Introdução: O policarbonato é um polímero que combina uma série de vantagens para fabricar materiais que são mais in processo de moldagem por injeção em sintonia com a sociedade moderna. Os materiais de policarbonato são utilizados em muitos domínios, como a construção, os automóveis, a medicina, as infra-estruturas, os navios, a indústria aeroespacial, etc.

Está a afastar muitos dos materiais tradicionais e a tornar-se um novo material muito popular. Este artigo vai dizer-lhe tudo o que precisa de saber sobre as resinas plásticas de policarbonato para moldagem por injeção.

O que é o policarbonato?

O PC é um tipo de plástico que tem grupos de carbonato na sua estrutura química.

As resinas de policarbonato são utilizadas em aplicações que requerem força, resistência ao calor e dureza, e estão disponíveis numa variedade de cores transparentes e opacas. Estas resinas são frequentemente convertidas em produtos acabados por moldagem por injeção ou termoformagem.

Os policarbonatos são utilizados em produtos electrónicos porque isolam a eletricidade, resistem ao calor e impedem as chamas. Também são utilizados na construção, nos transportes, na aviação e nos automóveis. Por exemplo, são óptimos para as coberturas dos faróis dos automóveis porque não se partem facilmente e são lisos.

Quais são os tipos de PC?

Classificação por estrutura de éster

Os policarbonatos alifáticos, tais como o carbonato de polietileno, o carbonato de politrimetileno e os seus copolímeros, têm pontos de fusão e temperaturas de transição vítrea baixos, fraca resistência e não podem ser utilizados como materiais estruturais.

No entanto, devido à sua biocompatibilidade e biodegradabilidade, podem ser utilizados em transportadores de libertação sustentada de fármacos, suturas cirúrgicas, materiais de suporte ósseo e outras aplicações.

Policarbonato aromático: O policarbonato aromático é o melhor tipo de policarbonato e é o tipo mais importante de policarbonato.

Policarbonato alifático-aromático: É uma combinação de policarbonato alifático e aromático, mas não é muito utilizado em plásticos de engenharia.

Classificação por desempenho e utilização

As películas e chapas de policarbonato são uma das principais formas em que é utilizado. Pode ainda ser dividido em vários tipos com base em diferentes desempenhos e utilizações:

Película transparente para PC: Tem as vantagens de elevada transparência, elevada resistência, elevada resistência ao calor e elevada resistência às intempéries. É principalmente utilizada em lentes ópticas, painéis de visualização, ecrãs de TV de ecrã plano, ecrãs de telemóveis e outros campos.

Película de PC fosca: Utilizada principalmente em ocasiões de luz suave e resistente ao desgaste, como painéis, etiquetas, placas de identificação, painéis de instrumentos, painéis decorativos em moldes, etc., que podem reduzir eficazmente os destaques na superfície dos objectos e ter efeitos de impressão nítidos.

Película para PC de qualidade de impressão: Imprime bem e é plana. É utilizada para etiquetas electrónicas, interruptores de membrana, painéis e outros materiais.

Película de PC ignífuga: É óptima para não se incendiar. É utilizada para o isolamento de sistemas de energia, unidades de disco, teclados, televisores, monitores, placas-mãe de computadores e outros materiais.

Película de PC de grau ótico: Tem boa pureza ótica, desempenho de transmissão de luz e resistência ao amarelecimento, e é especialmente adequada para os campos de visualização de ecrã e lentes ópticas.

Película de PC funcional: Tem várias funções especiais, tais como anti-estática, proteção UV, endurecimento, antibacteriana, proteção da privacidade, etc., e é amplamente utilizada na construção, automóveis, equipamento médico e outros campos.

Outros tipos

Para além da classificação acima referida, o policarbonato pode também ser classificado segundo outras normas, tais como moldagem por injeção PC de grau, PC de grau de extrusão, etc., através de diferentes processos de produção; liga PC/ABS, PC/materiais reforçados com fibra de vidro, etc., através de diferentes materiais de reforço.

Quais são as propriedades do PC?

Propriedades térmicas

O policarbonato é um bom plástico resistente ao calor entre os plásticos de engenharia em geral. A sua temperatura de decomposição é superior a 300°C, e a sua temperatura de trabalho a longo prazo pode atingir os 120°C. Também tem boa resistência ao frio. A sua temperatura de fragilidade é tão baixa quanto -100°C. O seu intervalo de temperatura de utilização a longo prazo é de 60~120°C.

Propriedades eléctricas

O policarbonato tem uma pequena polaridade molecular, uma elevada temperatura de transição vítrea e uma baixa absorção de água, pelo que tem excelentes propriedades de isolamento elétrico, que são próximas ou equivalentes às do PET, que sempre foi considerado como tendo excelentes propriedades de isolamento elétrico.

O isolamento elétrico do policarbonato está intimamente relacionado com a temperatura, a humidade, a frequência do campo elétrico e a espessura do produto.

Propriedades químicas

O policarbonato (PC) é um poliéster de ácido carbónico. O ácido carbónico em si não é estável, mas os seus derivados (como o fosgénio, a ureia, os carbonatos, os carbonatos) têm alguma estabilidade.

Propriedades físicas

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

Taxa de expansão linear: 3,8×10-5 cm/°C

Temperatura de deformação térmica: 135°C

A baixa temperatura -45°C, o policarbonato é incolor e transparente, resistente ao calor, resistente ao impacto, retardador de chama de grau BI, e tem boas propriedades mecânicas dentro da temperatura normal de utilização.

Propriedades de fluxo

As cadeias moleculares são difíceis de deslizar, a viscosidade da fusão é elevada, a fluidez é fraca e a moldagem por injeção a processabilidade é fraca. A viscosidade de fusão do policarbonato aumenta com o aumento da massa molecular relativa. Durante a moldagem, é frequentemente mais eficaz melhorar o seu estado de fluxo através do ajuste da temperatura do que alterar a taxa de cisalhamento.

Propriedades ópticas

O policarbonato é um material não cristalino. O policarbonato puro é incolor e transparente, com boa transmissão de luz. No entanto, a dureza da sua superfície é fraca, a sua resistência ao desgaste é fraca e a sua superfície é fácil de se tornar peluda, o que afecta as suas propriedades de indução de luz.

Propriedades mecânicas

O policarbonato tem excelentes propriedades mecânicas e eléctricas, especialmente a sua resistência ao impacto e estabilidade dimensional. Pode manter uma elevada resistência mecânica numa vasta gama de temperaturas. As suas desvantagens são a fraca resistência à fadiga e ao cânhamo, e é mais suscetível de produzir fissuras por tensão.

A resistência ao impacto do policarbonato é uma das melhores entre os plásticos de engenharia geral e todas as resinas termoplásticas, e o seu valor é semelhante ao do poli FET reforçado com fibra de vidro 45%. Os principais factores que afectam a resistência ao impacto do policarbonato são o peso molecular, o raio de entalhe, a temperatura e os aditivos.

Degeneração: A resistência do policarbonato à degeneração é bastante boa entre os plásticos termoplásticos de engenharia, melhor ainda do que o nylon e o poliuretano. A alteração dimensional e a deformação do fluxo a frio causadas pela água são muito pequenas. Este é um sinal importante da sua excelente estabilidade dimensional.

Quais são as vantagens do PC?

Resistência às intempéries

O material PC tem uma excelente resistência às intempéries e pode manter um excelente desempenho em condições exteriores. Tem uma forte resistência aos raios UV, aos oxidantes e a outros factores ambientais.

Resistência à temperatura

A temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão são elevadas, e a resistência à temperatura é elevada. A sua temperatura de decomposição é superior a 300°C, e a temperatura de trabalho a longo prazo pode atingir os 120°C. Ao mesmo tempo, tem boa resistência ao frio, e a temperatura de fragilidade é tão baixa quanto -100°C. A sua gama de temperaturas de utilização a longo prazo é de -60 a 120°C.

Resistência química

O material PC tem uma elevada resistência a muitos produtos químicos, incluindo álcoois, cetonas e ácidos. No entanto, tem uma fraca resistência a alguns solventes (como as cetonas).

Elevada resistência e rigidez

O material PC tem uma elevada resistência e rigidez, muito superior à dos plásticos comuns, como o ABS e o PVC. Este facto faz do PC a escolha ideal para o fabrico de peças que requerem elevada durabilidade e resistência ao impacto.

Boa estabilidade dimensional

O PC tem uma melhor resistência à fluência em comparação com outros plásticos de engenharia termoplásticos, como o PA e o POM. Tem uma alteração dimensional muito baixa e deformação por fluxo a frio devido à absorção de água, e tem uma taxa de contração baixa, pelo que tem uma boa estabilidade dimensional.

Resistência ao envelhecimento e resistência à chama

O policarbonato também é bom a resistir ao envelhecimento pelo calor. Se colocarmos a película no ar durante muito tempo e a aquecermos, ela alterar-se-á muito pouco. No entanto, se o policarbonato for exposto à luz solar, oxigénio e vapor de água durante muito tempo, especialmente a altas temperaturas, e contiver certas impurezas, irá degradar-se.

O policarbonato é inflamável, com uma chama amarela clara e um índice de fumo preto de apenas 25%, que se extingue quando se afasta da fonte de incêndio. Geralmente, são adicionados halogenetos, trióxido, hidróxido de magnésio, ácido fosfórico e fósforo vermelho para melhorar o retardamento da chama.

Boa transparência e brilho

Os materiais PC têm uma excelente transparência e brilho e podem ser modificados para obter diferentes cores e efeitos de superfície. Isto faz com que seja a escolha ideal para o fabrico de produtos que requerem uma elevada transparência.

Quais são as desvantagens do PC?

Embora os materiais de PC tenham muitas vantagens, também têm muitas desvantagens:

Baixa resistência à fadiga

As chapas de policarbonato só podem suportar uma pequena carga durante muito tempo, pelo que não são adequadas para aplicações que exijam pressão contínua ou de alta intensidade. A baixa resistência à fadiga das chapas de policarbonato pode causar degradação do desempenho ou falha durante a utilização a longo prazo.

Não resistente a ácidos e álcalis

O policarbonato não é resistente a ácidos e álcalis e reage quimicamente com ácidos e álcalis, causando corrosão na superfície da chapa. Por conseguinte, a utilização de chapas de PC pode ser limitada em ambientes que exijam o contacto com ácidos fortes ou álcalis fortes. É de notar que o policarbonato pode resistir a ácidos fracos, mas não pode entrar em contacto direto com ácidos fortes.

Fraca resistência ao desgaste

Os materiais de PC têm muita liberdade nas suas cadeias moleculares e existe muito espaço entre as cadeias. São facilmente afectados por forças externas e facilmente riscados e desgastados.

Os materiais de PC têm uma baixa cristalinidade molecular e um arranjo de cadeias moleculares relativamente desordenado, o que facilita a formação de buracos microscópicos na superfície dos materiais de PC, reduzindo a sua resistência aos riscos.

Os materiais de PC podem melhorar a sua auto-lubrificação através da adição de PTFE em pó, e a sua resistência ao desgaste pode ser melhorada através da adição de fibra de vidro para aumentar a dureza.

Fraca resistência à hidrólise

Como a cadeia molecular contém o grupo -COO, o policarbonato pode sofrer uma reação de hidrólise para gerar o ácido ou álcool correspondente na presença de ácido ou alcalino. Por conseguinte, o PC convencional tem uma baixa estabilidade à hidrólise e não pode ser utilizado para produtos que são repetidamente sujeitos a vapor de alta pressão.

Sensível a entalhes

A sensibilidade ao entalhe ocorre quando um produto racha ao longo de um entalhe (colapso, rebarba) na extremidade do produto quando é aplicada uma força. Os produtos de PC são propensos a fissurar quando existe um entalhe porque é difícil eliminar a tensão interna dos produtos de PC.

Fraca resistência à fissuração por tensão

Mas quando uma força externa faz com que as correntes se alinhem, elas não querem relaxar e voltar ao seu estado original e aleatório. Isto faz com que seja difícil eliminar a tensão no interior do produto depois de este ter sido moldado.

Quais são as aplicações do PC?

Indústria de materiais de construção

As chapas de policarbonato têm boa transmissão de luz, resistência ao impacto, resistência à radiação ultravioleta, estabilidade dimensional e bom desempenho de moldagem e processamento dos seus produtos, o que lhes confere vantagens óbvias de desempenho técnico em relação ao vidro inorgânico tradicionalmente utilizado na indústria da construção.

A China construiu mais de 20 linhas de produção de placas ocas de policarbonato para materiais de construção, com uma procura anual de cerca de 70.000 toneladas de policarbonato, que atingirá 140.000 toneladas até 2005.

Indústria de fabrico de automóveis

O policarbonato é ótimo para carros e camiões porque é resistente, aguenta o calor, aguenta as intempéries e é duro. É utilizado para fabricar muitas peças diferentes para carros e camiões, mas principalmente para luzes, painéis de instrumentos, placas de aquecimento, descongeladores e para-choques feitos de misturas de policarbonato.

Com base em dados de países desenvolvidos, a proporção de policarbonato utilizado nas indústrias de fabrico de produtos electrónicos, eléctricos e automóveis é de 40% a 50%, enquanto a utilização da China neste domínio é apenas de cerca de 10%.

As indústrias de fabrico de produtos electrónicos, eléctricos e automóveis são os pilares do rápido desenvolvimento da China, e a procura de policarbonato nestes domínios será enorme no futuro. A China tem um grande número total de automóveis e uma grande procura, pelo que a aplicação do policarbonato neste domínio tem um grande potencial de expansão.

Equipamento médico

Como os produtos de policarbonato podem suportar vapor, agentes de limpeza, aquecimento e esterilização por radiação de alta dose sem amarelecimento e degradação do desempenho físico, são amplamente utilizados em equipamentos de hemodiálise de rins artificiais e outros equipamentos médicos que precisam de ser operados em condições transparentes e intuitivas e precisam de ser repetidamente esterilizados.

Por exemplo, são utilizados para fabricar seringas de alta pressão, máscaras cirúrgicas, aparelhos dentários descartáveis, separadores de sangue, etc.

Aeroespacial

Com o rápido desenvolvimento da aviação e da tecnologia aeroespacial, os requisitos para vários componentes de aeronaves e naves espaciais estão constantemente a aumentar, o que levou a uma aplicação crescente do PC neste domínio.

Segundo as estatísticas, só num avião Boeing são utilizadas 2500 peças de policarbonato e um único avião consome cerca de 2 toneladas de policarbonato. Nas naves espaciais, são utilizadas centenas de peças de policarbonato com diferentes configurações e reforçadas com fibra de vidro, bem como o equipamento de proteção dos astronautas.

Embalagem

Um novo ponto de crescimento no domínio das embalagens são os vários tipos de garrafas de armazenamento de água que podem ser repetidamente desinfectadas e utilizadas.

Uma vez que os produtos de policarbonato têm as vantagens de serem leves, terem boa resistência ao impacto e transparência, e não sofrerem deformação e transparência quando lavados com água quente e soluções corrosivas, as garrafas de PC substituíram completamente as garrafas de vidro em alguns domínios.

Prevê-se que, à medida que as pessoas prestam mais atenção à qualidade da água potável, a taxa de crescimento do policarbonato nesta área permanecerá acima de 10%, e espera-se que atinja 60.000 toneladas até 2005.

Além disso, quando produzimos brinquedos de plástico de alta qualidade, utilizamos plástico moldagem por injeção e resinas de moldagem por injeção de plástico para garantir a precisão e a durabilidade do produto final.

Indústria eletrónica

O policarbonato é um excelente material isolante porque tem um isolamento elétrico bom e consistente numa vasta gama de temperaturas e humidade. Também tem um bom retardamento de chama e estabilidade dimensional, o que o torna útil em muitas aplicações electrónicas e eléctricas diferentes.

A resina de policarbonato é utilizada principalmente para fabricar todos os tipos de máquinas de processamento de alimentos, carcaças de ferramentas eléctricas, corpos, suportes, gavetas de frigoríficos e peças de aspiradores. Além disso, para computadores, gravadores de vídeo e televisores a cores que requerem peças de alta precisão, os materiais de policarbonato são também muito valiosos.

Lente ótica

O policarbonato é muito importante neste domínio porque tem uma elevada transmissão de luz, um elevado índice de refração, uma elevada resistência ao impacto, estabilidade dimensional e é fácil de processar e moldar. As lentes ópticas feitas de policarbonato de grau ótico podem ser utilizadas em câmaras, microscópios, telescópios e instrumentos de teste ótico.

Também podem ser utilizadas em lentes de projectores de cinema, lentes de fotocopiadoras, lentes de projectores de focagem automática de infravermelhos, lentes de impressoras de raios laser e todos os tipos de prismas, reflectores multifacetados e outro equipamento de escritório e electrodomésticos. A sua gama de aplicações é realmente vasta.

Outra área importante de aplicação do policarbonato em lentes ópticas é como material para lentes de óculos para crianças, óculos de sol, óculos de segurança e óculos para adultos. A taxa de crescimento médio anual do consumo de policarbonato na indústria mundial de óculos manteve-se acima de 20%, mostrando grande vitalidade do mercado.

Indústria de fabrico de discos ópticos

Com o crescimento da indústria da informação, os discos ópticos fabricados em policarbonato de qualidade ótica estão a desenvolver-se rapidamente como uma nova geração de suportes de armazenamento de informações áudio e vídeo. O policarbonato tornou-se a principal matéria-prima da indústria mundial de fabrico de discos ópticos devido às suas excelentes caraterísticas de desempenho.

A quantidade de policarbonato consumida pela indústria mundial de fabrico de discos ópticos excedeu 20% do consumo global de policarbonato, e a sua taxa média de crescimento anual excede 10%.

A produção de discos ópticos na China tem crescido rapidamente. De acordo com os dados divulgados pela Administração Estatal de Imprensa e Publicação, em 2002 existiam 748 linhas de produção de discos ópticos no país, com um consumo anual de cerca de 80 000 toneladas de policarbonato de qualidade ótica, todas elas importadas.

Indústria alimentar e de bebidas

O PC (policarbonato) é habitualmente utilizado na indústria alimentar e de bebidas, com elevado ponto de fusão, recipientes anti-colisão, embalagens japonesas, garrafas de água e recipientes para alimentos japoneses. A seleção de transparência prática e durabilidade torna-o seguro e prático.

Resumo

Entre as resinas plásticas, o acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) e o polietileno de alta densidade (HDPE) são normalmente utilizados para fabricar uma variedade de produtos, enquanto o policarbonato (PC) oferece maior transparência e resistência ao calor .

O PC é um termoplástico de alto desempenho com excelente resistência mecânica, resistência ao calor, transparência e isolamento elétrico. É amplamente utilizado na construção, automóveis, dispositivos médicos, aeroespacial, embalagens, eletrónica, lentes ópticas e muito mais.

Embora tenha uma excelente resistência ao impacto e estabilidade dimensional, também tem alguns inconvenientes, tais como baixa resistência à fadiga, fraca resistência a ácidos e álcalis e fraca resistência ao desgaste. No entanto, o PC é versátil e adaptável, satisfazendo as diversas necessidades de materiais da indústria moderna.