Os policarbonatos são polímeros que têm grupos funcionais orgânicos ligados entre si por grupos carbonatados. O mais utilizado é um termoplástico que tem longas cadeias moleculares.
Usos de policarbonatos
Existem muitos policarbonatos que variam em propriedades dependendo da sua massa molecular e estrutura. À medida que a massa molecular aumenta, o polímero torna-se mais rígido. Além disso, as propriedades são alteradas pela mistura com outros polímeros, por exemplo, com ABS e poliésteres como o PET.
Por causa das suas propriedades notáveis (são resistentes à chama e ao calor, resistentes e transparentes), os polímeros são muito utilizados.
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Figure 1 As propriedades dos policarbonatos, a sua resistência e transparência notável e a sua biocompatibilidade tornam-nos materiais ideais para aparelhos médicos. São utilizados em máquinas de diálise para problemas renais e, como aqui demonstrado, para oxigenadores que assumem o trabalho do coração e dos pulmões durante operações graves sobre eles, por exemplo, em cirurgias de by-pass. O policarbonato é prontamente esterilizado com epoxietano, radiação ou aquecimento a vapor. |
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Dentre os usos dos policarbonatos e suas misturas:
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- médico (por exemplo, para caixas de diálise e lentes de óculos)
- electro-electrónico (por exemplo, tomadas, coberturas de lâmpadas,
- caixas de fusíveis, caixas de computadores e de televisão)
- construção (por exemplo, telhados de estádios, sinais, clarabóias)
- armazenamento óptico (CDs, DVD, HD-DVDs)
- carros (iluminação interior e faróis, tejadilhos, janelas laterais, radiadores, grelhas, pára-choques)
- embalagens (por exemplo, garrafas de água grandes)
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Produção anual de policarbonatos
| World | 4.4 milhões de toneladas1 |
| Asia | 2,0 milhões de toneladas2 |
| Europe | 1.5 milhões de toneladas2 |
| US | 0,9 milhões de toneladas2 |
1. Estimativa de 2016 Merchant and Research Consulting, 2014
2. Estimativa 2016 da referência 1 e PlasticsEurope, 2015
Fabricação de policarbonatos
O policarbonato mais utilizado é fabricado por polimerização por condensação entre o bisfenol A e o cloreto de carbonilo ou carbonato de difenilo.
Bisfenol A é produzido pela condensação de fenol com propanona.
Cloreto de carbonilo é produzido a partir de monóxido de carbono e cloro:
Carbonato de difenilo é produzido a partir de carbonato de dimetilo, que é frequentemente feito a partir de metanol, oxigénio e monóxido de carbono na fase líquida na presença de um sal de cobre como o cloreto de cobre(II):
O polímero é normalmente formado pela reacção de bisfenol A e cloreto de carbonilo numa solução básica.
É preparada uma solução de bisfenol A em hidróxido de sódio (ou seja, uma solução do sal de sódio do fenol). É misturado com uma solução de cloreto de carbonilo num solvente orgânico (diclorometano). A polimerização ocorre na interface entre as camadas aquosa e orgânica com a ajuda de um catalisador (uma amina):
O policarbonato é mantido em solução na camada orgânica. Esta solução é então escoada da camada aquosa e é evaporada para formar grânulos do polímero ou é adicionado etanol para precipitar o polímero sólido.
No entanto, uma proporção crescente de policarbonatos é feita via carbonato de difenila, a fim de eliminar o uso de cloreto de carbonila, um gás extremamente venenoso.
Bisfenol A e o éster são aquecidos juntos para formar uma massa fundida de polímero:
O fenol e os reagentes em excesso são removidos por destilação sob pressão reduzida. O policarbonato fundido é então pressionado através de bicos finos para formar longos fios “tipo esparguete”, que são arrefecidos e granulados.
Outros desenvolvimentos
Embora o policarbonato derivado do bisfenol A seja facilmente o policarbonato mais utilizado, foram desenvolvidos co-polímeros nos quais são adicionados bisfenóis substituídos e reagidos com carbonato de difenil.
Por exemplo, o tetrabromobisfenol A é adicionado, antes da polimerização. O polímero resultante tem maior resistência à chama.
Um outro co-monómero utilizado é o tetrametilbisfenol A, que melhora a resistência do policarbonato ao calor.
