Polykarbonát Lexan a jeho vliv na životní prostředí

Polykarbonáty jsou skupinou termoplastických polymerů obsahujících ve svých strukturách uhličitanové skupiny. Název polykarbonátu je dán tím, že jde o polymer obsahující uhličitanové (karbonátové) skupiny (−O− (C = O) −O−). Polykarbonáty používané ve strojírenství jsou silné, houževnaté materiály. Některé třídy jsou opticky transparentní (průhledné). Snadno se zpracovávají vstřikováním a tvarováním za tepla. Díky těmto vlastnostem mají polykarbonáty mnoho použití.

Výroba a vlastnosti polykarbonátu

Hlavní polykarbonátový materiál se vyrábí reakcí bisfenolu A (BPA) a fosgenu COCl2. Difenol (Na2(OC6H4)2CMe2) reaguje s fosgenem za vzniku chlorformátu, který následně reaguje s dalším fenolem. Tímto způsobem se ročně vyrábí přibližně jedna miliarda kilogramů (milion tun) polykarbonátu. Testovalo se mnoho dalších diolů místo bisfenolu A (např. 1,1-bis (4-hydroxyfenyl) cyklohexan a dihydroxybenzofenon). Cyklohexan se používá jako komonomer pro potlačení tendence krystalizace produktu odvozeného od BPA. Tetrabromobisfenol A se používá ke zvýšení požární odolnosti.

Polykarbonát je trvanlivý materiál. Na rozdíl od většiny termoplastů může polykarbonát projít velkými plastickými deformacemi bez toho, aby popraskal nebo se zlomil. I když má vysokou odolnost proti nárazu, má nízkou odolnost proti poškrábání. Proto se na polykarbonátové brýlové čočky a polykarbonátové automobilové komponenty aplikuje tvrdý povlak. Vlastnosti polykarbonátu jsou srovnatelné s polymethylmethakrylátem, ale polykarbonát je pevnější a déle vydrží až do extrémní teploty. Polykarbonát má teplotu skelného přechodu asi 147 °C, postupně se změkčuje nad tímto bodem a teče nad asi 155 °C. Nástroje musí být udržovány při vysokých teplotách, obvykle nad 80 °C, aby se vyrobily beznapěťové a beztlakové produkty. Druhy s nízkou molekulovou hmotností se lépe formují než s vyšší, ale jejich pevnost je tím nižší.

Použití polykarbonátu

Polykarbonát se používá např. jako materiál pro výrobu domácího i laboratorního nádobí, elektronických přístrojů, displejů, osvětlení apod. Je také základním materiálem pro výrobu kompaktních disků a plastových lahví. Rovněž skla ochranných brýlí, zejména vojenských s balistickou odolností jsou převážně vyrobena z polykarbonátu. Polykarbonátové desky se též hojně využívají ve stavebnictví.

Polykarbonát se hlavně používá v elektronických zařízeních, které využívají jeho celkové bezpečnostní vlastnosti. Vzhledem k tomu, že je dobrým elektrickým izolátorem a má vlastnosti odolné vůči teplu a ohni, používá se v různých výrobcích elektrických a telekomunikačních zařízeních. Druhým největším spotřebitelem polykarbonátů je stavební průmysl, např. Hlavním použitím polykarbonátu je výroba kompaktních disků, DVD disků a Blu-ray disků. Polykarbonát, který je univerzálním materiálem s atraktivními zpracovatelskými a fyzikálními vlastnostmi, je lákavý pro nesčetné menší aplikace.

Čtěte také: Životní prostředí Petrohradu

Polykarbonát je běžně používán v ochraně očí, stejně jako v jiných aplikacích pro sledování a pro osvětlení, kde by se normálně používaly skla, kde se ale vyžaduje mnohem vyšší odolnost proti nárazům. Polykarbonátové čočky také chrání oko před UV zářením. Mnoho druhů čoček je vyrobeno z polykarbonátu, včetně čoček v automobilových světlometech, osvětlovacích čočkách, lupách/ brýlových čočkách, plaveckých brýlích a maskách na potápění a ochranných brýlích /brýlích pro 3R/ clon včetně průzorů ve sportovních helmách/ maskách a policejních zásahové výstroje (průzory helem, štíty atd.). Na rozdíl od skla má polykarbonát nízkou hmotnost, což vedlo k vývoji elektronických obrazovek pro mobilní a přenosná zařízení, ve kterých je sklo nahrazeno polykarbonátem.

Mezi další předměty patří trvanlivá a lehká zavazadla, pouzdra na MP3 / digitální audio přehrávače, okaríny, počítačové skříně, plnicí pera, ochranné policejní štíty, přístrojové panely, nádoby na svíčky a mixéry. Z polykarbanátu je vyrobeno mnoho částí hraček a kutilských zařízení, jako jsou klapky, gyroskopy a „flybar“ zámky v rádiem řízených helikoptérách nebo průhledné díly stavebnice LEGO (na neprůhledné díly se používá ABS). Standardní polykarbonátová pryskyřice není vhodná pro dlouhodobé vystavení UV záření. K překonání tohoto problému se do primární pryskyřice přidávají UV stabilizátory. Tyto druhy se prodávají jako polykarbonát stabilizovaný UV zářením vstřikováním a vytlačováním. Další aplikace, jako např.

Polykarbonát se také používá jako podklad pod tisk na štítky a další průmyslové účely pod tištěné výrobky. Polykarbonát se používá v uměleckých dílech. Mnoho druhů polykarbonátu se používá v lékařských aplikacích a vyhovuje normám ISO 10993-1 a USP Class VI (příležitostně označovaným jako PC-ISO). Třída VI je nejpřísnější ze šesti USP hodnocení. Tyto druhy lze sterilizovat parou při teplotě 120 °C, gama zářením nebo ethylenoxidem (EtO). Vědecký výzkum však naznačuje možné problémy s biokompatibilitou.

Historie vývoje polykarbonátu

Polykarbonát byl poprvé připraven v roce 1898 Alfredem Einhornem, židovským vědcem pracujícím na univerzitě v Mnichově. Po 30 letech laboratorního výzkumu však byla tato třída materiálů opuštěna bez komercializace. Výzkum pokračoval v roce 1953, kdy Hermann Schnell ze společnosti Bayer v německém Uerdingenu patentoval první lineární polykarbonát. Značka „Merlon“ byla zaregistrována v roce 1955 a později se změnila na Makrolon v 80. letech 20. Ve stejném rok 1953, a jeden týden po předložení patentu společností Bayer, předložil Daniel Fox ze společnosti General Electric ve Schenectady v New Yorku nezávislý patent na větvený polykarbonát. Obě společnosti podaly patenty v USA v roce 1955 a souhlasily s tím, že dřívější společnosti bude udělena licence na technologii. Jakmile byla priorita patentu vyřešena ve prospěch Bayeru, začal v roce 1958 komerční produkci pod obchodním názvem Merlon a v roce 1960 začala výroba pod názvem Lexan. Výroba Lexanu byla převzata společností SABIC v roce 2007. Pro polykarbonát LEXAN existuje mnoho použití. Jednou z nich je patentovaná výroba motocyklových přileb, které splňují celosvětové bezpečnostní normy a požadavky na tento typ bezpečnostního vybavení.

Ekologické aspekty a kontroverze

Sporné je použití polykarbonátových nádob pro skladování potravin. Více než 100 studií zkoumalo biologickou aktivitu bisfenolu A pocházejícího z polykarbonátu. Analýza literatury na téma účinků nízkých dávek výluhu bisfenolu A, publikovaná v srpnu 2005 autory vom Saal a Hughes se zdá ukazovat určitou závislost mezi zdrojem financování dané studie a závěrem z ní vyvozeným. Polykarbonáty jsou často používané v DVD.

Čtěte také: Ekologické aspekty vody v podniku

Studie ukázaly, že při vysokých teplotách mezi 70 a 80 °C a při vysoké vlhkosti polykarbonáty hydrolyzují na bisfenol A. Tato podmínka je podobná podmínce pozorované ve většině spaloven. Po asi 30 dnech se za těchto podmínek vytvořily povrchové krystaly. Měření ukázala, že přibližně 70 % hmotnosti povrchových krystalů tvořil bisfenol A (BPA). BPA je sloučenina, která je v současné době na soupisu potenciálních ekologicky nebezpečných chemikálií. Je na seznamu sledovaných látek zemí, jako jsou Spojené státy americké a Německo. Vyluhování BPA z polykarbonátu může také nastat při normální teplotě a normálním pH (na skládkách). Množství louhování se zvyšuje s tím, jak materiál stárne.

Za přítomnosti ultrafialové záření oxidací tohoto polymeru vznikají sloučeniny jako ketony, fenoly, o-fenoxybenzoovou kyselina, benzylalkohol a další nenasycené sloučeniny. Ukázaly to kinetické a spektrální studie. Tento produkt může být dále oxidován za vzniku menších nenasycených sloučenin. Stárnutí je další způsob degradace polykarbonátů. Polyuhličitanové molekuly (například aromatický kruh) absorbují UV záření. Tato absorbovaná energie způsobuje štěpení kovalentních vazeb, které iniciují proces stárnutí. Reakce může být rozšířena oxidací postranního řetězce, oxidací kruhu nebo přesmykem foto-hranolů.

Odpadní polykarbonát se rozkládá při vysokých teplotách za vzniku pevných, kapalných a plynných znečišťujících látek. Studie ukázala, že produkty obsahují hmotnostně asi 40-50 % kapaliny, 14-16 % plynů a 34-43 % zůstalo jako pevný zbytek. Deriváty fenolu jsou látky znečišťující životní prostředí, klasifikované jako těkavé organické látky. Studie ukazují, že pravděpodobně usnadňují tvorbu přízemního ozonu a zvyšují fotochemický smog Ve vodních útvarech se mohou potenciálně hromadit v organismech. V roce 2001 bylo zjištěno, že druh houby, Geotrichum candidum, spotřebovává polykarbonát obsažený v kompaktních discích (CD).

Čtěte také: Nerezová ocel a životní prostředí

tags: #polykarbonát #lexan #ekologie

Oblíbené příspěvky:

• Ekologická likvidace suti Městec Králové
• Živá farma Naturela – 26. září
• Vzdělávání o bezpečnosti dětí na internetu
• Dopady ekologických daní
• O hudbě v Jihočeském Kraji