Propiedades De Los Policarbonatos 3y562l

PROPIEDADES DE LOS POLICARBONATOS. El policarbonato resultante de la reacción entre derivados del ácido carbónico y el bisfenol A es un termoplástico de ingeniería que se ha tornado muy conocido por ser transparente como el vidrio y resistente como el acero. Existen, actualmente desarrollados por GE y Bayer más de 20 tipos diferentes de policarbonato de bisfenol A. Muchos de estos tipos son agregados para mejorar las propiedades originales del policarbonato para una determinada aplicación, como: fibra de vidrio, absorbentes de UV, aditivos anti-llama, desmoldantes, antioxidantes, etc. Todos estos materiales pueden ser comercializados en "color" transparente (excepto los materiales con fibra y algunos anti-llama) o en colores traslucidos (ídem) u opacas.

Placas de policarbonato celular o alveolar y compacto en diversos espesores y colores.

Debido a que los grupos bencénicos están directamente en la cadena principal, la molécula es muy rígida, haciendo que el policarbonato tenga una estructura amorfa, una baja contracción en el moldeo (tanto transversal como paralela al flujo) y sea transparente. Su regularidad y los grupos laterales polares ofrecen un alto valor de la temperatura de transición vítrea Tg al policarbonato (145ºC), esto le hace poseer elevados valores de las propiedades térmicas, y estabilidad dimensional muy buena. A pesar de que la estructura principal de la cadena del policarbonato está congelada a temperatura ambiente, gracias a sus grupos fenileno, isopropilideno y carbonato, posee movilidad suficiente para disipar energía de impacto en la temperatura ambiente. La movilidad de estos grupos laterales cesa a temperatura inferiores (alfa=0ºC y beta= -200ºC), haciendo que la resistencia al impacto caiga. La cadena polimérica del policarbonato es simétrica. Por eso, el policarbonato posee buenas propiedades dieléctricas a través de una ancha banda de frecuencia, hasta una temperatura de 125ºC.

Las propiedades químicas del policarbonato son las de un polímero levemente polar. Los grupos carbonatos son extremadamente sensibles a la hidrólisis y como están en la cadena principal, pueden provocar degradación en las propiedades del termoplástico. Debido a esta reacción el policarbonato debe estar siempre seco para el proceso, de otra forma el material vería su peso molecular reducido drásticamente y las propiedades y apariencia deterioradas. Las piezas de policarbonato, en permanente o con el agua, tienen su vida útil reducida si la temperatura de trabajo supera 60ºC. En aplicaciones donde el o con el agua no es constante, este problema no aparece, como en el caso de los biberones de los bebés.

Generalmente el policarbonato no es sensible a ácidos orgánicos e inorgánicos en condiciones normales de temperatura y concentración, sin embargo su resistencia a los demás compuestos orgánicos es baja. Esta baja resistencia se ve aún más afectada con la aparición del microfisuramiento sobre tensión, que provoca porosidad en la superficie del material, facilitando el ataque químico. El policarbonato posee óptima estabilidad a las radiaciones UV. Los tipos normales de policarbonato poseen una cierta estabilidad natural. El ataque de la radiación es evidenciado por una degradación en los primeros 50-100 micrómetros de la superficie de la pieza. Esta estabilidad mantiene las propiedades del policarbonato hasta un cierto límite, sin embargo no es suficiente para mantener la coloración y el acabado superficial de las piezas moldeadas. Por eso, el policarbonato es indicado para aplicaciones interiores. En aplicaciones para exteriores, donde el ataque de radiaciones del tipo UV son más severas, es necesario establecer una protección extra al policarbonato, agregándole un absorbente de UV.

En este pequeño cuadro mostramos la compatibilidad química del policarbonato ante diversos compuestos químicos:

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Acidos:

Alcohol:

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Alcalis:

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Hidrocarbonatos Alifáticos:

No causan efectos en condiciones de temperatura y concentración normales. Generalmente no causan problemas a bajas concentraciones y temperatura ambiente. Altas temperaturas y concentraciones resultan perjudiciales para el material. Generalmente no causan problemas a bajas concentraciones y temperatura ambiente. Altas temperaturas y concentraciones resultan perjudiciales para el material.

Generalmente compatibles

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Aminas:

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Detergentes y agentes de limpieza:

Soluciones de jabón neutro son compatibles, materiales fuertemente alcalinos deben ser evitados.

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Esteres:

Solventes parciales, causan cristalización parcial. Evitar.

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Aceites y grasas:

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Hidrocarbonatos Halogenados:

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Cetonas:

Causan ataque químico. Evitar.

Derivados de petróleo puro generalmente son compatibles, pero los aditivos usados en ellos no lo son.

Son solventes. Evitar.

Son solventes. Evitar.

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Aceite de siliconas y grasas:

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Hidrocarbonatos aromáticos:

Generalmente compatibles hasta 85ºC algunos contienen hidrocarbonatos aromáticos que deben ser evitados.

Solventes parciales. Causadores de stress cracking. Evitar.

Como hemos comentado antes, las propiedades del policarbonato se pueden modificar utilizando distintos aditivos o realizando tratamientos superficiales sobre el policarbonato, así que para conocer las propiedades de un material concreto hay que recurrir a las tablas que proporcionan los fabricantes. Por ejemplo Bayer ha logrado fabricar un policarbonato que trabaja correctamente a temperaturas de hasta 220ºC frente a los 130ºC del policarbonato normal, es el Apec® , que se utiliza para la fabricación de faros para vehículos. En la siguiente tabla aparecen descritas las propiedades físicas, químicas, mecánicas,... para un policarbonato de bisfenol A general:

Faro fabricado en Apec® para la furgoneta Dodge Ram pick-up.

Propiedades Eléctricas Constante Dieléctrica @1MHz Factor de Disipación a 1 MHz Resistencia Dieléctrica ( kV mm-1 ) Resistividad Supeficial ( Ohm/sq ) Resistividad de Volumen ( Ohmcm )

2,9 0,01 15-67 1015 1014-1016

Propiedades Mecánicas Alargamiento a la Rotura ( % ) Coeficient de Fricción Dureza - Rockwell

100-150 0,31 M70

Módulo de Tracción ( GPa ) Relación de Poisson Resistancia a la Abrasión - ASTM D1044 ( mg/1000 ciclos ) Resistencia a la Compresión ( MPa ) Resistencia a la Tracción ( MPa ) Resistencia al Impacto Izod ( J m-1 )

2,3-2,4 0,37 10-15 >80 55-75 600-850

Propiedades Físicas Absorción de Agua - Equilibrio ( % ) Absorción de Agua - en 24 horas ( % ) Densidad ( g cm-3 ) Indice Refractivo Indice de Oxígeno Límite ( % ) Inflamabilidad Número Abbe Resistencia a los Ultra-violetas

0,35 0,1 1,2 1,584-6 25-27 V0-V2 34,0 Aceptable

Propiedades Térmicas Calor Específico ( J K-1 kg-1 ) Coeficiente de Expansión Térmica ( x10-6 K-1 ) Conductividad Térmica ( W m-1 K-1 ) Temperatura Máxima de Utilización ( C ) Temperatura Mínima de Utilización ( C ) Temperatura de Deflección en Caliente - 0.45MPa ( C ) Temperatura de Deflección en Caliente - 1.8MPa ( C )

approx. 1200 66-70 0,19-0,22 a 23C 115-130 -135 140 128-138

Propiedades del Policarbonato en Película Propiedad Alargamiento a la Rotura Longitudinal Alargamiento a la Rotura Transversal Factor de Disipación a 1 MHz

% %

x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Pa-1 Permeabilidad al Dióxido de Carbono x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 a 25C Pa-1 x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Permeabilidad al Hidrógeno a 25C Pa-1 x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 Permeabilidad al Nitrógeno a 25C Pa-1 Permeabilidad al Agua a 25C

Valor approx. 100 - grado N,DE1, approx. 40 grado KG approx. 100 - grado N,DE1, >100 - grado KG 0,010 1050 4,8 9,0 0,23

Permeabilidad al Oxígeno a 25C Resistencia Dieléctrica a 25µm de grosor Resistencia a la Tracción Longitudinal Resistencia a la Tracción Transversal Resistencia al Desgarro Inicial Temperatura de Sellado en Caliente

x10-13 cm3. cm cm-2 s-1 1,05 Pa-1 kV mm-1

350 a 40µm

MPa

>80 - grado N,DE1, >220 - grado KG

MPa

>80

g µm-1 C

12-29 204-221

Policarbonato

El Policarbonato es un termoplastico con propiedades muy interesantes en cuanto a su resistencia al impacto, su resistencia al calor y su transparencia optica, de tal forma que el material ha penetrado fuertemente en el mercado con una variedad de funciones.

Se descubrio en 1928 pero fue hasta 1952, por Bayer y 1953, por G.E. que se desarollaron los procesos de producción. Patentaron estas empresas casi simultáneamente, Bayer 8 dias antes que G.E.. Y en 1959 y 1960, respectivamente, estas dos empresas entraron en producción.

Tardo el material en colocarse en el mercado. En 1982 entraron los CDs que se hicieron con policarbonato y desde los años 80s se comenzo a usar para botellas de agua, en sustitución de vidrio. El Policarbonato es un polimero formado de moléculas de Bisfenol-A, unidadas con grupos de carbonato. La resistencia al impacto del policarbonato, que es del orden de 200 veces mayor a la del vidrio, es la propiedad que permite que se produzca en laminas alveolares (celulares) con paredes de espesor reducido y consecuentemente con

costo relativamente bajo. En esta presentacion el policarbonato se utiliza en la construccion para tragaluces y domos, habiendo desplazado el acrilico en gran medida. Se produce cierta confusion entre el concepto de resistencia al impacto y de dureza. De hecho el policarbonato es un material relativamente blando y es precisamente esta propiedad que origina su resistencia al impacto. Consecuentemente con frecuencia se escoje el policarbonato como material para una aplicación conociendo su resistencia al impacto cuando relamente se requeria de un material relativamente duro.

Ventajas Del Policarbonato • resistencia a golpes extremadamente elevada • muy transparente • resistencia y rigidez elevadas • elevada resistencia a la deformación térmica • elevada estabilidad dimensional (elevada resistencia a la fluencia) • buenas propiedades de aislamiento eléctrico • elevada resistencia a la intemperie, con proteccion contra rayos UV Desventajas del policarbonato

• resistencia media a sustancias químicas • sensible al entallado y susceptible a fisuras por esfuerzos • sensible a la hidrólisis

Presentacion del Policarbonato El Policarbonato, como lamina, tiene tres presentaciones comunes:   

Como lamina solida (monolitica) Como lamina celular (tambien conocido como alveolar) Como lamina acanalada (solida)

Usos del Policarbonato Por su gran resistencia al impacto y por sus propiedades opticas extraordinarias el Policarbonato ha ganado una posicion importante en el mercado para ciertos usos en particular.    

Para uso en techos transparentes y taslucidos, domos y tragaluces. En esta aplicacion se utiliza sobre todo la lamina celular por su lijereza y por el costo reducido que de ahi se desprende. Para guardas de maquinaria industrial el policarbonato solido es el material indicado. (La resistencia al impacto del Policarbonato es aproximadamente 200 veces mayor a la de una lamina de acrilico comparable (en cuanto a tamaño y espesor). Para la industria de publicidad siempre mas se utiliza el m Policarbonato solido para anuncios publicitarios. En cualquier aplicacion en el cual las propiedades fisicas muy especiales del policrbonato son importantes es el material a elegir.

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