Поликарбонат (съкратено компютър)

Поликарбонатът (компютър) е линейна термопластична инженерна пластмаса, съдържаща карбонатни групи. След индустриализацията си през 50-те години на миналия век, той се превърна в незаменим ключов материал във висок клас производството, благодарение на отличната си прозрачност, устойчивост на удар и топлина. От прозрачни компоненти в аерокосмическата индустрия до ежедневни лещи за очила, от бебешки шишета до бронирано стъкло, компютър демонстрира незаменими предимства в много области със своите уникални всеобхватни характеристики, като същевременно непрекъснато разширява границите на приложението си в екологичните иновации и технологичните подобрения.

1. Молекулярна структура и основни характеристики

Превъзходството на компютър се крие в неговата уникална молекулярна верижна структура. Бензеновият пръстен и карбонатните групи, съдържащи се в повтарящите се единици, образуват твърд и гъвкав молекулярен скелет: бензеновият пръстен придава на материала твърдост и устойчивост на топлина, докато етерните връзки в карбонатните групи осигуряват известна степен на гъвкавост. Тази структура позволява на компютър да поддържа висока якост, като същевременно има отлична удароустойчивост.

Отлични механични свойства

Удароустойчивостта на компютър е най-значимата му характеристика, с якост на удар при прорез до 60-80 кДж/m², което е 250 пъти повече от обикновеното стъкло и 30 пъти повече от ПММА. Той може да запази над 70% от удароустойчивостта си при -40 ℃, което го прави широко използван в сценарии, изискващи удароустойчивост. Якостта му на опън е 60-70 МПа, модулът на огъване е 2200-2400 МПа, а твърдостта му е по-добра от тази на повечето обикновени пластмаси, което може да отговори на механичните изисквания на структурните компоненти. Износоустойчивостта на компютър обаче е ниска, а коефициентът на триене е висок (0,3-0,4), което трябва да се подобри чрез добавяне на смазочни материали или смесване с ПТФЕ.

Предимства в оптичните и термичните характеристики

компютър има отлична прозрачност, с пропускливост на светлина до 89% -90%, мътност по-малка от 1%, близка до ПММА и стъкло, и ниска пропускливост за ултравиолетови лъчи (почти никаква пропускливост под 300 нм), което го прави подходящ за производство на слънцезащитни лещи и прозрачни компоненти за външна употреба. Температурата му на топлинно изкривяване (HDT, 1.82MPa) е 130-140 ℃, а температурата му на непрекъсната употреба е 120-130 ℃. Може да се използва за кратък период от време при температура на вряща вода, което е по-добро от материали като ABS и П.С.. компютър има нисък коефициент на линейно разширение (6-7 × 10 ⁻⁵/℃), добра размерна стабилност и е подходящ за производство на прецизни компоненти.

Химични и технологични характеристики

компютър има добра поносимост към вода, разредени киселини и солеви разтвори, но може да бъде корозиран от органични разтворители като кетони, естери и ароматни въглеводороди. Неговите обработваеми характеристики са специални, с висок вискозитет на стопилката, изискващ формоване при високи температури (260-300 ℃) и налягания, и силно абсорбиране на влага (равновесна степен на абсорбция на вода от 0,3%). Преди обработката трябва да бъде строго изсушен (съдържание на влага ≤ 0,005%), в противен случай могат да се появят дефекти като мехурчета и сребърни проводници. компютър може да се формова чрез шприцване, екструдиране, формоване чрез раздуване и други процеси, подходящи за производство на прозрачни продукти със сложни форми. Степента на свиване при формоване обаче е ниска (0,5% -0,7%) и е необходим прецизен контрол на температурата на формата, за да се намали вътрешното напрежение.

2. Производствен процес и източници на суровини

Производственият процес на поликарбонат е сложен и е свързан с високи технически бариери. Основата е образуването на полимерни вериги чрез кондензационна реакция на бисфенол А и дифенилкарбонат. Чистотата на суровините и контролът на процеса пряко влияят върху производителността на продукта.

Система за суровини и индустриална верига

Основните суровини за компютър са бисфенол А (Бисфенол А) и дифенилкарбонат (ДПК), като бисфенол А представлява над 70% от цената на суровината. Произвежда се чрез кондензация на фенол и ацетон под въздействието на киселинни катализатори; дифенилкарбонатът се получава чрез реакция на фенол с фосген или чрез окислителна карбонилация. Използването на фосген в традиционните процеси представлява риск за безопасността и понастоящем екологично чистият метод без фосген (метод на естерен обмен) се е превърнал в основен продукт. Бисфенол А и дифенилкарбонатът идват от веригата на нефтохимическата промишленост. През последните години е постигнат напредък в научноизследователската и развойна дейност на биологично базиран бисфенол А, който произвежда фенол чрез ферментация на биомаса и предоставя възможност за екологизиране на компютър.

Сравнение на основните производствени процеси

Съществуват два основни процеса за промишлено производство на компютър: метод на естерен обмен чрез стопилка и метод на междинна кондензация. Методът на естерен обмен чрез стопилка преминава през реакция на естерен обмен между бисфенол А и дифенилкарбонат при условия на висока температура (200-300 ℃) и вакуум, като се отстраняват малки молекули фенол, за да се образува компютър стопилка. Този процес не изисква разтворители и има добра защита на околната среда, но изисква високи изисквания за уплътняване на оборудването, което го прави подходящ за производство на компютър с ниско до средно молекулно тегло (вътрешен вискозитет 0,3-0,6 дл/g). Методът на междинна кондензация реагира на границата между водната и органичната фаза. Натриевата сол на бисфенол А и фосгенът претърпяват кондензация в дихлорометан, което води до продукт с високо молекулно тегло (вътрешен вискозитет 0,6-1,0 дл/g). Той обаче изисква третиране на отпадъчни води, съдържащи хлор, и е изправен пред високо екологично налягане. В момента той постепенно се заменя от метода на топене.

След завършване на полимеризацията, стопилката на компютър се екструдира и гранулира в прозрачни частици, като при необходимост се добавят добавки като антиоксиданти (за предотвратяване на разграждане при висока температура), Ултравиолетово абсорбери (за подобряване на устойчивостта на атмосферни влияния) и разделителни агенти (за подобряване на обработваемостта). компютър с хранителен клас изисква строг контрол на остатъците от бисфенол А (≤ 0,05 мг/кг), докато компютър с медицински клас изисква сертификат за биосъвместимост (като Уникална търговска марка (УТП) Клас VI).

3. Система за класификация и технология за модификация

Чрез технология за регулиране и модификация на молекулното тегло, компютър е създала диверсифицирана продуктова система, която може да отговори на изискванията за производителност в различни сценарии. Основните методи за класификация включват молекулно тегло, функционални характеристики и методи на обработка.

Основна класификация и типични степени

Според присъщия вискозитет (индекс на молекулно тегло), той може да бъде разделен на нисък вискозитет (0,3-0,5 дл/g, висока течливост, подходящ за тънкостенно шприцване), среден вискозитет (0,5-0,7 дл/g, универсален сценарий) и висок вискозитет (0,7-1,0 дл/g, висока якост, подходящ за екструдирани листове и бръснене). Според функционалните характеристики, той се разделя на общ клас (базови характеристики, използван за прозрачни компоненти), клас за устойчивост на атмосферни влияния (с добавени ултравиолетови абсорбатори, използван за продукти за външна употреба), клас за забавяне на горенето (сертифициран по ниво UL94 V0, използван за електронни устройства) и медицински клас (ниска разтворимост, използван за медицински изделия).

Технология на модификация и легирани материали

Технологията на модификация на компютър се използва главно за компенсиране на лошата му износоустойчивост и недостатъчната химическа устойчивост: добавяне на стъклени влакна (10% -40%) за модификация на армировката, повишаване на якостта на опън до 100-150 МПа и повишаване на температурата на гореща деформация до 160-180 ℃, подходящо за изработка на структурни компоненти; износоустойчива модифицирана с лубриканти като ПТФЕ и силикон, намаляваща коефициента на триене с повече от 50%, използвана за движещи се части като лагери и зъбни колела; химично устойчива модификация, смесена с ABS, ПБТ и други материали за подобряване на устойчивостта на разтворители. Например, сплавта компютър/ABS комбинира топлоустойчивостта на компютър и химическата устойчивост на ABS и се използва широко в автомобилните интериори.

компютър сплавта е важна насока за разширяване на нейните приложения. компютър/ABS сплавта представлява повече от 70% от общата компютър сплав, с ударна якост от 20-50kJ/m², температура на гореща деформация от 100-120 ℃ и по-ниска цена от чистия компютър. компютър/ПЕТ сплавта подобрява устойчивостта на масло и обработваемостта и се използва за периферни компоненти на автомобилни двигатели; компютър/ПММА сплавта подобрява устойчивостта на надраскване на компютър и се използва за калъфи и лещи за мобилни телефони.

4. Разнообразни области на приложение

компютър, с комбинираните си предимства като прозрачност, висока якост и устойчивост на топлина, заема ключово място в области като електрониката, автомобилостроенето, медицината и строителството и е забележителен материал за висок клас производство.

Електроника и 3C индустрии: равен акцент върху прозрачността и защитата

Електронният сектор е най-големият пазар за персонални компютри, като калъфите за телефони и рамките за екрани на лаптопи използват устойчивост на удар и размерна стабилност на сплав компютър/ABS; Предната рамка на монитора и телевизора е изработена от огнеупорен компютър, който отговаря на изискванията за пожарна безопасност. Прозрачните компоненти на продуктите на 3C, като защитни лещи за камери на мобилни телефони и калъфи за таблети, са изработени от устойчив на надраскване компютър (повърхностно закалено покритие) с пропускливост на светлина от 90% и устойчивост на удар. Освен това, Светодиод абажурите и оптичните лещи също разчитат на прозрачността и топлоустойчивостта на компютър (за да се адаптират към разсейването на топлината от Светодиод).

Автомобилна индустрия: Съчетаване на безопасност и олекотяване

Приложението на компютър в автомобилите се фокусира върху безопасността и прозрачните компоненти: капакът на предните фарове е изработен от устойчив на атмосферни влияния компютър, който има висока пропускливост на светлина и устойчивост на удар от чакъл и тежи само наполовина стъклото; капакът на арматурното табло и прозорците (като панорамния люк на покрива) повишават безопасността при шофиране, като използват своята прозрачност и устойчивост на удар. Корпусът на батерията на новите енергийни превозни средства е изработен от огнеупорна компютър/ABS сплав, която има както изолация, така и пожароустойчивост. Теглото му е намалено с повече от 30% в сравнение с металните корпуси. Всеки автомобил може да използва 5-15 кг компютър, който е ключов материал за олекотяване и функционална интеграция на автомобилите.

Медицинска и здравна област: Осигуряване на безопасност и чистота

Медицинският поликарбонат (компютър) се използва широко в медицински изделия поради своята прозрачност, устойчивост на стерилизация и биосъвместимост, като например инфузионни комплекти и корпуси за спринцовки, където потокът на течност е ясно видим; корпусът на кръвния диализатор е устойчив на високотемпературна парна стерилизация (121 ℃); кислородната маска и анестезиологичната маска са изработени от мека компютър смес, която приляга на лицето и няма мирис. В областта на контакт с храна, бутилките за вода и бебешките бутилки от компютър трябва да отговарят на стандартите FDA и Великобритания 4806.6 и стриктно да контролират разтварянето на бисфенол А.

Архитектура и защита: Балансиране между прозрачност и издръжливост

В областта на архитектурата, компютър плоскостите (еднослойни, двуслойни кухи) се използват за покривни прозорци и звукови бариери, със светлопропускливост над 80% и удароустойчивост 200 пъти по-голяма от тази на стъклото. Те са също така леки и лесни за монтаж. В областта на защитата, бронираното стъкло (компютър и стъклен композит), предпазните каски и очила използват удароустойчивостта на компютър, за да осигурят надеждна защита. Освен това, компютър тръбите се използват за тръбопроводи за топла вода и транспорт на промишлени течности поради тяхната устойчивост на температура и налягане.

5. Тенденции в опазването на околната среда и развитието

Екологичността на персоналните компютри отдавна е засегната от спора относно бисфенол А. През последните години той постепенно се разрешава чрез технологични иновации, като същевременно индустрията се насочва към високопроизводително и зелено развитие.

Спор и разрешаване на бисфенол А

Ендокринното разрушаване на бисфенол А повдига опасения относно безопасността на компютър. Понастоящем има два начина за справяне с този проблем: единият е да се разработи компютър без бисфенол А, като се използват биомомери като изосорбид, за да се замени бисфенол А, който се прилага в търговската мрежа, особено в областта на продуктите за кърмачета и малки деца; вторият е да се оптимизира производственият процес и да се намали остатъчното количество бисфенол А. Миграционното количество на бисфенол А в компютър за хранителни цели е контролирано в рамките на допустимите граници (регламент на ЕС ≤ 0,05 мг/кг).

Рециклиране и кръгова икономика

Технологията за физическо рециклиране на поликарбонат е усъвършенствана. След сортиране, почистване, раздробяване и гранулиране, изхвърлените поликарбонатни продукти могат да се използват за производство на продукти, които не са в контакт с храни (като електрически корпуси и кошчета за боклук), а съотношението на смесване на рециклираните материали може да достигне 30% - 50%. Химическото рециклиране разлага поликарбоната на бисфенол А и дифенилкарбонат чрез реакция на деполимеризация, които се използват повторно за полимеризация, за да се постигне затворен цикъл на циркулация. В момента тази технология е навлязла в индустриалния етап в Европа. Глобалният процент на рециклиране на поликарбонати е около 15% - 20% и се очаква да се увеличи до над 30% до 2030 г.

Посока на технологичните иновации

Разработването на бъдещи персонални компютри ще се фокусира върху три направления: подобряване на високата производителност чрез молекулярен дизайн за повишаване на топлоустойчивостта (температура на термична деформация над 160 ℃) и химическата устойчивост, разширявайки се в областта на високотемпературното инженерство; функционално разработване на антибактериален персонален компютър (с добавени сребърни йони) и топлопроводим персонален компютър (композитен графен) за задоволяване на медицинските и електронните нужди от разсейване на топлината; екологично насърчаване на индустриализацията на биобазирани персонални компютри. В момента персоналните компютри с биобазирано съдържание от 30% -50% са комерсиализирани, а изцяло биобазираните персонални компютри са в процес на разработка. Освен това, приложението на специфични за 3D печат компютър проводници в областта на персонализираното производство бързо нараства поради високата им точност на формоване.

Като високоефективна инженерна пластмаса, историята на развитието на компютър отразява стремежа към цялостен баланс между здравина, прозрачност, устойчивост на топлина в материалознанието. От висококачествено производство до стоки от първа необходимост, компютър подкрепя технологичния прогрес на съвременното общество със своите уникални характеристики. С пробива в технологиите за опазване на околната среда и насърчаването на кръговата икономика, компютър ще постигне по-устойчиво развитие, като същевременно запази своите предимства в производителността, и ще продължи да играе основна роля на висококачествен материал.