Policarbonații sunt polimeri care au grupe funcționale organice legate între ele prin grupe carbonat. Cel mai utilizat este un termoplastic care are lanțuri moleculare lungi.

Utilizări ale policarbonaților

Există mulți policarbonați ale căror proprietăți variază în funcție de masa moleculară și de structura lor. Pe măsură ce masa moleculară crește, polimerul devine mai rigid. Mai mult, proprietățile sunt modificate prin amestecul cu alți polimeri, de exemplu, cu ABS și poliesteri, cum ar fi PET.

Datorită proprietăților lor remarcabile (sunt rezistenți la flacără și la căldură, rezistenți și transparenți), polimerii sunt utilizați pe scară foarte largă.

Figura 1 Proprietățile policarbonaților, rezistența și transparența lor remarcabilă, precum și biocompatibilitatea lor îi fac să fie materiale ideale pentru aparatele medicale. Ele sunt utilizate la aparatele de dializă pentru problemele renale și, așa cum se arată aici, la oxigenatoarele care preiau munca inimii și a plămânilor în timpul unor operații grave asupra acestora, de exemplu în cadrul operațiilor de by-pass. Policarbonatul este ușor de sterilizat cu epoxietan, cu radiații sau prin încălzire în aburi. Cu permisiunea amabilă a Bayer MaterialScience AG.

Printre utilizările policarbonaților și ale amestecurilor lor se numără:

• medicale (de exemplu, pentru carcase de dializă și lentile de ochelari)
• electronice (de exemplu, prize, capace de lămpi,
• cutii de siguranțe, carcase de calculatoare și televizoare)
• construcții (de exemplu, acoperișuri de stadioane, panouri, luminatoare)
• depozitare optică (CD-uri, DVD, HD-DVD)
• autoturisme (iluminat interior și faruri, acoperișuri parasolare, geamuri laterale, radiatoare, grile, bare de protecție)
• ambalaje (de exemplu, sticle mari de apă)

Figura 2 Aceste DVD-uri sunt fabricate dintr-un policarbonat. Cu permisiunea amabilă a Bayer MaterialScience AG. Figura 3 Un policarbonat este folosit pentru a realiza cupola acoperișului acestei mașini experimentale, numită zaZan, creată de celebrul designer elvețian, Frank M Rinderknecht. Cu permisiunea amabilă a Bayer MaterialScience AG.

Producția anuală de policarbonați

Lume	4.4 milioane de tone1
Asia	2,0 milioane de tone2
Europa	1.5 milioane de tone2
SUA	0,9 milioane de tone2

1. Estimare 2016 Merchant and Research Consulting, 2014

2. 2016 estimare din referința 1 și PlasticsEurope, 2015

Fabricarea de policarbonați

Policarbonatul cel mai utilizat este fabricat prin polimerizarea prin condensare între bisfenol A și fie clorură de carbonil, fie carbonat de difenil.

Bisfenolul A este produs prin condensarea fenolului cu propanona.

Clorura de carbonil este produsă din monoxid de carbon și clor:

Carbonatul de difenil este produs din carbonatul de dimetil, care este adesea obținut din metanol, oxigen și monoxid de carbon în fază lichidă în prezența unei săruri de cupru, cum ar fi clorura de cupru(II):

Polimerul se formează de obicei prin reacția bisfenolului A și a clorurii de carbonil într-o soluție bazică.

Se prepară o soluție de bisfenol A în hidroxid de sodiu (adică o soluție de sare de sodiu a fenolului). Aceasta se amestecă cu o soluție de clorură de carbonil într-un solvent organic (diclorometan). Polimerizarea are loc la interfața dintre stratul apos și cel organic cu ajutorul unui catalizator (o amină):

Policarbonatul este menținut în soluție în stratul organic. Această soluție este apoi scursă din stratul apos și este fie evaporată pentru a forma granule de polimer, fie se adaugă etanol pentru a precipita polimerul solid.

Cu toate acestea, o proporție din ce în ce mai mare de policarbonați este realizată prin intermediul carbonatului de difenil, pentru a elimina utilizarea clorurii de carbonil, un gaz extrem de otrăvitor.

Bisfenolul A și esterul sunt încălzite împreună pentru a forma o masă topită de polimer:

Fenolul și reactanții în exces sunt eliminați prin distilare sub presiune redusă. Materialul topit de policarbonat este apoi presat prin duze fine pentru a forma fire lungi de tip „spaghete”, care sunt răcite și granulate.

Dezvoltări ulterioare

Deși policarbonatul derivat din bisfenol A este cu ușurință cel mai utilizat policarbonat, au fost dezvoltați copolimeri în care se adaugă bisfenoli substituiți și se reacționează cu carbonat de difenil.

De exemplu, se adaugă tetrabromobisfenol A, înainte de polimerizare. Polimerul rezultat are o rezistență sporită la flacără.

Un alt co-monomer utilizat este tetrametilbisfenolul A, care îmbunătățește rezistența policarbonatului la căldură.

.