Introducción: El policarbonato es un polímero que combina un montón de ventajas para fabricar materiales más in proceso de moldeo por inyección en línea con la sociedad moderna. Los materiales de policarbonato se utilizan en muchos campos, como la construcción, el automóvil, la medicina, las infraestructuras, los barcos, la industria aeroespacial, etc.

Está desplazando a muchos materiales tradicionales y se está convirtiendo en un nuevo material realmente popular. Este artículo va a contarle todo lo que necesita saber sobre las resinas plásticas de policarbonato para el moldeo por inyección.

¿Qué es el policarbonato?

El PC es un tipo de plástico que tiene grupos carbonatados en su estructura química.

Las resinas de policarbonato se utilizan en aplicaciones que requieren solidez, resistencia al calor y dureza, y están disponibles en una gran variedad de colores transparentes y opacos. Estas resinas suelen convertirse en productos acabados mediante moldeo por inyección o termoformado.

Los policarbonatos se utilizan en productos electrónicos porque aíslan la electricidad, resisten el calor y detienen las llamas. También se utilizan en la construcción, el transporte, la aviación y el automóvil. Por ejemplo, son ideales para las cubiertas de los faros de los coches porque no se rompen fácilmente y son lisas.

¿Cuáles son los tipos de PC?

Clasificación por estructura del éster

Los policarbonatos alifáticos, como el carbonato de polietileno, el carbonato de politrimetileno y sus copolímeros, tienen puntos de fusión y temperaturas de transición vítrea bajos, poca resistencia y no pueden utilizarse como materiales estructurales.

Sin embargo, debido a su biocompatibilidad y biodegradabilidad, pueden utilizarse en portadores de liberación sostenida de fármacos, suturas quirúrgicas, materiales de soporte óseo y otras aplicaciones.

Policarbonato aromático: El policarbonato aromático es el mejor tipo de policarbonato y el más importante.

Policarbonato alifático-aromático: Es una combinación de policarbonato alifático y aromático, pero no se utiliza mucho en plásticos de ingeniería.

Clasificación por rendimiento y uso

Una de las principales formas en las que se utiliza es en láminas de policarbonato. Puede dividirse a su vez en varios tipos en función de sus prestaciones y usos:

Lámina de PC transparente: Tiene las ventajas de una alta transparencia, alta resistencia, alta resistencia al calor y alta resistencia a la intemperie. Se utiliza principalmente en lentes ópticas, paneles de visualización, pantallas planas de televisión, pantallas de teléfonos móviles y otros campos.

Película de PC esmerilada: Se utiliza principalmente en ocasiones de luz suave y resistente al desgaste, como paneles, etiquetas, placas de identificación, salpicaderos, paneles decorativos en molde, etc., que pueden reducir eficazmente los reflejos en la superficie de los objetos y tener efectos de impresión claros.

Película de PC apta para impresión: Se imprime bien y es plana. Se usa para etiquetas electrónicas, interruptores de membrana, paneles y otras cosas.

Lámina de PC ignífuga: Es excelente para no incendiarse. Se utiliza para aislar sistemas de alimentación, unidades de disco, teclados, televisores, monitores, placas base de ordenadores, etc.

Película de PC de calidad óptica: Tiene una buena pureza óptica, transmisión de luz y resistencia al amarilleamiento, y es especialmente adecuada para pantallas y lentes ópticas.

Lámina de PC funcional: Tiene varias funciones especiales, como antiestático, protección UV, endurecimiento, antibacteriano, protección de la privacidad, etc., y se utiliza ampliamente en la construcción, automóviles, equipos médicos y otros campos.

Otros tipos

Además de la clasificación anterior, el policarbonato también puede clasificarse según otras normas, como por ejemplo moldeo por inyección PC de grado, PC de grado de extrusión, etc. mediante diferentes procesos de producción; aleación PC/ABS, materiales reforzados PC/fibra de vidrio, etc. mediante diferentes materiales de refuerzo.

¿Cuáles son las propiedades del PC?

Propiedades térmicas

El policarbonato es un buen plástico resistente al calor entre los plásticos de ingeniería general. Su temperatura de descomposición es superior a 300°C, y su temperatura de trabajo a largo plazo puede alcanzar los 120°C. También tiene una buena resistencia al frío. Su temperatura de fragilidad es de -100°C. Su rango de temperatura de uso a largo plazo es de 60~120°C.

Propiedades eléctricas

El policarbonato tiene una polaridad molecular pequeña, una alta temperatura de transición vítrea y una baja absorción de agua, por lo que tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, que son cercanas o equivalentes a las del PET, que siempre se ha considerado que tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico.

El aislamiento eléctrico del policarbonato está estrechamente relacionado con la temperatura, la humedad, la frecuencia del campo eléctrico y el grosor del producto.

Propiedades químicas

El policarbonato (PC) es un poliéster de ácido carbónico. El ácido carbónico en sí no es estable, pero sus derivados (como el fosgeno, la urea, los carbonatos, los carbonatos) tienen cierta estabilidad.

Propiedades físicas

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

Índice de expansión lineal: 3,8×10-5 cm/°C

Temperatura de deformación térmica: 135°C

A baja temperatura -45°C, el policarbonato es incoloro y transparente, resistente al calor, al impacto, ignífugo grado BI, y tiene buenas propiedades mecánicas dentro de la temperatura normal de uso.

Propiedades de flujo

Las cadenas moleculares son difíciles de deslizar, la viscosidad de la masa fundida es alta, la fluidez es pobre y el moldeo por inyección La procesabilidad es deficiente. La viscosidad de fusión del policarbonato aumenta con el incremento de la masa molecular relativa. Durante el moldeo, suele ser más eficaz mejorar su estado de fluidez ajustando la temperatura que modificar la velocidad de cizallamiento.

Propiedades ópticas

El policarbonato es un material no cristalino. El policarbonato puro es incoloro y transparente, con una buena transmisión de la luz. Sin embargo, su dureza superficial es pobre, su resistencia al desgaste es escasa y su superficie es fácil que se vuelva vellosa, lo que afecta a sus propiedades de inducción de luz.

Propiedades mecánicas

El policarbonato tiene grandes propiedades mecánicas y eléctricas, especialmente su resistencia al impacto y estabilidad dimensional. Puede mantener una alta resistencia mecánica en un amplio rango de temperaturas. Sus desventajas son su escasa resistencia a la fatiga y al cáñamo, y que es más propenso a producir grietas por tensión.

La resistencia al impacto del policarbonato es una de las mejores entre los plásticos de ingeniería general y todas las resinas termoplásticas, y su valor es similar al del poli FET reforzado con fibra de vidrio 45%. Los principales factores que afectan a la resistencia al impacto del policarbonato son el peso molecular, el radio de entalla, la temperatura y los aditivos.

Degeneración: La resistencia del policarbonato a la degeneración es bastante buena entre los plásticos termoplásticos de ingeniería, incluso mejor que el nailon y el poliuretano. El cambio dimensional y la deformación por flujo en frío causados por el agua son muy pequeños. Este es un signo importante de su excelente estabilidad dimensional.

¿Cuáles son las ventajas del PC?

Resistencia a la intemperie

El material PC tiene una excelente resistencia a la intemperie y puede mantener un excelente rendimiento en condiciones exteriores. Tiene una fuerte resistencia a los rayos UV, oxidantes y otros factores ambientales.

Resistencia a la temperatura

La temperatura de transición vítrea y la temperatura de fusión son elevadas, y la resistencia a la temperatura es alta. Su temperatura de descomposición es superior a 300°C, y la temperatura de trabajo a largo plazo puede llegar a 120°C. Al mismo tiempo, tiene una buena resistencia al frío, y la temperatura de fragilidad es tan baja como -100°C. Su rango de temperatura de uso a largo plazo es de -60 a 120°C.

Resistencia química

El material PC es muy resistente a muchos productos químicos, como alcoholes, cetonas y ácidos. Sin embargo, es poco resistente a algunos disolventes (como las cetonas).

Alta resistencia y rigidez

El material PC tiene una gran resistencia y rigidez, muy superior a la de plásticos ordinarios como el ABS y el PVC. Esto convierte al PC en la opción ideal para fabricar piezas que requieran una gran durabilidad y resistencia a los impactos.

Buena estabilidad dimensional

El PC tiene mejor resistencia a la fluencia que otros plásticos termoplásticos de ingeniería, como el PA y el POM. Presenta un cambio dimensional y una deformación por flujo en frío muy bajos debido a la absorción de agua, y tiene un índice de contracción bajo, por lo que tiene una buena estabilidad dimensional.

Resistencia al envejecimiento y a las llamas

El policarbonato también resiste bien el envejecimiento por calor. Si se pone la lámina al aire durante mucho tiempo y se calienta, cambiará muy poco. Sin embargo, si el policarbonato se expone a la luz solar, al oxígeno y al vapor de agua durante mucho tiempo, especialmente a altas temperaturas, y contiene ciertas impurezas, se degradará.

El policarbonato es inflamable, con una llama de color amarillo claro y humo negro/índice de sólo 25%, que se apagará cuando se aleje de la fuente de fuego. Generalmente, se añaden haluros, trióxido, hidróxido de magnesio, ácido fosfórico y fósforo rojo para mejorar la retardancia de la llama.

Buena transparencia y brillo

Los materiales de PC tienen una transparencia y un brillo excelentes, y pueden modificarse para conseguir distintos colores y efectos superficiales. Esto lo convierte en una opción ideal para fabricar productos que requieran una gran transparencia.

¿Cuáles son las desventajas del PC?

Aunque los materiales para PC tienen muchas ventajas, también presentan muchos inconvenientes:

Baja resistencia a la fatiga

Las planchas de policarbonato sólo pueden soportar una pequeña carga durante mucho tiempo, por lo que no son adecuadas para aplicaciones que requieran una presión continua o de alta intensidad. La escasa resistencia a la fatiga de las láminas de policarbonato puede provocar una degradación del rendimiento o fallos durante su uso a largo plazo.

No resistente a ácidos y álcalis

El policarbonato no es resistente a los ácidos ni a los álcalis, y reaccionará químicamente con ellos, provocando corrosión en la superficie de la lámina. Por lo tanto, el uso de láminas de PC puede estar limitado en entornos que requieran contacto con ácidos fuertes o álcalis fuertes. Cabe señalar que el policarbonato puede resistir ácidos débiles, pero no puede entrar en contacto directo con ácidos fuertes.

Poca resistencia al desgaste

Los materiales de PC tienen mucha libertad en sus cadenas moleculares, y hay mucho espacio entre las cadenas. Se ven fácilmente afectados por fuerzas externas y se rayan y desgastan con facilidad.

Los materiales de PC tienen una baja cristalinidad molecular y una disposición de las cadenas moleculares relativamente desordenada, lo que facilita la formación de picaduras microscópicas en la superficie de los materiales de PC, reduciendo su resistencia al rayado.

Los materiales de PC pueden mejorar su autolubricidad añadiendo PTFE en polvo, y su resistencia al desgaste puede mejorarse añadiendo fibra de vidrio para aumentar la dureza.

Escasa resistencia a la hidrólisis

Debido a que la cadena molecular contiene -COO (grupo), el policarbonato puede sufrir una reacción de hidrólisis para generar el correspondiente ácido o alcohol en presencia de ácido o álcali. Por lo tanto, el PC convencional tiene una baja estabilidad a la hidrólisis y no puede utilizarse para productos sometidos repetidamente a vapor a alta presión.

Sensible a las muescas

La sensibilidad a las muescas se produce cuando un producto se agrieta a lo largo de una muesca (hundimiento, rebaba) en el borde del producto cuando se aplica fuerza. Los productos de PC son propensos a agrietarse cuando hay una muesca porque es difícil eliminar la tensión interna de los productos de PC.

Escasa resistencia al agrietamiento por tensión

Pero cuando una fuerza externa hace que las cadenas se alineen, no quieren relajarse y volver a su estado original, aleatorio. Esto dificulta la eliminación de la tensión en el interior del producto una vez moldeado.

¿Cuáles son las aplicaciones del PC?

Industria de materiales de construcción

Las planchas de policarbonato presentan una buena transmisión de la luz, resistencia a los impactos, resistencia a la radiación ultravioleta, así como estabilidad dimensional y buenas prestaciones de moldeado y transformación de sus productos, lo que les confiere evidentes ventajas de rendimiento técnico frente al vidrio inorgánico utilizado tradicionalmente en la industria de la construcción.

China ha construido más de 20 líneas de producción de placas huecas de policarbonato para materiales de construcción, con una demanda anual de unas 70.000 toneladas de policarbonato, que alcanzará las 140.000 toneladas en 2005.

Industria automovilística

El policarbonato es ideal para coches y camiones porque es resistente, soporta el calor, las inclemencias del tiempo y es duro. Se utiliza para fabricar un montón de piezas diferentes para coches y camiones, pero sobre todo para las luces, salpicaderos, placas de calefacción, desempañadores y parachoques hechos de mezclas de policarbonato.

Según los datos de los países desarrollados, la proporción de policarbonato utilizado en las industrias electrónica, eléctrica y de fabricación de automóviles es de 40% a 50%, mientras que el uso de China en este campo es sólo de unas 10%.

Las industrias electrónica, eléctrica y de fabricación de automóviles son los pilares del rápido desarrollo de China, y la demanda de policarbonato en estos campos será enorme en el futuro. China tiene un gran número total de automóviles y una gran demanda, por lo que la aplicación del policarbonato en este campo tiene un gran potencial de expansión .

Equipos médicos

Dado que los productos de policarbonato pueden resistir el vapor, los productos de limpieza, el calentamiento y la esterilización por radiación de alta dosis sin amarillearse ni degradarse su rendimiento físico, se utilizan ampliamente en equipos de hemodiálisis de riñón artificial y otros equipos médicos que deben funcionar en condiciones transparentes e intuitivas y necesitan esterilizarse repetidamente.

Por ejemplo, se utilizan para fabricar jeringuillas de alta presión, mascarillas quirúrgicas, aparatos dentales desechables, separadores de sangre, etc.

Aeroespacial

Con el rápido desarrollo de la tecnología aeronáutica y aeroespacial, los requisitos de diversos componentes de aviones y naves espaciales aumentan constantemente, lo que ha llevado a una aplicación cada vez mayor del PC en este campo.

Según las estadísticas, sólo en un avión Boeing se utilizan 2.500 piezas de policarbonato, y un solo avión consume unas 2 toneladas de policarbonato. En las naves espaciales se utilizan cientos de piezas de policarbonato con distintas configuraciones y reforzadas con fibra de vidrio, así como equipos de protección de los astronautas.

Embalaje

Un nuevo punto de crecimiento en el campo de los envases son los distintos tipos de botellas de almacenamiento de agua que pueden desinfectarse y utilizarse repetidamente.

Dado que los productos de policarbonato presentan las ventajas de su ligereza, buena resistencia a los impactos y transparencia, y no se deforman ni transparentan cuando se lavan con agua caliente y soluciones corrosivas, las botellas de PC han sustituido por completo a las de vidrio en algunos campos.

Se prevé que, a medida que la gente preste más atención a la calidad del agua potable, la tasa de crecimiento del policarbonato en esta zona se mantendrá por encima de 10%, y se espera que alcance las 60.000 toneladas en 2005.

Además, al producir juguetes de plástico de alta calidad, utilizamos plástico moldeo por inyección y resinas de moldeo por inyección de plástico para garantizar la precisión y durabilidad del producto final.

Industria electrónica

El policarbonato es un gran material aislante porque tiene un aislamiento eléctrico bueno y constante en una amplia gama de temperaturas y humedad. También tiene buena resistencia al fuego y estabilidad dimensional, lo que lo hace útil en muchas aplicaciones electrónicas y eléctricas.

La resina de policarbonato se utiliza principalmente para fabricar todo tipo de maquinaria de procesamiento de alimentos, carcasas de herramientas eléctricas, cuerpos, soportes, cajones de congeladores de frigoríficos y piezas de aspiradoras. Además, para ordenadores, grabadoras de vídeo y televisores en color que requieren piezas de alta precisión, los materiales de policarbonato también son muy valiosos.

Lente óptica

El policarbonato es muy importante en este campo porque tiene una alta transmisión de la luz, un alto índice de refracción, una gran resistencia a los impactos, estabilidad dimensional y es fácil de procesar y moldear. Las lentes ópticas fabricadas con policarbonato de grado óptico pueden utilizarse en cámaras, microscopios, telescopios e instrumentos de pruebas ópticas.

También pueden utilizarse en lentes de proyectores de cine, lentes de fotocopiadoras, lentes de proyectores de enfoque automático por infrarrojos, lentes de impresoras de haz láser y todo tipo de prismas, reflectores multifacéticos y otros equipos de oficina y electrodomésticos. Su campo de aplicación es realmente amplio.

Otra importante área de aplicación del policarbonato en lentes ópticas es como material para lentes de gafas infantiles, gafas de sol, gafas de seguridad y gafas para adultos. La tasa media de crecimiento anual del consumo de policarbonato en la industria mundial de gafas se ha mantenido por encima de 20%, lo que demuestra la gran vitalidad del mercado.

Industria de fabricación de discos ópticos

Con el auge de la industria de la información, los discos ópticos fabricados con policarbonato de grado óptico se están desarrollando rápidamente como una nueva generación de soportes de almacenamiento de información de audio y vídeo. El policarbonato se ha convertido en la principal materia prima de la industria mundial de fabricación de discos ópticos por sus excelentes características de rendimiento.

La cantidad de policarbonato consumida por la industria mundial de fabricación de discos ópticos ha superado las 20% del consumo global de policarbonato, y su tasa media de crecimiento anual supera las 10%.

La producción de discos ópticos en China ha crecido rápidamente. Según las cifras publicadas por la Administración Estatal de Prensa y Publicación, en 2002 había 748 líneas de producción de discos ópticos en el país, con un consumo anual de unas 80.000 toneladas de policarbonato de grado óptico, todas ellas importadas.Por tanto, las perspectivas de aplicación del policarbonato en el campo de la fabricación de discos ópticos son extremadamente amplias.

Industria alimentaria

El PC (policarbonato) se utiliza comúnmente en la industria alimentaria y de bebidas, de alto punto de fusión, envases anticolisión, envases japoneses, botellas de agua y envases japoneses para alimentos. La selección de la transparencia práctica y durabilidad hace que sea seguro y práctico.

Resumen

Entre las resinas plásticas, el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y el polietileno de alta densidad (HDPE) se utilizan habitualmente para fabricar diversos productos, mientras que el policarbonato (PC) ofrece mayor transparencia y resistencia al calor .

El PC es un termoplástico de alto rendimiento con una excelente resistencia mecánica, resistencia al calor, transparencia y aislamiento eléctrico. Se utiliza ampliamente en la construcción, la automoción, los dispositivos médicos, la industria aeroespacial, los envases, la electrónica, las lentes ópticas, etc.

Aunque tiene una excelente resistencia al impacto y estabilidad dimensional, también presenta algunos inconvenientes, como una baja resistencia a la fatiga, escasa resistencia a ácidos y álcalis y poca resistencia al desgaste. Sin embargo, el PC es versátil y adaptable, y satisface las diversas necesidades de materiales de la industria moderna.