Policarbonato

El policarbonato (PC) es un grupo de termoplásticos fácil de trabajar, moldear y termoformar, y son utilizados ampliamente en la manufactura moderna. El nombre "policarbonato" se basa en que se trata de polímeros que presentan grupos funcionales unidos por grupos carbonato en una larga cadena molecular.

También el monóxido de carbono fue usado para sintetizar carbonatos a escala industrial y producir difenil carbonato, que luego se esterifica con un derivado difenólico para obtener carbonatos poliaromáticos.

Teniendo en cuenta la síntesis al grupo carbonato, se puede dividir a los policarbonatos en carbonatos poliaromáticos y carbonatos polialifáticos. Estos últimos son producto de la reacción del dióxido de carbono con epóxidos. Teniendo en cuenta que la estabilidad termodinámica del dióxido de carbono, se requiere usar catalizadores.

Propiedades

• Densidad: 1,20 g/cm³
• Rango de temperatura de uso: -100 °C a +135 °C
• Punto de fusión: apróx. 250 °C
• Índice de refracción: 1,585 ± 0,001
• Índice de transmisión lumínica: 90% ± 1%
• Combustibilidad limitada.

Propiedades Eléctricas

• Constante dieléctrica a 1 MHz 2,9
• Factor de Disipación a 1 MHz 0,01
• Resistencia Dieléctrica 15 - 67 kV/mm
• Resistividad Superficial 10¹⁵ Ω·m
• Resistividad de Volumen 10¹⁴ - 10¹⁶ Ω/cm³

Propiedades Mecánicas

• Alargamiento a la Rotura 100-150 %
• Coeficiente de Fricción 0,31
• Dureza - Rockwell M70
• Módulo de Tracción 2,3 - 2,4 GPa
• Relación de Poisson 0,37
• Resistencia a la Abrasión - ASTM D1044: 10-15 mg/1000 ciclos
• Resistencia a la Compresión >80 MPa
• Resistencia a la Tracción 55-75 MPa
• Resistencia al Imrayospacto Izod 600-850 J/m
• Tensión de Fluencia / Limite Elástico 65 MPa
• Se raya muy fácilmente y no tiene fácil reparación a diferencia del metacrilato.

Propiedades Físicas

• Absorción de Agua - Equilibrio 0,35 %
• Absorción de Agua - en 24 horas 0,1 %
• Densidad 1,20 g/cm³
• Índice de refracción 1,584 - 1,586
• Índice de Oxígeno Límite 5 - 27 %
• Inflamabilidad V0-V2
• Número Abbe 34,0 o
• Resistencia a los rayos ultra-violetas muy reducida.

Propiedades Térmicas

• Calor Específico: aprox. 1200 J/( K· kg)
• Coeficiente de Expansión Térmica: 65×10⁻⁶ - 70×10⁻⁶ K^-1
• Conductividad Térmica a 23 °C: 0,19-0,22 [[Vatio
• Temperatura Máxima de Utilización: 115 - 130 °C
• Temperatura Mínima de Utilización: -135 °Ca
• Temperatura de deflexión en Caliente - 0,45 MPa: 140 °C((
• Temperatura de deflexión en Caliente - 1,8 MPa: 128 - 138 °C

Síntesis

El principal material policarbonato se produce mediante la reacción de bisfenol A (BPA) y fosgeno. La reacción global se puede escribir como sigue:

El primer paso de la síntesis implica el tratamiento de bisfenol A con hidróxido de sodio, que deprotona los grupos hidroxilo (-OH) de los bisfenol A.

(HOC₆H₄)₂CMe₂ + 2 NaOH → (NaOC₆H₄)₂CMe₂ + 2 H₂O

El difenóxido ((NAOC₆H₄)₂CMe₂) reacciona con fosgeno para dar un cloroformiato, que posteriormente es atacado por otro fenóxido. La reacción neta del difenóxido es:

(NaOC₆H₄)₂CMe₂ + COCl₂ → 1/n [OC(OC₆H₄)₂CMe₂]_n + 2 NaCl

De esta manera, aproximadamente mil millones de kilogramos de policarbonato se producen anualmente. Muchos otros dioles se han probado en lugar de bisfenol A; por ejemplo, El 1,1-bis (4-hidroxifenil)ciclohexano y la dihidroxibenzofenona. El ciclohexano se usa como un comonómero para reprimir la tendencia de cristalización del producto derivado del BPA. El tetrabromobisfenol A se utiliza para mejorar la resistencia al fuego.

Aplicaciones

CD hecho de policarbonato.

El policarbonato empieza a ser muy común tanto en los hogares como en la industria o en la arquitectura por sus tres principales cualidades: gran resistencia a los impactos, a la temperatura (125°C), así como a su transparencia. El policarbonato viene siendo usado en una gran variedad de campos:

• Alimenticia : bidones o garrafones para agua mineral.
• Arquitectura : cubiertas y cerramientos verticales en naves industriales y pabellones. Especialmente usada su versión de policarbonato celular o paneles.
• Agricultura : cubiertas de invernaderos, preferido por ser mas resistente que el nylon y mas barato que el vidrio.
• Juguetes: juguetes de alta resistencia sobre todo para niños de corta edad.
• Óptica: usado para crear lentes para todo tipo de gafas (Calidades especiales de alta calidad óptica).
• Electrónica: se utilizan como materia prima para CD, DVD (para las gamas de calidades ópticas más altas se emplea PMMA) y algunos componentes de los ordenadores.
• Seguridad: cristales antibalas y escudos anti-disturbios de la policía.
• Maquinaria: ventanas y protecciones industriales en todo tipo de maquinaria.
• Automoción: piezas en vehículos y ventanas irrompibles y antirallado en coches de policía (calidad Saphir)
• Moldes de Pastelería: utilizados para la elaboración de bombones y figuras de chocolate. Se necesita una calidad especial apta para contacto alimentario. Normalmente se suele emplear PETG para esta aplicación.