Polycarbonate nguyên khối - đặc tính kỹ thuật, tính chất và ứng dụng của vật liệu

Trong xây dựng hiện đại, vật liệu trong suốt được sử dụng rộng rãi, thường tạo thành hoàn toàn diện mạo của các tòa nhà. Cùng với kính thông thường, các đặc tính polycarbonate nguyên khối cũng được phổ biến rộng rãi và việc sử dụng nó giúp tạo ra các cấu trúc xây dựng độc đáo. Nhựa này có đặc tính kỹ thuật tuyệt vời, làm cho nó không thể thiếu để xây dựng các cấu trúc cho các mục đích khác nhau.

Polycarbonate nguyên khối là gì?

Vật liệu này lần đầu tiên thu được vào cuối thế kỷ 19 như là một sản phẩm phụ trong quá trình tổng hợp thuốc để giảm đau. Một câu hỏi khá tự nhiên được đặt ra: polycarbonate nguyên khối là gì, và nó có những tính chất gì? Nó là một hợp chất trong suốt không hòa tan trong nước và nhiều chất lỏng khác có thể cạnh tranh với thủy tinh silicat chất lượng cao.

Đặc tính kỹ thuật polycarbonate nguyên khối, ở mức cao nhất, thuộc về nhóm nhựa nhiệt dẻo. Các hợp chất thơm được sử dụng rộng rãi nhất được tổng hợp từ bisphenol A. Lần lượt, chất này thu được bằng cách ngưng tụ các thành phần tương đối rẻ tiền của acetone và phenol. Hoàn cảnh này làm cho nó có thể được sử dụng rộng rãi trong xây dựng và các lĩnh vực khác.

Polycarbonate nguyên khối được cung cấp cho người tiêu dùng ở dạng vật liệu tấm có độ dày từ 1 đến 12 mm với kích thước tiêu chuẩn 205 × 305 mm. Theo thứ tự đặc biệt, có thể chế tạo các tấm với các thông số hình học khác trong khi duy trì chiều rộng. Hạn chế này là do kích thước tiêu chuẩn của máy đùn được sử dụng để sản xuất polymer.

Việc sản xuất công nghiệp bằng polycarbonate nguyên khối được thực hiện theo TU 6-19-113-87. Điều này cung cấp cho vật liệu các đặc tính cần thiết trong các thông số sau: độ bền kéo, độ bền va đập và khả năng chịu nhiệt độ thấp và cao. Hiện nay, phạm vi của polycarbonates được sản xuất ở nước ta và nước ngoài bao gồm hàng chục mặt hàng.

Trong danh sách này, các lớp sau của tài liệu này, khác nhau về một số tính chất và đặc điểm:

• PC-005 và PC-003 là các polyme có độ nhớt cao, cho đến gần đây PK-1.
• Nhựa nhiệt dẻo có độ nhớt trung bình PC-007 đã thay thế các polycarbonat PK-2 và PK-LT-10.
• Vật liệu RS-010 có độ nhớt thấp được chỉ định trước đó là PK-LT-12 và PK-3.
• Các tấm ổn định nhiệt PK-LT-18-m được sơn màu đen (cho đến gần đây, PK-4).
• PK-5 - một vật liệu được phát triển đặc biệt cho mục đích y tế, được sử dụng cùng với các polycarbonat nguyên khối nhập khẩu.
• PK-6 - tấm cho các thiết bị quang học và cấu trúc chiếu sáng.
• PK-LST-30 - một vật liệu với chất độn được làm từ silicon hoặc thủy tinh thạch anh (tên gọi cũ là PK-LSV-30 và PK-NKS).
• PK-M-1 - tấm có hệ số ma sát tối thiểu của bề mặt.
• PK-M-2 - khả năng chống vi-rút cao và các đặc tính chữa cháy tuyệt vời. Hiện tại không có chất tương tự trên thế giới.
• PK-TS-16-OD - vật liệu thuộc loại cao nhất về khả năng chống cháy nổ và nhiệt độ cao. Các tấm được thiết kế đặc biệt cho các cấu trúc với các yêu cầu chống cháy nghiêm ngặt.

Ngoài các polycarbonat nguyên khối trong suốt, ngành công nghiệp cung cấp các tấm tiêu dùng với mức độ truyền ánh sáng thấp với nhiều màu sắc khác nhau.

Tỷ lệ polycarbonate nguyên khối với nhiệt độ

Các chỉ số kháng của tấm polymer với điều kiện khí hậu được xác định theo các tiêu chuẩn liên quan của Nga và quốc tế. Polycarbonate nguyên khối có khả năng chống băng giá đáng kể, nó có thể được sử dụng để sản xuất các cấu trúc ngoài trời. Loại thứ hai có thể được sử dụng ở nhiệt độ lên tới - 50 ° C với điều kiện là không có tải trọng cơ học, ở - 40 ° C vật liệu này có thể chịu được thậm chí sốc.

Khả năng chịu nhiệt của hầu hết các loại polycarbonat lên tới + 120 ° C. Đối với các mẫu riêng lẻ, con số này đạt tới +150 ° C. Giống như tất cả các vật liệu, khi polymer được nung nóng kích thước, hệ số giãn nở tuyến tính nhiệt được xác định bằng một kỹ thuật đặc biệt. Đối với polycarbonate nguyên khối, giá trị của nó là 6,5 × 10-5 m / ° C, cho phép nó được sử dụng để sản xuất các cấu trúc ngoài trời quan trọng. Chúng hoạt động thành công trong điều kiện có chênh lệch nhiệt độ đáng kể.

Kháng hóa chất của vật liệu

Polycarbonate nguyên khối là một polymer có thể chống lại các yếu tố môi trường phá hoại một cách hiệu quả. Vật liệu này trơ với nhiều môi trường tích cực và khả năng này phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của các chất.

Các tấm có khả năng kháng hóa chất cao đối với các hợp chất sau:

• Axit hữu cơ và vô cơ và các giải pháp của muối của họ.
• Chất khử và chất oxy hóa các loại.
• Rượu và chất tẩy rửa tổng hợp.
• Chất béo hữu cơ và nhiên liệu và chất bôi trơn.

Tuy nhiên, một số hợp chất hóa học có thể phản ứng với polymer, dẫn đến sự phá hủy dần dần các tấm.

Để thuận tiện cho người đọc, thông tin về tính kháng của polycarbonate đối với một số chất lỏng được trình bày dưới dạng bảng:

Axit axetic	+	Lục bình	+
Muối	+	Hydrogen peroxide, nồng độ lên tới 30%	+
Rượu butyl	+	Xăng, dầu diesel và dầu khoáng	+
Rượu etylic	+	Amoniac	–
Axit clohydric, lên đến 20%	+	Butyl acetate	–
Propan	+	Rượu Diethyl	–
Axit boric	+	Rượu metylic	–
Kali Permanganat, tối đa. đồng tình 10%	+	Dung dịch kiềm	–
Dấu hiệu + + trong bảng biểu thị tính kháng của vật liệu đối với phơi nhiễm kéo dài với chất được chỉ định.

Độ bền cơ học của polycarbonate ISO 527

Các tấm được đặc trưng bởi khả năng chịu được nhiều tải trọng trong một khoảng thời gian đáng kể. Chứng nhận Polycarbonate về độ bền cơ học được thực hiện theo các yêu cầu của tiêu chuẩn Nga, Mỹ và quốc tế.

Những ưu điểm của vật liệu này bao gồm:

• Độ bền uốn của polymer được kiểm tra theo ISO 178 và lên tới 95 MPa, tùy thuộc vào loại.
• Mô đun đàn hồi trong thử nghiệm này nằm trong khoảng 2600 MPa.
• Độ bền kéo của tấm khi được thử để xé theo tiêu chuẩn ISO 527- lên đến 60 MPa.
• Mô đun đàn hồi ở các tải như vậy lên tới 2200 MPa với độ giãn dài tương đối của mẫu trong một số trường hợp đạt 100%.
• Độ nhớt của polycarbonate nguyên khối khi được thử nghiệm bằng phương pháp Charlie cho các sản phẩm có vết rạch ở độ sâu nhất định không quá 30 - 40 kJ / m2.
• Một chỉ báo tương tự cho Izod nằm trong khoảng từ 600 đến 800 J / m.

Tấm Polycarbonate có khả năng chống va đập cao. Vì vậy, trong các thử nghiệm mà không rạch sơ bộ vật liệu, nó vẫn còn nguyên vẹn ở mức tải tối đa có thể đạt được trong phòng thí nghiệm.Các tấm đặc biệt bền được sử dụng để sản xuất các sản phẩm và phương tiện bảo vệ để đảm bảo an toàn cho người dân và các quan chức thực thi pháp luật.

Polycarbonate nguyên khối, không giống như thủy tinh, có thể uốn cong trong điều kiện môi trường bình thường. Các đặc tính được chỉ định của vật liệu được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các loại cấu trúc tròn: tán, hàng rào và các loại tương tự. Chất lượng này được đặc trưng bởi bán kính uốn giới hạn, phụ thuộc vào độ dày của tấm.

Thông tin chi tiết về vấn đề này được trình bày trên biểu đồ:

Sự phụ thuộc của bán kính uốn tối đa có thể vào độ dày của một tấm polycarbonate nguyên khối.

Độ dày tấm và trọng lượng riêng

Ngành công nghiệp cung cấp một loạt các tấm trong suốt và mờ với nhiều màu sắc khác nhau. Các đặc tính polycarbonate nguyên khối, là duy nhất trong nhiều khía cạnh, có mật độ 1200 kg / m3. Giá trị này thấp hơn đáng kể so với kính cửa sổ, có trọng lượng riêng gấp đôi. Hoàn cảnh này làm cho nó có thể tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều cấu trúc tòa nhà, với điều kiện là độ bền cơ học của chúng được duy trì ở mức phù hợp.

Kiến thức về một chỉ số như trọng lượng của một mét vuông polycarbonate nguyên khối là cần thiết để xác định khối lượng vật liệu lợp trong quá trình thiết kế và xây dựng.

Giá trị khối lượng của polycarbonate nguyên khối sẽ phụ thuộc vào độ dày của tấm vật liệu:

Sự phụ thuộc của trọng lượng của một tấm polycarbonate nguyên khối tiêu chuẩn, kích thước 2050x3050 mm, vào độ dày của nó.

Chống tia cực tím

Tấm polycarbonate nguyên khối có truyền dẫn ánh sáng chọn lọc. Để đạt được hiệu ứng này, một lớp phủ bảo vệ được áp dụng cho bề mặt tấm bằng cách đùn. Độ dày của lớp này đủ để trì hoãn và hấp thụ bức xạ từ phần tử ngoại của quang phổ, trong khi ánh sáng hồng ngoại có thể nhìn thấy và mềm mại tự do xuyên qua hàng rào. Tùy thuộc vào thương hiệu của bảng, một lớp phủ bảo vệ được áp dụng trên một hoặc cả hai mặt.

Công nghệ ép đùn được sử dụng giúp loại bỏ khả năng phân tách từ cơ sở do sự thâm nhập của vật liệu. Một công nghệ khác để bảo vệ bảng điều khiển khỏi tiếp xúc với bức xạ UF là sử dụng các chất phụ gia đặc biệt của chất ổn định trong khối lượng nhựa. Phương pháp bảo vệ polymer này đắt hơn, nhưng hiệu quả của nó cao hơn nhiều.

Để bảo vệ polycarbonate nguyên khối khỏi bị hư hại trong quá trình lưu trữ và vận chuyển, nó được dán bằng một màng nhựa. Nó chỉ ra thương hiệu của bảng điều khiển và mặt mà lớp phủ bảo vệ được áp dụng. Bộ phim được gỡ bỏ trực tiếp trong quá trình cài đặt hoặc ngay sau đó, nếu không sẽ khó gỡ nó ra khỏi bề mặt của bảng điều khiển.

Hiệu suất cháy

Polycarbonate dưới ảnh hưởng của ngọn lửa mở và khi vượt quá nhiệt độ nhất định, bắt đầu tan chảy và nó bốc cháy. Sau khi chấm dứt tiếp xúc bên ngoài, quá trình này tự nhiên mất dần. Các tấm làm bằng vật liệu polymer có các tính năng sau đây để đảm bảo an toàn cháy nổ:

• chịu được nhiệt độ cao và ngọn lửa mở;
• trong quá trình đốt, sự hình thành khói là tối thiểu;
• sản phẩm đốt không độc hại;
• chỉ số oxy của vật liệu là 28-30%.

Polycarbonate nguyên khối thuộc danh mục vật liệu tự dập tắt. Điều này cho phép nó được phân loại là an toàn phòng cháy chữa cháy V-1 (B1) theo các yêu cầu của tiêu chuẩn UL-94 và DIN 4102. Đồng thời, không sử dụng chất chống cháy và các chất phụ gia khác trong quá trình sản xuất.

Tuổi thọ

Các tấm polycarbonate nguyên khối được làm từ hạt bằng cách ép đùn hoặc ép phun.

Tuổi thọ của vật liệu này được xác định bởi các yếu tố sau:

• chất lượng nguyên liệu và tuân thủ các điều kiện kỹ thuật sản xuất;
• cài đặt đúng;
• điều kiện khí hậu và tiếp xúc với các yếu tố môi trường bất lợi.

Các nhà sản xuất khác nhau tuyên bố điều khoản sử dụng vật liệu của họ, trong khi con số tối thiểu vượt quá 10 năm. Các nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm chuyên ngành cho thấy phơi nhiễm lâu dài (hơn 2000 giờ) gây ra sự giảm độ thấm của bảng điều khiển dưới 10%. Điều này tương ứng với khoảng 20 năm khai thác polycarbonate ở các vùng sa mạc ở Arizona hoặc Israel.

Thông số môi trường

Như đã đề cập ở trên, polycarbonate nguyên khối được sản xuất từ ​​hạt thô trên thiết bị đặc biệt với chu trình công nghệ khép kín. Phương pháp sản xuất tấm này cho phép bạn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Bản thân vật liệu này được đặc trưng bởi tính trơ hóa học và không phát ra bất kỳ chất gây hại và nguy hiểm nào cho người và động vật.

Polycarbonate nguyên khối theo đặc điểm môi trường của nó được khuyến khích sử dụng trong nhà. Các nhãn hiệu đặc biệt của tấm được sản xuất đặc biệt để sử dụng trong y học và ngành công nghiệp dược phẩm. Cho phép sử dụng vật liệu này trong xây dựng để thực hiện trang trí ngoại thất và nội thất.

Truyền ánh sáng

Ngành công nghiệp sản xuất một số loại polycarbonate với các chỉ số khác nhau về tính thấm với ánh sáng mặt trời và ánh sáng nhân tạo. Về truyền dẫn ánh sáng, các tấm trong suốt có các chỉ số sau từ 86 đến 89%. Trong trường hợp này, việc đưa các chất phụ gia đặc biệt vào vật liệu cho phép người ta thay đổi tính chất quang của vật liệu và đạt được sự hấp thụ tối đa các tia cực tím của quang phổ.

Các chỉ số quang học khác của polycarbonate đặc trưng cho mức độ trong suốt của nó. Do đó, chỉ số độ vàng cho các mẫu không màu không quá một đơn vị và mức độ đục không vượt quá 0,5%. Các tấm được làm từ polymer này không thua kém gì thủy tinh silicon và cùng với các ưu điểm khác, chúng vẫn giữ được các đặc tính của chúng trong toàn bộ vòng đời.

Cách nhiệt

Polycarbonate nguyên khối không thuộc danh mục vật liệu được thiết kế để giảm tổn thất năng lượng thông qua việc xây dựng phong bì. Tuy nhiên, những tấm này có độ dẫn nhiệt thấp hơn kính cửa sổ thông thường. Đối với polycarbonate, đặc tính này có giá trị 0,2 W / mK, các phép đo được thực hiện theo phương pháp được phê chuẩn theo tiêu chuẩn DIN 52612. Kính cửa sổ cũng có độ dẫn nhiệt lớn.

Cần lưu ý rằng các đặc tính cách điện của vật liệu tăng lên khi tăng độ dày. Vì vậy, ceteris paribus, một tấm polycarbonate nguyên khối 8 mm có hiệu quả gần như 20% so với kính tương tự. Một sự khác biệt thậm chí còn lớn hơn được quan sát thấy khi lắp đặt hai hoặc nhiều tấm có khe hở không khí giữa chúng. Trong những năm gần đây, polymer này ngày càng được sử dụng trong thủy tinh thay vì thủy tinh truyền thống.

Ban công được tráng men bằng polycarbonate nguyên khối.

Cách âm

Polycarbonate nguyên khối có cấu trúc bên trong nhớt của tấm và, nhờ tính năng này, có thể hấp thụ hiệu quả âm thanh. Theo kết quả đo, mức cách âm cho các tấm có độ dày từ 4 đến 12 mm dao động từ giá trị tối thiểu là 18 dB và giá trị tối đa là 23 dB.

Polycarbonate nguyên khối có mật độ thấp hơn kính cửa sổ và do đó, có thể làm giảm đáng kể sóng âm thanh, đặc biệt là trong dải tần số thấp. Đặc tính này của vật liệu cho phép nó được sử dụng để sản xuất và lắp đặt màn hình hấp thụ âm thanh dọc theo những con đường đông đúc.

Chống ẩm

Polycarbonate nguyên khối là không hút ẩm, nói cách khác, polymer không hấp thụ nước. Khách sạn này cho phép sử dụng nó trong các phòng có độ ẩm cao trong nhà kính, lò sưởi, hồ bơi và các cấu trúc khác thuộc loại này.Để ngăn chặn sự ngưng tụ trên bề mặt bên trong của tấm trong quá trình sản xuất, có thể áp dụng một màng polymer đặc biệt. Các lớp vật liệu đặc biệt được đánh dấu trên màng bảo vệ và được lắp đặt bên trong lớp phủ trong quá trình lắp đặt.

Bảng màu

Các nhà sản xuất polycarbonate nguyên khối cung cấp cho khách hàng của họ, ngoài các tấm trong suốt, cũng được sơn. Ở các công ty khác nhau, gam màu của các tấm có thể khác biệt đáng kể so với các sản phẩm của các doanh nghiệp cạnh tranh.

Phổ biến nhất là các màu tấm sau:

Bảng màu được thực hiện bằng cách đưa sắc tố vào khối vật liệu ngay trước khi đúc. Công nghệ này cung cấp độ đồng đều màu cao và độ bền đáng kể. Các thành phần màu được phân bổ đều trong bảng điều khiển, ngăn không cho nó bị cháy. Các công ty cá nhân sản xuất vật liệu này cũng cung cấp các giải pháp màu tùy chỉnh khác.

Bổ nhiệm và phạm vi của polycarbonate nguyên khối

Các tấm nhựa trong suốt và sơn đang ngày càng trở nên phổ biến đối với người tiêu dùng và ngày càng trở thành vật liệu thay thế cho thủy tinh silicat và thạch anh. Polycarbonate nguyên khối, có sử dụng trong xây dựng không ngừng mở rộng, là nhu cầu trong các ngành công nghiệp khác.

Các lĩnh vực chính sử dụng cho bảng trong suốt và sơn như sau:

Trong những năm gần đây, phạm vi ứng dụng của tấm polycarbonate nguyên khối ngày càng được mở rộng. Vật liệu này cũng được sử dụng trong các cơ sở y tế để lắp đặt các hộp với điều kiện vô trùng và sản xuất các thiết bị đặc biệt khác.

Sự phức tạp của các cấu trúc lắp đặt làm bằng polycarbonate nguyên khối

Vật liệu này là đơn giản và thuận tiện trong sản xuất, đúc và buộc các bộ phận. Để làm việc với polycarbonate nguyên khối, có thể sử dụng các dụng cụ điện hoặc bằng tay với bề mặt cắt thép. Điều quan trọng là cưa tròn hoặc cưa có độ sắc nét chính xác. Để sử dụng chuyên nghiệp, các công cụ nghiêng cacbua hoặc cacbua được khuyên dùng để làm mát vị trí cắt hoặc khoan bằng khí nén.

Trong sản xuất các cấu trúc từ polycarbonate nguyên khối, các phương pháp xử lý vật liệu sau đây được cho phép:

• Phay
• Cắt bằng cưa tròn, cưa băng hoặc kéo.
• Khoan hoặc đục lỗ bằng một thiết bị đặc biệt.
• Cắt laser vật liệu.

Tấm polycarbonate nguyên khối có thể được hình thành lạnh và nóng. Trong trường hợp này, bán kính uốn tối thiểu cho phép phải bằng 150 lần độ dày của bảng. Làm tròn tấm nên được thực hiện độc quyền dọc theo đường đùn. Hướng uốn chính xác phải được chỉ định trên màng bảo vệ, được gỡ bỏ trong khi cài đặt.

Việc gắn các tấm vào các cấu trúc tòa nhà có thể được thực hiện bằng cách sử dụng vít tự khai thác với máy giặt và miếng đệm cao su hoặc polymer.Các bảng riêng biệt được kết nối với nhau bằng dung môi đặc biệt, hàn và các phương pháp khác. Lắp đặt chính xác của polycarbonate nguyên khối cung cấp khả năng sử dụng của nó trong toàn bộ vòng đời.