Einleitung: Polycarbonat ist ein Polymer, das eine Reihe von Vorteilen in sich vereint, um Materialien zu schaffen, die mehr in Spritzgießprozess mit der modernen Gesellschaft in Einklang zu bringen. Polycarbonat-Werkstoffe werden in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. im Bauwesen, in Autos, in der Medizin, in der Infrastruktur, auf Schiffen, in der Luft- und Raumfahrt usw.

Es verdrängt viele traditionelle Materialien und wird zu einem sehr beliebten neuen Werkstoff. In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie über Polycarbonat-Kunststoffharze für das Spritzgießen wissen müssen.

Was ist Polycarbonat?

PC ist eine Art von Kunststoff, der in seiner chemischen Struktur Karbonatgruppen enthält.

Polycarbonatharze werden in Anwendungen eingesetzt, die Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Zähigkeit erfordern, und sind in einer Vielzahl von transparenten und undurchsichtigen Farben erhältlich. Diese Harze werden häufig durch Spritzgießen oder Thermoformen in Fertigprodukte umgewandelt.

Polycarbonate werden in elektronischen Produkten verwendet, weil sie Elektrizität isolieren, hitzebeständig sind und Flammen stoppen. Sie werden auch im Bauwesen, im Transportwesen, in der Luftfahrt und in Autos verwendet. Sie eignen sich zum Beispiel hervorragend für Autoscheinwerferabdeckungen, da sie nicht so leicht brechen und glatt sind.

Welche Arten von PCs gibt es?

Klassifizierung nach Esterstruktur

Aliphatische Polycarbonate wie Polyethylencarbonat, Polytrimethylencarbonat und ihre Copolymere haben niedrige Schmelzpunkte und Glasübergangstemperaturen, eine geringe Festigkeit und können nicht als Konstruktionsmaterialien verwendet werden.

Aufgrund ihrer Biokompatibilität und biologischen Abbaubarkeit können sie jedoch in Trägern mit verzögerter Wirkstofffreisetzung, chirurgischem Nahtmaterial, Knochenstützmaterialien und anderen Anwendungen eingesetzt werden.

Aromatisches Polycarbonat: Aromatisches Polycarbonat ist die beste Art von Polycarbonat und ist die wichtigste Art von Polycarbonat.

Aliphatisch-aromatisches Polycarbonat: Es handelt sich um eine Kombination aus aliphatischem und aromatischem Polycarbonat, die jedoch in technischen Kunststoffen kaum verwendet wird.

Klassifizierung nach Leistung und Verwendung

Polycarbonat-Folien und -Platten sind eine der wichtigsten Formen, in denen es verwendet wird. Sie können je nach Leistung und Verwendungszweck in verschiedene Typen unterteilt werden:

Transparente PC-Folie: Sie hat die Vorteile hoher Transparenz, hoher Festigkeit, hoher Hitzebeständigkeit und hoher Wetterbeständigkeit. Sie wird hauptsächlich für optische Linsen, Anzeigetafeln, Flachbildschirme, Mobiltelefonbildschirme und andere Bereiche verwendet.

Mattierte PC-Folie: Wird meist für verschleißfeste und schwach beleuchtete Anwendungen wie Paneele, Etiketten, Namensschilder, Armaturenbretter, In-Mold-Dekorplatten usw. verwendet, die die Glanzlichter auf der Oberfläche von Objekten effektiv reduzieren und klare Druckeffekte erzielen können.

PC-Folie in Druckqualität: Sie lässt sich gut bedrucken und ist flach. Sie wird für elektronische Etiketten, Membranschalter, Tafeln und andere Dinge verwendet.

Flammenhemmende PC-Folie: Sie ist hervorragend geeignet, um nicht in Brand zu geraten. Sie wird zur Isolierung von Stromversorgungssystemen, Festplattenlaufwerken, Tastaturen, Fernsehern, Monitoren, Computer-Hauptplatinen und anderen Dingen verwendet.

PC-Folie in optischer Qualität: Sie hat eine gute optische Reinheit, Lichtdurchlässigkeit und Vergilbungsbeständigkeit und ist besonders für Bildschirme und optische Linsen geeignet.

Funktionelle PC-Folie: Sie hat verschiedene spezielle Funktionen, wie z. B. antistatisch, UV-Schutz, Aushärtung, antibakteriell, Schutz der Privatsphäre usw., und wird häufig im Baugewerbe, in der Automobilindustrie, in medizinischen Geräten und anderen Bereichen eingesetzt.

Andere Typen

Neben der oben genannten Klassifizierung kann Polycarbonat auch nach anderen Normen klassifiziert werden, z. B. nach Spritzgießen PC-Güteklasse, PC-Extrusionsqualität usw. durch verschiedene Produktionsverfahren; PC/ABS-Legierung, PC/Glasfaser verstärkte Materialien usw. durch verschiedene Verstärkungsmaterialien.

Was sind die Eigenschaften von PC?

Thermische Eigenschaften

Polycarbonat ist ein guter hitzebeständiger Kunststoff unter den allgemeinen technischen Kunststoffen. Seine Zersetzungstemperatur liegt bei über 300°C, und seine langfristige Arbeitstemperatur kann 120°C erreichen. Es hat auch eine gute Kältebeständigkeit. Seine Sprödigkeitstemperatur liegt bei bis zu -100°C. Sein langfristiger Gebrauchstemperaturbereich liegt bei 60~120°C.

Elektrische Eigenschaften

Polycarbonat hat eine geringe molekulare Polarität, eine hohe Glasübergangstemperatur und eine geringe Wasserabsorption, so dass es hervorragende elektrische Isolationseigenschaften aufweist, die denen von PET nahe kommen oder gleichwertig sind, das seit jeher für seine hervorragenden elektrischen Isolationseigenschaften bekannt ist.

Die elektrische Isolierung von Polycarbonat hängt eng mit der Temperatur, der Feuchtigkeit, der Frequenz des elektrischen Feldes und der Produktdicke zusammen.

Chemische Eigenschaften

Polycarbonat (PC) ist ein Polyester aus Kohlensäure. Kohlensäure selbst ist nicht stabil, aber ihre Derivate (wie Phosgen, Harnstoff, Carbonate, Carbonate) haben eine gewisse Stabilität.

Physikalische Eigenschaften

Dichte: 1,18-1,22 g/cm3

Lineare Ausdehnungsrate: 3,8×10-5 cm/°C

Temperatur der Wärmeverformung: 135°C

Polycarbonat ist farblos und transparent, hitzebeständig, stoßfest, schwer entflammbar (BI-Qualität) und hat gute mechanische Eigenschaften bei normaler Gebrauchstemperatur (-45°C).

Fließeigenschaften

Die Molekülketten sind schwer gleitfähig, die Viskosität der Schmelze ist hoch, die Fließfähigkeit ist schlecht, und die Spritzgießen Die Verarbeitbarkeit ist schlecht. Die Schmelzviskosität von Polycarbonat nimmt mit der Zunahme der relativen Molekülmasse zu. Während des Formens ist es oft effektiver, den Fließzustand durch eine Anpassung der Temperatur zu verbessern, als die Scherrate zu verändern.

Optische Eigenschaften

Polycarbonat ist ein nichtkristallines Material. Reines Polycarbonat ist farblos und transparent mit guter Lichtdurchlässigkeit. Seine Oberflächenhärte ist jedoch gering, seine Verschleißfestigkeit ist schlecht, und seine Oberfläche kann leicht haarig werden, was seine lichtinduzierenden Eigenschaften beeinträchtigt.

Mechanische Eigenschaften

Polycarbonat hat hervorragende mechanische und elektrische Eigenschaften, insbesondere seine Schlagzähigkeit und Formbeständigkeit. Es kann seine hohe mechanische Festigkeit in einem breiten Temperaturbereich beibehalten. Nachteilig sind seine geringe Ermüdungsfestigkeit und Hanfbeständigkeit, und es neigt eher zur Spannungsrissbildung.

Die Schlagzähigkeit von Polycarbonat ist eine der besten unter den allgemeinen technischen Kunststoffen und allen thermoplastischen Harzen, und ihr Wert ist ähnlich wie der von 45% glasfaserverstärktem Poly FET. Die wichtigsten Faktoren, die die Schlagzähigkeit von Polycarbonat beeinflussen, sind Molekulargewicht, Kerbradius, Temperatur und Additive.

Degeneration: Die Degenerationsbeständigkeit von Polycarbonat ist unter den thermoplastischen technischen Kunststoffen ziemlich gut, sogar besser als die von Nylon und Polyurethan. Die durch Wasser verursachten Dimensionsänderungen und Kaltflussverformungen sind sehr gering. Dies ist ein wichtiges Zeichen für seine ausgezeichnete Dimensionsstabilität.

Was sind die Vorteile von PC?

Witterungsbeständigkeit

PC-Material hat eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit und kann unter Außenbedingungen eine ausgezeichnete Leistung beibehalten. Es ist sehr widerstandsfähig gegen UV-Strahlen, Oxidationsmittel und andere Umweltfaktoren.

Temperaturbeständigkeit

Die Glasübergangstemperatur und die Schmelztemperatur sind hoch, und die Temperaturbeständigkeit ist hoch. Die Zersetzungstemperatur liegt bei über 300°C, und die langfristige Arbeitstemperatur kann bis zu 120°C betragen. Gleichzeitig hat es eine gute Kältebeständigkeit, und die Versprödungstemperatur liegt bei nur -100°C. Der langfristige Einsatztemperaturbereich liegt bei -60 bis 120 °C.

Chemische Beständigkeit

PC-Material weist eine hohe Beständigkeit gegen viele Chemikalien auf, darunter Alkohole, Ketone und Säuren. Gegen einige Lösungsmittel (z. B. Ketone) ist es jedoch nur schwach beständig.

Hohe Festigkeit und Steifigkeit

PC hat eine hohe Festigkeit und Steifigkeit, die viel höher ist als bei herkömmlichen Kunststoffen wie ABS und PVC. Dies macht PC zu einer idealen Wahl für die Herstellung von Teilen, die eine hohe Haltbarkeit und Stoßfestigkeit erfordern.

Gute Formbeständigkeit

PC hat im Vergleich zu anderen thermoplastischen technischen Kunststoffen wie PA und POM eine bessere Kriechbeständigkeit. Es weist eine sehr geringe Dimensionsänderung und Kaltfließverformung aufgrund von Wasseraufnahme auf und hat eine geringe Schrumpfungsrate, so dass es eine gute Dimensionsstabilität aufweist.

Alterungsbeständigkeit und Flammbeständigkeit

Polycarbonat ist auch gut gegen Wärmealterung geschützt. Wenn man die Folie über einen längeren Zeitraum an die Luft legt und sie erwärmt, verändert sie sich nur wenig. Wenn Polycarbonat jedoch über einen längeren Zeitraum Sonnenlicht, Sauerstoff und Wasserdampf ausgesetzt wird, insbesondere bei hohen Temperaturen, und bestimmte Verunreinigungen enthält, wird es abgebaut.

Polycarbonat ist entflammbar, mit einer hellgelben Flamme und einem schwarzen Rauch/Index von nur 25%, der erlischt, wenn es von der Feuerquelle entfernt ist. Im Allgemeinen werden Halogenide, Trioxid, Magnesiumhydroxid, Phosphorsäure und roter Phosphor zugesetzt, um die Flammwidrigkeit zu verbessern.

Gute Transparenz und Glanz

PC-Materialien haben eine ausgezeichnete Transparenz und einen ausgezeichneten Glanz und können modifiziert werden, um verschiedene Farben und Oberflächeneffekte zu erzielen. Dies macht sie zu einer idealen Wahl für die Herstellung von Produkten, die eine hohe Transparenz erfordern.

Was sind die Nachteile von PC?

Obwohl PC-Materialien viele Vorteile haben, weisen sie auch viele Nachteile auf:

Geringe Ermüdungsfestigkeit

Polycarbonatplatten können nur eine geringe Belastung über einen langen Zeitraum hinweg aushalten und eignen sich daher nicht für Anwendungen, die eine kontinuierliche oder hohe Druckbelastung erfordern. Die geringe Ermüdungsfestigkeit von Polycarbonatplatten kann bei langfristiger Verwendung zu Leistungseinbußen oder Ausfällen führen.

Nicht säure- und laugenbeständig

Polycarbonat ist nicht säure- und laugenbeständig und reagiert chemisch mit Säuren und Laugen, was zu Korrosion an der Oberfläche der Platte führt. Daher kann die Verwendung von PC-Platten in Umgebungen, die den Kontakt mit starken Säuren oder starken Laugen erfordern, eingeschränkt sein. Es ist zu beachten, dass Polycarbonat zwar gegen schwache Säuren beständig ist, aber nicht direkt mit starken Säuren in Kontakt kommen kann.

Schlechte Verschleißbeständigkeit

PC-Materialien haben eine große Freiheit in ihren Molekülketten, und es gibt viel Platz zwischen den Ketten. Sie sind leicht durch äußere Kräfte beeinflussbar und lassen sich leicht zerkratzen und abnutzen.

PC-Materialien weisen eine geringe Molekülkristallinität und eine relativ ungeordnete Molekülkettenanordnung auf, so dass sich auf der Oberfläche von PC-Materialien leicht mikroskopisch kleine Vertiefungen bilden können, was ihre Kratzfestigkeit verringert.

PC-Materialien können ihre Selbstschmierfähigkeit durch Zugabe von PTFE-Pulver verbessern, und ihre Verschleißfestigkeit kann durch Zugabe von Glasfasern zur Erhöhung der Härte verbessert werden.

Schlechte Hydrolysebeständigkeit

Da die Molekülkette eine -COO-Gruppe enthält, kann Polycarbonat in Gegenwart von Säuren oder Alkalien eine Hydrolysereaktion zur Bildung einer entsprechenden Säure oder eines Alkohols eingehen. Daher hat herkömmliches PC eine geringe Hydrolysestabilität und kann nicht für Produkte verwendet werden, die wiederholt Hochdruckdampf ausgesetzt sind.

Empfindlich gegen Kerben

Von Kerbempfindlichkeit spricht man, wenn ein Produkt bei Krafteinwirkung entlang einer Kerbe (Einbruch, Grat) an der Kante des Produkts bricht. PC-Produkte sind anfällig für Risse, wenn eine Kerbe vorhanden ist, weil es schwierig ist, die innere Spannung von PC-Produkten zu beseitigen.

Schlechte Spannungsrissbeständigkeit

Wenn aber eine äußere Kraft die Ketten in eine Linie bringt, wollen sie sich nicht wieder in ihren ursprünglichen, zufälligen Zustand zurückbewegen. Das macht es schwierig, die Spannungen im Inneren des Produkts nach der Formgebung zu beseitigen.

Was sind die Anwendungen von PC?

Baustoffindustrie

Polycarbonatplatten haben eine gute Lichtdurchlässigkeit, Schlagfestigkeit, Beständigkeit gegen ultraviolette Strahlung, Dimensionsstabilität und gute Form- und Verarbeitungseigenschaften ihrer Produkte, wodurch sie offensichtliche technische Leistungsvorteile gegenüber dem traditionell im Baugewerbe verwendeten anorganischen Glas aufweisen.

China hat mehr als 20 Produktionslinien für Polycarbonat-Hohlplatten für Baumaterialien gebaut, mit einer jährlichen Nachfrage von etwa 70.000 Tonnen Polycarbonat, die bis 2005 140.000 Tonnen erreichen wird.

Kraftfahrzeugindustrie

Polycarbonat eignet sich hervorragend für Autos und Lkw, denn es ist zäh, hitzebeständig, witterungsbeständig und hart. Es wird für die Herstellung vieler verschiedener Teile für Autos und Lastwagen verwendet, vor allem aber für Leuchten, Armaturenbretter, Heizplatten, Entfroster und Stoßstangen aus Polycarbonatmischungen.

Auf der Grundlage von Daten aus Industrieländern liegt der Anteil von Polycarbonat, der in der Elektronik-, Elektro- und Automobilindustrie verwendet wird, bei 40% bis 50%, während in China in diesem Bereich nur etwa 10% verwendet werden.

Die Elektronik-, Elektro- und Automobilindustrie sind Chinas sich schnell entwickelnde Säulenindustrien, und die Nachfrage nach Polycarbonat in diesen Bereichen wird in Zukunft enorm sein. China hat eine große Gesamtzahl von Autos und eine große Nachfrage, so dass die Anwendung von Polycarbonat in diesem Bereich ein großes Expansionspotenzial hat.

Medizinische Ausrüstung

Da Polycarbonatprodukte Dampf, Reinigungsmitteln, Hitze und hochdosierter Strahlensterilisation ohne Vergilbung und Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften standhalten, werden sie häufig für künstliche Nieren, Hämodialysegeräte und andere medizinische Geräte verwendet, die unter transparenten und intuitiven Bedingungen betrieben und wiederholt sterilisiert werden müssen.

Sie werden z. B. zur Herstellung von Hochdruckspritzen, chirurgischen Masken, zahnärztlichen Einweggeräten, Blutseparatoren usw. verwendet.

Luft- und Raumfahrt

Mit der rasanten Entwicklung der Luft- und Raumfahrttechnik steigen die Anforderungen an verschiedene Komponenten in Luft- und Raumfahrzeugen ständig, was zu einer zunehmenden Anwendung von PC in diesem Bereich geführt hat.

Statistiken zufolge werden allein in einem Boeing-Flugzeug 2.500 Polycarbonatteile verwendet, und ein einziges Flugzeug verbraucht etwa 2 Tonnen Polycarbonat. In Raumfahrzeugen werden Hunderte von glasfaserverstärkten Polycarbonatteilen mit unterschiedlichen Konfigurationen und Schutzausrüstung für Astronauten verwendet.

Verpackung

Ein neuer Wachstumspunkt im Bereich der Verpackungen sind verschiedene Arten von Wasserflaschen, die wiederholt desinfiziert und verwendet werden können.

Da Polycarbonatprodukte die Vorteile von geringem Gewicht, guter Schlagfestigkeit und Transparenz haben und sich beim Waschen mit heißem Wasser und korrosiven Lösungen nicht verformen und transparent sind, haben PC-Flaschen in einigen Bereichen Glasflaschen vollständig ersetzt.

Es wird vorhergesagt, dass die Wachstumsrate von Polycarbonat in diesem Bereich über 10% bleiben wird, da die Menschen der Qualität des Trinkwassers mehr Aufmerksamkeit schenken, und es wird erwartet, dass sie bis 2005 60.000 Tonnen erreichen wird.

Außerdem verwenden wir bei der Herstellung von hochwertigem Kunststoffspielzeug Kunststoff Spritzgießen Technik und Kunststoff-Spritzgießharze, um die Präzision und Haltbarkeit des Endprodukts zu gewährleisten.

Elektronikindustrie

Polycarbonat ist ein hervorragendes Isoliermaterial, da es in einem breiten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich eine gute und beständige elektrische Isolierung aufweist. Außerdem ist es schwer entflammbar und formstabil, was es für eine Vielzahl von elektronischen und elektrischen Anwendungen nützlich macht.

Polycarbonatharz wird hauptsächlich für die Herstellung aller Arten von Nahrungsmittelmaschinen, Elektrowerkzeuggehäusen, Gehäusen, Halterungen, Kühl- und Gefrierschrankschubladen und Staubsaugerteilen verwendet. Aber auch für Computer, Videorekorder und Farbfernseher, die hochpräzise Teile erfordern, sind Polycarbonatmaterialien sehr wertvoll.

Optische Linse

Polycarbonat ist in diesem Bereich besonders wichtig, da es eine hohe Lichtdurchlässigkeit, einen hohen Brechungsindex, eine hohe Schlagfestigkeit und Dimensionsstabilität aufweist und leicht zu verarbeiten und zu formen ist. Optische Linsen aus optischem Polycarbonat können in Kameras, Mikroskopen, Teleskopen und optischen Prüfgeräten verwendet werden.

Sie können auch für Objektive von Filmprojektoren, Kopierern, Infrarot-Projektoren mit automatischer Fokussierung, Laserdruckern sowie für alle Arten von Prismen, Facettenreflektoren und anderen Büro- und Haushaltsgeräten verwendet werden. Das Anwendungsspektrum ist wirklich breit gefächert.

Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich von Polycarbonat bei optischen Linsen ist die Verwendung als Linsenmaterial für Kinderbrillen, Sonnenbrillen, Schutzbrillen und Brillen für Erwachsene. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des Polycarbonatverbrauchs in der weltweiten Brillenindustrie liegt nach wie vor über 20%, was auf eine große Vitalität des Marktes hinweist.

Industrie für optische Discs

Mit dem Aufschwung der Informationsindustrie entwickeln sich optische Discs aus optischem Polycarbonat rasch zu einer neuen Generation von Audio- und Video-Speichermedien. Polycarbonat ist aufgrund seiner hervorragenden Leistungsmerkmale zum wichtigsten Rohstoff für die weltweite Industrie zur Herstellung optischer Discs geworden.

Die Menge an Polycarbonat, die von der weltweiten Industrie zur Herstellung optischer Datenträger verbraucht wird, hat 20% des gesamten Polycarbonatverbrauchs überschritten, und die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate liegt bei über 10%.

Die Produktion von Optical Discs in China ist schnell gewachsen. Nach Angaben der State Administration of Press and Publication gab es im Jahr 2002 in China 748 Produktionslinien für Optical Discs mit einem jährlichen Verbrauch von etwa 80.000 Tonnen Polycarbonat, die alle importiert wurden, so dass die Anwendungsmöglichkeiten von Polycarbonat bei der Herstellung von Optical Discs äußerst vielfältig sind.

Lebensmittel- und Getränkeindustrie

PC (Polycarbonat) wird häufig in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verwendet. Es hat einen hohen Schmelzpunkt, ist kollisionsgeschützt und wird für japanische Verpackungen, Wasserflaschen und japanische Lebensmittelbehälter verwendet. Die Auswahl der praktischen Transparenz und Haltbarkeit macht es sicher und praktisch.

Zusammenfassung

Unter den Kunststoffen werden Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polyethylen hoher Dichte (HDPE) häufig zur Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet, während Polycarbonat (PC) eine größere Transparenz und Hitzebeständigkeit bietet.

PC ist ein Hochleistungsthermoplast mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Wärmebeständigkeit, Transparenz und elektrischer Isolierung. Es findet breite Anwendung im Bauwesen, in der Automobilindustrie, in medizinischen Geräten, in der Luft- und Raumfahrt, in der Verpackungsindustrie, in der Elektronik, bei optischen Linsen und vielem mehr.

Obwohl es eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit und Dimensionsstabilität aufweist, hat es auch einige Nachteile, wie z. B. eine geringe Ermüdungsfestigkeit, eine schlechte Säure- und Laugenbeständigkeit und eine geringe Verschleißfestigkeit. PC ist jedoch vielseitig und anpassungsfähig und erfüllt die unterschiedlichen Materialanforderungen der modernen Industrie.