A polikarbonátok olyan polimerek, amelyekben szerves funkciós csoportok karbonátcsoportokkal kapcsolódnak egymáshoz. A leginkább használt hőre lágyuló műanyag, amely hosszú molekulaláncokkal rendelkezik.

A polikarbonátok felhasználása

A polikarbonátok között sokféle polikarbonát létezik, amelyek tulajdonságai molekulatömegüktől és szerkezetüktől függően változnak. A molekulatömeg növekedésével a polimer merevebbé válik. Továbbá a tulajdonságok megváltoznak más polimerekkel, például ABS-szel és poliészterekkel, például PET-tel való keveréssel.

A polimereket figyelemre méltó tulajdonságaik miatt (láng- és hőállóak, szívósak és átlátszóak) igen széles körben használják.

1. ábra A polikarbonátok tulajdonságai, szilárdságuk és figyelemre méltó átlátszóságuk, valamint biokompatibilitásuk miatt ideális anyagok orvosi készülékekhez. Használják őket a veseproblémák kezelésére szolgáló dialízisgépekben és, mint itt látható, az oxigénadókban, amelyek átveszik a szív és a tüdő munkáját a rajtuk végzett súlyos műtétek során, például a bypass-műtéteknél. A polikarbonát könnyen sterilizálható epoxietánnal, sugárzással vagy gőzben való melegítéssel. A Bayer MaterialScience AG szíves engedélyével.

A polikarbonátok és keverékeik felhasználási területei közé tartoznak:

• gyógyászati (pl. dialízisházak és szemüveglencsék)
• elektroelektronikai (pl. foglalatok, lámpaburkolatok,
• biztosítékdobozok, számítógép- és televízióházak)
• építőipari (pl. stadiontetők, táblák, tetőablakok)
• optikai tároló (CD-k, DVD, HD-DVD)
• autók (belső világítás és fényszórók, napfénytetők, oldalablakok, hűtőrácsok, hűtőrácsok, lökhárítók)
• csomagolás (például nagyméretű vizes palackok)

Ábra 2 Ezek a DVD-k polikarbonátból készülnek. A Bayer MaterialScience AG szíves engedélyével. 3. ábra Polikarbonátból készült a híres svájci tervező, Frank M Rinderknecht által készített zaZan nevű kísérleti autó tetőkupolája. A Bayer MaterialScience AG szíves engedélyével.

A polikarbonátok éves termelése

Világ	4.4 millió tonna1
Ázsia	2,0 millió tonna2
Európa	1.5 millió tonna2
USA	0,9 millió tonna2

1. 2016-os becslés Merchant and Research Consulting, 2014

2. 2016-os becslés az 1. hivatkozásból és PlasticsEurope, 2015

Polikarbonátok gyártása

A legtöbbet használt polikarbonátot biszfenol A és karbonil-klorid vagy difenil-karbonát közötti kondenzációs polimerizációval állítják elő.

A biszfenol A-t fenol és propanon kondenzációjával állítják elő.

A karbonil-kloridot szén-monoxidból és klórból állítják elő:

A difenil-karbonátot dimetil-karbonátból állítják elő, amelyet gyakran metanolból, oxigénből és szén-monoxidból állítanak elő folyékony fázisban egy rézsó, például réz(II)-klorid jelenlétében:

A polimer általában biszfenol A és karbonil-klorid bázikus oldatban történő reakciójával keletkezik.

A biszfenol A oldatát nátrium-hidroxidban (azaz a fenol nátriumsójának oldatát) készítik. Ezt összekeverjük a karbonil-klorid szerves oldószerben (diklórmetánban) lévő oldatával. A polimerizáció a vizes és a szerves réteg határfelületén zajlik egy katalizátor (egy amin) segítségével:

A polikarbonátot a szerves rétegben oldatban tartják. Ezt az oldatot azután a vizes rétegből lefolyatják, és vagy elpárologtatják, hogy a polimer szemcsékké alakuljon, vagy etanolt adnak hozzá a szilárd polimer kicsapásához.

A polikarbonátok egyre nagyobb hányadát azonban difenil-karbonáton keresztül állítják elő, hogy a rendkívül mérgező gáz, a karbonil-klorid használatát kiküszöböljék.

A biszfenol A-t és az észtert együtt hevítik, hogy olvadt polimertömeget képezzenek:

A fenolt és a felesleges reaktánsokat csökkentett nyomáson történő desztillációval távolítják el. A polikarbonát olvadékot ezután finom fúvókákon keresztül hosszú, “spagettiszerű” szálakká préselik, amelyeket lehűtnek és granulálnak.

Közelebbi fejlesztések

Bár a biszfenol-A-ból származó polikarbonát könnyen a legszélesebb körben használt polikarbonát, olyan kopolimereket fejlesztettek ki, amelyekben szubsztituált biszfenolokat adnak hozzá és reagáltatnak difenil-karbonáttal.

Például tetrabromobiszfenol-A-t adnak hozzá, a polimerizáció előtt. Az így kapott polimer fokozott lángállósággal rendelkezik.

A másik használt komonomer a tetrametil-biszfenol A, amely javítja a polikarbonát hőállóságát.