Los policarbonatos son polímeros que tienen grupos funcionales orgánicos unidos por grupos carbonados. El más utilizado es un termoplástico que tiene largas cadenas moleculares.
Usos de los policarbonatos
Hay muchos policarbonatos que varían en propiedades dependiendo de su masa molecular y estructura. A medida que la masa molecular aumenta, el polímero se vuelve más rígido. Además, las propiedades se modifican al mezclarlo con otros polímeros, por ejemplo, con ABS y poliésteres como el PET.
Debido a sus notables propiedades (son resistentes al fuego y al calor, duros y transparentes), los polímeros son muy utilizados.
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Entre los usos de los policarbonatos y sus mezclas están:
- médico (por ejemplo, para carcasas de diálisis y lentes de gafas)
- electroelectrónico (por ejemplo, enchufes, cubiertas de lámparas,
- cajas de fusibles, carcasas de ordenadores y televisores)
- construcción (por ejemplo, techos de estadios, carteles, claraboyas)
- almacenamiento óptico (CD, DVD, HD-DVD)
- automóviles (iluminación interior y faros, techos solares, ventanas laterales, radiadores, rejillas, parachoques)
- empaquetado (por ejemplo, botellas de agua grandes)
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Producción anual de policarbonatos
| Mundial | 4.4 millones de toneladas1 |
| Asia | 2,0 millones de toneladas2 |
| Europa | 1.5 millones de toneladas2 |
| Estados Unidos | 0,9 millones de toneladas2 |
1. Estimación de 2016 de Merchant and Research Consulting, 2014
2. Estimación de 2016 de la referencia 1 y PlasticsEurope, 2015
Fabricación de policarbonatos
El policarbonato más utilizado se fabrica por polimerización de condensación entre el bisfenol A y el cloruro de carbonilo o el carbonato de difenilo.
El bisfenol A se produce por la condensación del fenol con la propanona.
El cloruro de carbonilo se produce a partir del monóxido de carbono y el cloro:
El carbonato de difenilo se produce a partir del carbonato de dimetilo, que suele hacerse a partir del metanol, el oxígeno y el monóxido de carbono en la fase líquida en presencia de una sal de cobre como el cloruro de cobre (II):
El polímero suele formarse por la reacción del bisfenol A y el cloruro de carbonilo en una solución básica.
Se prepara una solución de bisfenol A en hidróxido de sodio (es decir, una solución de la sal sódica del fenol). Se mezcla con una solución de cloruro de carbonilo en un disolvente orgánico (diclorometano). La polimerización tiene lugar en la interfaz entre las capas acuosa y orgánica con la ayuda de un catalizador (una amina):
El policarbonato se mantiene en solución en la capa orgánica. A continuación, esta solución se escurre de la capa acuosa y se evapora para formar gránulos del polímero o se añade etanol para precipitar el polímero sólido.
Sin embargo, una proporción cada vez mayor de policarbonatos se hace a través de carbonato de difenilo, con el fin de eliminar el uso de cloruro de carbonilo, un gas extremadamente venenoso.
El bisfenol A y el éster se calientan juntos para formar una masa fundida de polímero:
El fenol y el exceso de reactivos se eliminan por destilación a presión reducida. A continuación, la masa fundida de policarbonato se presiona a través de finas boquillas para formar largos hilos en forma de «espaguetis», que se enfrían y se granulan.
Desarrollos posteriores
Aunque el policarbonato derivado del bisfenol A es fácilmente el más utilizado, se han desarrollado copolímeros en los que se añaden bisfenoles sustituidos y se hacen reaccionar con carbonato de difenilo.
Por ejemplo, se añade tetrabromobisfenol A, antes de la polimerización. El polímero resultante tiene una mayor resistencia a la llama.
Otro comonómero utilizado es el tetrametilbisfenol A, que mejora la resistencia del policarbonato al calor.
