тому числі і при високій або низькій температурі.

Полікарбонат - морозостійкий, оптично прозорий матеріал, здатний витримувати короткочасний нагрів до 153 С і циклічні перепади температур від + 100С до -253 С. Полікарбонат стійкий до агресивного впливу окислювачів, розчинів солей, кислот, але не має стійкість до дії лугів, органічних розчинників і концентрованих кислот.

Сучасні технології виготовлення полікарбонату

Процес створення полікарбонату базується на використанні однієї з наступних технологій: поліконденсації, переетерифікації або міжфазної поліконденсації.

Поліконденсація - це метод синтезу полімерів, що базується на реакціях заміщення мономерів і / або олігомерів, які, взаємодіючи між собою, утворюють побічні низькомолекулярні сполуки.

Переетерифікація діарілкарбонатов проводиться з ароматичними діоксісоедіненія (так званий нефосгенний спосіб). Як діоксісоедіненія виступає 2,2-біс- (4-оксифеніл) пропан (диан, бісфенол А).

У промисловому виробництві полікарбонату в даний час використовується спосіб, який базується на міжфазної поліконденсації. Відповідно до даного методу проводиться взаємодія динатриевой солі бісфенолу А з фосгеном в присутності підстав. Протікають при взаємодії процеси практично незворотні. Дана технологія використовується для виробництва 80% полікарбонату в світі.

Наша вітчизняна технологія також застосовує метод міжфазної поліконденсації фосгену з бісфенолом А. Очевидними недоліками даного методу є висока токсичність реагенту, схильність до утворення побічних продуктів і необхідність подальшого очищення утворюється полімеру від самого початку реагентів і побічних компонентів.

Схема пристрою оптичного полікарбонату

Схема пристрою оптичного полікарбонату.

Виробництво полімерів на основі новітніх технологій орієнтоване на нефосгенний метод випуску, який базується на процесах взаємодії диметилового ефіру вугільної кислоти (ДМУК) і дифенилолпропана. Подібне рішення дозволяє перевести технологічну процедуру отримання ПК з фази рідкого стану в розплав, виключити екологічно небезпечний фосген і суттєво збільшити обсяги виробництва.

Бесфосгенний метод по всіх параметрах, окрім енергетичних витрат, перевершує традиційні технології. Але поки і він не позбавлений деяких недоліків, в число яких входить побічна виділення анизола, що не має на даному етапі корисного застосування в тому обсязі, який утворюється в ході нефосгенной реакції. Світове споживання анизола в даний час складає до 7 тис. Тонн, тому надлишки матеріалу відправляються на спалювання. Ще одним істотним мінусом нефосгенной технології є неможливість отримання ряду марок полікарбонату - високомолекулярного полікарбонату і сополімерів на основі полікарбонату.

Полікарбонатний гранулят, як відомо, є основою для виробництва листів полікарбонату, в число яких входить і стільниковий полікарбонат. Цей матеріал являє собою листи пористої структури, виконані з полімеру у вигляді сот, які складаються з двох шарів, з'єднаних за допомогою внутрішніх ребер жорсткості між собою. Стільниковий полікарбонат - легкий, стійкий до корозійних процесів, ударостійкий матеріал з хорошими теплоізоляційними і світлопрозорими властивостями.

На ринку, крім звичайного стільникового полікарбонату, можна зустріти і більш довговічний його аналог - полімер, покритий спеціальним захисним шаром, стійким до ультрафіолетового випромінювання. Завдяки своїм універсальним властивостям стільниковий полікарбонат дуже затребуваний в будівництві та сільському господарстві. Залежно від товщини, він виступає в якості прекрасного матеріалу для обладнання навісів, арок, дахів, вітрин, перегородок, басейнів, теплиць, балконів, автобусних зупинок, вокзалів, стадіонів і т.д., тому в число цільових споживачів матеріалу входять автостоянки, муніципалітет, рекламні та дизайнерські компанії, АЗС, підрядники, тепличні господарства та сільськогосподарські підприємства.

Виготовлення стільникового полікарбонату

Для виробництва стільникового полікарбонату використовуються полікарбонатні гранули. Виготовлення матеріалу включає в себе проходження гранулами циклу певних технологічних процесів. Виробництво стільникового полікарбонату передбачає наявність:

Схема впливу сонячних променів на полікарбонат

Схема впливу сонячних променів на полікарбонат.

  • гранул полікарбонату;
  • спеціалізованого обладнання;
  • спеціальних хімічних добавок.

Спочатку закуповується полікарбонатний гранулят. Варто враховувати, що, в залежності від кольору гранул (які можуть бути білими, кольоровими і прозорими), в кінцевому підсумку вийде матеріал певної колірної гами. Тому при покупці варто звертати увагу на колір сировини.

Після зважування, сортування, очищення від пилу для виробництва листів гранули надходять на плавлення.

У камері плавлення гранули переходять з твердого стану в рідке, до них додаються спеціальні компоненти, що сприяють поліпшенню характеристики майбутнього матеріалу. В кінцевому підсумку утвориться однорідна змішана маса.

Далі починається процес екструзії, в ході якого безформна маса перетворюється в потрібну структуру, монолітну або стільниковий. Крім основного процесу екструзії, полікарбонатна маса одночасно піддається соекструзії тонкою плівкою, що поглинає ультрафіолетове випромінювання, що сприяє збереженню чудовою міцності матеріалу.

На наступному етапі прозорий або кольоровий стільниковий полікарбонат у вигляді тонких пластин, скріплених між собою міцними ребрами жорсткості, подається на конвеєр.

Після охолодження пластини полікарбонату нарізаються на потрібні розміри, складуються і в багатошарових, захищених від проникнення вологи мішках надходять на зберігання.


» » » Технологии изготовления поликарбоната