Polykarbonáty jsou polymery, které mají organické funkční skupiny spojené uhličitanovými skupinami. Nejpoužívanější je termoplast, který má dlouhé molekulární řetězce.

Použití polykarbonátů

Existuje mnoho polykarbonátů, jejichž vlastnosti se liší v závislosti na jejich molekulové hmotnosti a struktuře. S rostoucí molekulovou hmotností se polymer stává tužším. Dále se vlastnosti mění jeho smícháním s jinými polymery, například s ABS a polyestery, jako je PET.

Pro své pozoruhodné vlastnosti (jsou odolné vůči plameni a teplu, houževnaté a průhledné) mají velmi široké využití.

Obrázek 1 Vlastnosti polykarbonátů, jejich pevnost a pozoruhodná průhlednost a jejich biokompatibilita z nich činí ideální materiál pro lékařské přístroje. Používají se v dialyzačních přístrojích při problémech s ledvinami a, jak je znázorněno na obrázku, v oxygenátorech, které přebírají práci srdce a plic při závažných operacích na nich, například při operaci bypassu. Polykarbonát se snadno sterilizuje epoxyetanem, zářením nebo zahříváním v páře. S laskavým svolením společnosti Bayer MaterialScience AG.

Mezi použití polykarbonátů a jejich směsí patří např:

• medicínské (například pro pouzdra na dialýzu a brýlové čočky)
• elektronické (například patice, kryty lamp,
• pojistkové skříňky, kryty počítačů a televizorů)
• stavební (například střechy stadionů, značky, střešní okna)
• optické paměti (CD, DVD, HD-DVD)
• automobily (vnitřní osvětlení a světlomety, střešní okna, boční okna, chladiče, mřížky, nárazníky)
• obaly (například velké lahve na vodu)

Obrázek 2 Tato DVD jsou vyrobena z polykarbonátu. S laskavým svolením společnosti Bayer MaterialScience AG. Obrázek 3 Z polykarbonátu je vyrobena střešní kopule tohoto experimentálního automobilu s názvem zaZan, který vytvořil slavný švýcarský designér Frank M Rinderknecht. S laskavým svolením společnosti Bayer MaterialScience AG.

Roční produkce polykarbonátů

Svět	4.4 mil. tun1
Asie	2,0 mil. tun2
Evropa	1.5 mil. tun2
USA	0,9 mil. tun2

1. Odhad z roku 2016 Merchant and Research Consulting, 2014

2. Odhad z roku 2016 z reference 1 a PlasticsEurope, 2015

Výroba polykarbonátů

Nejvíce používaný polykarbonát se vyrábí kondenzační polymerací mezi bisfenolem A a karbonylchloridem nebo difenylkarbonátem.

Bisfenol A se vyrábí kondenzací fenolu s propanonem.

Karbonylchlorid se vyrábí z oxidu uhelnatého a chloru:

Difenylkarbonát se vyrábí z dimethylkarbonátu, který se často vyrábí z methanolu, kyslíku a oxidu uhelnatého v kapalné fázi za přítomnosti měďnaté soli, například chloridu měďnatého(II):

Polymer obvykle vzniká reakcí bisfenolu A a karbonylchloridu v základním roztoku.

Připravuje se roztok bisfenolu A v hydroxidu sodném (tj. roztok sodné soli fenolu). Smísí se s roztokem karbonylchloridu v organickém rozpouštědle (dichlormethan). Polymerace probíhá na rozhraní mezi vodnou a organickou vrstvou za pomoci katalyzátoru (aminu):

Polykarbonát se udržuje v roztoku v organické vrstvě. Tento roztok pak stéká z vodné vrstvy a buď se odpaří, čímž se vytvoří granule polymeru, nebo se přidá ethanol, aby se vysrážel pevný polymer.

Stále větší podíl polykarbonátů se však vyrábí prostřednictvím difenylkarbonátu, aby se vyloučilo použití karbonylchloridu, což je velmi jedovatý plyn.

Bisfenol A a ester se zahřívají společně za vzniku roztavené hmoty polymeru:

Fenol a přebytečné reaktanty se odstraní destilací za sníženého tlaku. Tavenina polykarbonátu se poté protlačí jemnými tryskami a vytvoří dlouhá „špagetová“ vlákna, která se ochladí a granulují.

Další vývoj

Přestože je polykarbonát odvozený od bisfenolu A snadno nejpoužívanějším polykarbonátem, byly vyvinuty kopolymery, do nichž se přidávají substituované bisfenoly a reagují s difenylkarbonátem.

Příklad se přidává tetrabrombisfenol A, a to před polymerací. Výsledný polymer má zvýšenou odolnost vůči plameni.

Dalším používaným ko-monomerem je tetrametylbisfenol A, který zvyšuje odolnost polykarbonátu vůči teplu.

.