Polycacbonat

Polycacbonat là một loại polymer nhựa nhiệt dẻo. Polycacbonat là một loại nhựa tổng hợp trong đó các đơn vị polymer được liên kết thông qua các nhóm cacbonat, chất liệu này có thể được phủ lên một số bởi một số chất liệu khác.

Polycarbonate
Cấu trúc lặp đơn vị hóa học Polycarbonate làm từ Bisphenol A Gần sóng ngắn Tia hồng ngoại Transmittance Phổ điện từ IR transmittance of polycarbonate. Also, polycarbonate is almost completely transparent throughout the entire visible region until 400 nm, blocking UV light
Thuộc tính vật lý
Khối lượng riêng	1,20–1.22 g/cm³
Số Abbe	34.0
Chiết suất	1.584-1.586
Tính dễ cháy	V0-V2
Chỉ số Ôxy giới hạn	25–27%
Độ hấp thụ ion Hydroxyl – Cân bằng hóa học ASTM quốc tế	0.16–0.35%
Độ hấp thụ ion Hydroxyl – hơn 24 giờ	0.1%
Kháng bức xạ	Fair
Tử ngoại Kháng bức xạ	Fair
Thuộc tính cơ học
Mô-đun của Young	2.0–2.4 GigaPascal (đơn vị)
Độ bền kéo (σt)	55–75 MêgaPa
Strain trong Toàn vẹn và phá vỡ cấu trúc	80–150%
Cường độ nén	>80 MPa
Hệ số Poisson	0.37
Độ cứng - hệ thống đo Rockwell	M70
Kiểm tra cường độ va đập của Izod	600–850 Joule/m
Sự thử va đập Charpy	20–35 KilôJ/m²
Kháng mài mòn – ASTM International D1044	10–15 MiliGam/1000 Rotation
Hệ số ma sát	0.31
Vận tốc âm thanh	2270 m/s
Thuộc tính nhiệt
Nhiệt độ nóng chảy	155 °C (311 °F)[1]
Nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh	147 °C (297 °F)
Nhiệt độ lệch nhiệt	0.45 MPa: 140 °C (284 °F) 1.8 MPa: 128–138 °C (262–280 °F)
Nhiệt độ hóa mềm Vicat at 10 kNewton (đơn vị)	145 °C (293 °F)[cần dẫn nguồn]
Nhiệt độ hoạt động cao	115–130 °C (239–266 °F)
Nhiệt độ hoạt động thấp	−40 °C (−40 °F)[2]
Độ dẫn nhiệt at 23 °C	0.19–0.22 Watt/(m·K)
Sự dẫn nhiệt at 25 °C	0.144 mm²/s[3]
Hệ số giãn nở tuyến tính	65–70 × 10−6/Kelvin
Nhiệt dung riêng	1.2–1.3 kJ/(Kilôgam·K)
Tính chất điện
Hằng số điện môi	2.9
Sự thẩm thấu	2.568 × 10−11 Farad/m
Tính thấm tương đối at 1 MHz	0.866(2)
Tính thấm at 1 MHz	1.089(2) MicrôN/Ampe2
Hệ số giãn nở at 1 Hertz	0.01
Surface Điện trở suất	1015 Ohm/sq
Volume Điện trở suất	1012–1014 Ohm·m
Kháng hóa học
Axít – Nồng độ	Poor
Axít – Nồng độ	Good
Ancol	Good
Alkali	Good-Poor
Hiđrôcacbon thơm	Poor
Mỡ (chất bôi trơn) & Dầu	Good-fair
Haloalkane	Good-poor
Halogen	Poor
Keton	Poor
Chất khí Permeation tại 20 °C
Nitơ	10 – 25 cm³·mm/(m²·day·Bar (unit))
Ôxy	70 – 130 cm³·mm/(m²·day·Bar)
Cacbon điôxít	400 – 800 cm³·mm/(m²·day·Bar)
Bốc hơi nước	1–2 gram·mm/(m²·day) @ 85%–0% Relative humidity Gradien
Kinh tế
Giá thành	2.6 – 2.8 Euro/kg[4]

Polycacbonat dễ dàng chế tác, đúc, và uốn nóng. Vì những tính chất này, polycarbonate được sử dụng trong nhiều thiết bị. Nhựa polycarbonate không có mã nhận dạng nhựa duy nhất (RIC) và được xác định là "Loại khác", 7 trong danh sách RIC. Các sản phẩm làm từ polycarbonate có thể chứa tiền chất là bisphenol A (BPA).

Cấu trúc

Cấu trúc của đicacbonat (PhOC (O) OC₆H₄)₂CMe ₂ có nguồn gốc từ bis (phenol-A) và hai chất tương đương của phenol.^[5] Phân tử này phản ánh một tiểu đơn vị của polycarbonate điển hình có nguồn gốc từ bis (phenol-A).

Các este cacbonat có ₂ lõi OC (OC) phẳng, mang lại độ cứng. Liên kết O = C duy nhất là ngắn (1,173 Å trong ví dụ được mô tả), trong khi các liên kết CO giống ete hơn (khoảng cách liên kết là 1,326 Å cho ví dụ được mô tả). Polycacbonat nhận được tên của chúng vì chúng là các polyme có chứa nhóm cacbonat (−O− (C = O) −O−). Sự cân bằng của các tính năng hữu ích, bao gồm khả năng chịu nhiệt độ, chống va đập và các đặc tính quang học, định vị nhựa polycarbonate giữa nhựa hàng hóa và nhựa kỹ thuật.

Sản xuất

Polycacbonat chủ yếu sản xuất từ phản ứng giữa bisphenol A (BPA) và Phosgene (COCl₂). Phản ứng được viết như sau:

Trong việc sản xuất polycacbonat bằng cách này, việc đầu tiên là xử lý bisphenol A với hợp chất Natri hydroxide, là chất dùng để khử các nhóm hyđroxyl ở trong bisphenol A

(HOC₆H₄)₂CMe₂ + 2 NaOH → (Na(OC₆H₄))₂CMe₂ + 2 H₂O

Tiếp tục, chất diphenoxide (Na(OC₆H₄))₂CMe₂ phản ứng với phosgene để tạo ra chloroform, và phản ứng tiếp với phân tử diphenoxide khác. Quá trình phản ứng:

Na₂(OC₄H₆)₂CMe₂ + COCl₂ → 1/n [OC(OC₆H₄)₂CMe₂]_n + 2 NaCl

Cách này có thể sản xuất polycacbonat với số lượng 1 tỷ kilogram polycacbonat mỗi năm.

Rất nhiều điol khác đã được thử trong việc thay thế bisphenol A, như 1,1-bis(4-hidroxyohenyl)cyclohexane và dihydroxybenzophenone. Ngoài ra, họ thường cho thêm chất cyclohexan để tăng áp suất các nguyên tử thủy tinh trong sản phẩm sản xuất bằng BPA. Tetrabromobisphenol A cũng được dùng để tăng độ chịu nhiệt của sản phẩm. Trong khi đó, Tetramethylcyclobutanediol đã được nghiên cứu, phát triển để thay thế BPA.

Một cách khác trong việc chế tạo polycacbonat, sử dụng quá trình biến đổi alcohol trong BPA và diphenyl cacbonat:

(HOC₆H₄)₂CMe₂ + (C₆H₅O)₂CO → 1/n [OC(OC₆H₄)₂CMe₂]_n + 2 C₆H₅OH

Diphenyl carbonate được chiết xuất nhờ quá trình chuyển hóa từ cacbon mônôxít, sử dụng cách này sẽ an toàn với môi trường hơn so với cách sử dụng phosgene.

Khả năng chịu lực

Polycarbonate là một vật liệu nhựa đặc biệt với đặc tính cơ học tốt, khả năng chịu lực và độ bền cao. Khả năng chịu lực của tấm polycarbonate tùy thuộc vào độ dày của tấm, cấu trúc tấm và cách lắp đặt.

Với độ dày tấm từ 6mm trở lên, tấm polycarbonate có khả năng chịu lực rất tốt, có thể chịu được tải trọng, va chạm mạnh mẽ, bão lớn, tác động của tia cực tím, và không bị vỡ hay nứt nếu sử dụng đúng cách.

Tuy nhiên, nếu tấm polycarbonate bị cắt quá nhỏ, độ dày quá mỏng, hoặc lắp đặt không đúng cách, khả năng chịu lực của nó sẽ bị giảm đi đáng kể. Do đó, trong quá trình thiết kế và lắp đặt, cần tuân thủ đầy đủ các quy định và hướng dẫn của nhà sản xuất để đảm bảo khả năng chịu lực của tấm polycarbonate đạt hiệu quả tối đa.^[6]

Tính chất và cách chế tạo

Polycacbonat rất bền và chịu lực cao, nhưng tuy nhiên, đố chống trầy xước lại kém. Để tăng độ chống trầy, một lớp cứng được phủ lên bên trên trong việc sử dụng polycacbonat làm tròng kính hay làm lớp vỏ ngoài các bộ phận của phương tiện vận tải. Các tính chất khác của polycacbonat gần giống với polymethyl methacrylate (PMMA, được làm từ polige), nhưng polycacbonat cứng hơn và chịu được lâu trong điều kiện nhiệt độ cực cao. Độ truyền sáng của polycacbonat tốt, tốt hơn so với các loại kính khác.

Điểm dịch chuyển lỏng rắn của Polycacbonat vào khoảng 147 °C, khi qua nhiệt độ này, độ mềm của polycacbonat tỉ lệ thuận với độ tăng của nhiệt, và hóa lỏng hoàn toàn khi nhiệt độ đạt đến 155 °C. Dụng cụ để làm polycacbonat phải có nhiệt độ trên 80 °C để tránh tình trạng sản phẩm dễ bị nứt, vỡ. Các loại có khối lượng phân tử thấp dễ tạo khuôn hơn các loại cao hơn, nhưng do đó độ bền của chúng thấp hơn. Các loại cứng nhất có khối lượng phân tử cao nhất, nhưng khó xử lý hơn nhiều.

Không giống như hầu hết các loại nhựa nhiệt dẻo, polycarbonate có thể trải qua các biến dạng nhựa lớn mà không bị nứt hoặc vỡ. Do đó, nó có thể được xử lý và hình thành ở nhiệt độ phòng bằng các kỹ thuật kim loại tấm, chẳng hạn như uốn trên phanh. Ngay cả đối với những khúc cua góc nhọn có bán kính hẹp, có thể không cần thiết phải sưởi ấm. Điều này làm cho nó có giá trị trong các ứng dụng tạo mẫu, nơi cần các bộ phận trong suốt hoặc không dẫn điện, không thể làm từ kim loại tấm. PMMA / Acrylic, có bề ngoài tương tự như polycarbonate, giòn và không thể uốn cong ở nhiệt độ phòng.

Các kỹ thuật biến đổi chính cho nhựa polycarbonate:

• đùn thành ống, thanh và các cấu hình khác bao gồm đa tường
• đùn với hình trụ (calenders) thành các tấm (0,5–20 mm (0,020–0,787 in)) và phim (dưới 1 mm (0,039 in)), có thể được sử dụng trực tiếp hoặc sản xuất thành các hình dạng khác bằng kỹ thuật tạo hình nhiệt hoặc chế tạo thứ cấp, chẳng hạn như uốn, khoan hoặc định tuyến. Do tính chất hóa học của nó, nó không có lợi cho việc cắt bằng laser.
• ép phun thành các sản phẩm sẵn sàng

Polycarbonate có thể trở nên giòn khi tiếp xúc với bức xạ ion hóa trên 25 kGy (J/kg). ^[7]

Bình đựng nước làm từ polycacbonat

Ứng dụng

Linh kiện điện tử

Polycarbonate chủ yếu được sử dụng cho các ứng dụng điện tử tận dụng các tính năng an toàn chung của nó. Là một chất cách điện tốt và có đặc tính chịu nhiệt và chống cháy, nó được sử dụng trong các sản phẩm khác nhau liên quan đến phần cứng điện và viễn thông. Nó cũng có thể hoạt động như một chất điện môi trong các tụ điện có độ ổn định cao.^[8] Tuy nhiên, việc sản xuất thương mại tụ điện polycarbonate hầu hết đã dừng lại sau khi nhà sản xuất duy nhất Bayer AG ngừng sản xuất màng polycarbonate cấp tụ điện vào cuối năm 2000.^[9][10]

Vật liệu xây dựng

Tấm polycarbonate trong nhà kính

Khách hàng tiêu thụ polycarbonat lớn thứ hai là ngành xây dựng, ví dụ như đối với đèn chiếu, kính phẳng hoặc kính cong và tường âm.

Lưu trữ dữ liệu

Tập tin:CD DVD Collections.jpg

CD và DVD

Một ứng dụng chính của polycarbonate là sản xuất Đĩa Compact, DVD và Blu-ray. Các đĩa này được sản xuất bằng cách ép phun polycarbonate vào một khoang khuôn có một mặt là máy dập kim loại chứa hình ảnh âm bản của dữ liệu đĩa, trong khi mặt kia là bề mặt được nhân đôi. Các sản phẩm tiêu biểu của sản xuất tấm / phim bao gồm các ứng dụng trong quảng cáo (bảng hiệu, màn hình, bảo vệ áp phích).^[8]

Các thành phần ô tô, máy bay và an ninh

Trong ngành công nghiệp ô tô, polycarbonate được đúc phun có thể tạo ra các bề mặt rất mịn nên rất thích hợp cho việc lắng đọng phún xạ hoặc lắng đọng bay hơi của nhôm mà không cần lớp phủ. Bezels trang trí và phản xạ quang học thường được làm bằng polycarbonate. Do trọng lượng thấp và khả năng chống va đập cao, polycarbonate là vật liệu chủ đạo để chế tạo thấu kính đèn pha ô tô. Tuy nhiên, đèn pha ô tô yêu cầu lớp phủ bề mặt bên ngoài vì khả năng chống xước thấp và dễ bị tia cực tím phân hủy (ố vàng). Việc sử dụng polycarbonate trong các ứng dụng ô tô được giới hạn trong các ứng dụng ứng suất thấp. Ứng suất từ ốc vít, hàn nhựa và đúc làm cho polycarbonate dễ bị nứt do ăn mòn do ứng suất khi nó tiếp xúc với một số chất gia tốc như nước muối và plastisol. Nó có thể được dát mỏng để làm "kính" chống đạn, mặc dù "chống đạn" chính xác hơn đối với các cửa sổ mỏng hơn, chẳng hạn như được sử dụng trong cửa sổ chống đạn trong ô tô. Các thanh chắn dày hơn bằng nhựa trong suốt được sử dụng trong cửa sổ giao dịch viên và các thanh chắn trong ngân hàng cũng là polycarbonate.

Cái gọi là bao bì nhựa lớn "chống trộm" cho các mặt hàng nhỏ hơn, không thể mở bằng tay, được làm đồng nhất từ polycarbonate.

Buồng lái Lockheed Martin F-22

Nắp buồng lái của máy bay chiến đấu phản lực Lockheed Martin F-22 Raptor được làm từ một mảnh polycarbonate chất lượng quang học cao, và là mảnh lớn nhất của loại này được hình thành trên thế giới.^[11][12]

Ứng dụng đặc thù

Polycarbonate, là một vật liệu linh hoạt với quá trình xử lý và các đặc tính vật lý hấp dẫn, đã thu hút vô số các ứng dụng nhỏ hơn. Việc sử dụng bình uống, ly và hộp đựng thực phẩm được đúc khuôn là phổ biến, nhưng việc sử dụng BPA trong sản xuất polycarbonate đã làm dấy lên những lo ngại (xem Các mối nguy tiềm ẩn trong các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm), dẫn đến việc phát triển và sử dụng nhựa "không chứa BPA" trong các công thức khác nhau.

Kính bảo hộ phòng thí nghiệm

Polycarbonate thường được sử dụng trong bảo vệ mắt, cũng như trong các ứng dụng chiếu sáng và quan sát có khả năng chống đạn khác thường chỉ sử dụng kính, nhưng yêu cầu khả năng chống va đập cao hơn nhiều. Tròng kính polycarbonate cũng bảo vệ mắt khỏi tia UV. Nhiều loại ống kính được sản xuất từ polycarbonate, bao gồm ống kính ô tô đèn pha, chiếu sáng ống kính, kính mát / kính ống kính, kính bơi và mặt nạ SCUBA, và an toàn kính / kính / kính che mặt bao gồm cả kính che mặt trong mũ bảo hiểm thể thao / mặt nạ và cảnh sát thiết bị chống bạo động (Bọc mũ bảo hiểm, lá chắn chống bạo động, v.v.). Kính chắn gió trên các phương tiện cơ giới nhỏ thường được làm bằng polycarbonate, chẳng hạn như cho xe máy, ATV, xe gôn, máy bay nhỏ và máy bay trực thăng.

Trọng lượng nhẹ của polycarbonate trái ngược với kính đã dẫn đến sự phát triển của màn hình hiển thị điện tử thay thế kính bằng polycarbonate, để sử dụng trong các thiết bị di động và di động. Các màn hình như vậy bao gồm mực in điện tử mới hơn và một số màn hình LCD, mặc dù CRT, màn hình plasma và các công nghệ LCD khác nói chung vẫn yêu cầu thủy tinh vì nhiệt độ nóng chảy cao hơn và khả năng khắc chi tiết hơn.

Khi ngày càng có nhiều chính phủ hạn chế việc sử dụng kính trong các quán rượu và câu lạc bộ do tỷ lệ vỡ kính tăng lên, kính polycarbonate đang trở nên phổ biến để phục vụ rượu vì độ bền, độ bền và cảm giác giống như thủy tinh.^[13][14]

Các mặt hàng linh tinh khác bao gồm hành lý bền, nhẹ, hộp đựng máy nghe nhạc MP3 / kỹ thuật số, ocarinas, hộp đựng máy tính, tấm chắn chống bạo động, bảng điều khiển dụng cụ, hộp đựng nến tealight và bình xay thực phẩm. Nhiều đồ chơi và vật dụng sở thích được làm từ các bộ phận polycarbonate, như vây, giá đỡ con quay hồi chuyển và khóa flybar trong máy bay trực thăng điều khiển bằng sóng radio,^[15] và LEGO trong suốt (ABS được sử dụng cho các mảnh mờ đục).^[16]

Các loại nhựa Polycarbonate tiêu chuẩn không thích hợp để tiếp xúc lâu dài với bức xạ UV. Để khắc phục điều này, nhựa nguyên sinh có thể có thêm chất ổn định UV. Các loại này được bán dưới dạng polycarbonate ổn định UV cho các công ty ép phun và đùn. Các ứng dụng khác, bao gồm tấm polycarbonate, có thể có thêm lớp chống tia cực tím như một lớp phủ đặc biệt hoặc một hệ số phun để nâng cao khả năng chống thời tiết.

Polycarbonate cũng được sử dụng làm chất nền in cho bảng tên và các dạng công nghiệp khác dưới các sản phẩm in. Polycarbonate cung cấp một rào cản chống mài mòn, các yếu tố và sự phai màu.

Ứng dụng y tế

Nhiều loại polycarbonate được sử dụng trong các ứng dụng y tế và tuân theo cả tiêu chuẩn ISO 10993-1 và USP Class VI (đôi khi được gọi là PC-ISO). Hạng VI là hạng nghiêm ngặt nhất trong sáu xếp hạng USP. Các lớp này có thể được khử trùng bằng hơi nước ở 120   °C, bức xạ gamma, hoặc bằng phương pháp etylen oxit (EtO).^[17] Dow Chemical giới hạn nghiêm ngặt tất cả các loại nhựa của mình đối với các ứng dụng y tế.^[18][19] Nhựa polycarbonate béo đã được phát triển với khả năng tương thích sinh học và khả năng phân hủy được cải thiện cho các ứng dụng y học nano.^[20]

Điện thoại

Một số nhà sản xuất điện thoại thông minh lớn sử dụng polycarbonate. Nokia đã sử dụng polycarbonate trong điện thoại của họ bắt đầu với vỏ nguyên khối của N9 vào năm 2011. Thực hành này tiếp tục với các điện thoại khác nhau trong dòng Lumia. Samsung đã bắt đầu sử dụng polycarbonate với nắp pin của Galaxy S III vào năm 2012. Thực hành này tiếp tục với các điện thoại khác nhau trong dòng Galaxy. Apple bắt đầu sử dụng polycarbonate với vỏ nguyên khối của iPhone 5C vào năm 2013.

Lịch sử

Polycacbonat được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1898 bởi Alfred Einhorn, một nhà khoa học người Đức làm việc tại Đại học Munich.^[21] Tuy nhiên, sau 30 năm nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, lớp vật liệu này đã bị bỏ rơi mà không được thương mại hóa. Nghiên cứu được tiếp tục vào năm 1953, khi Hermann Schnell tại Bayer ở Uerdingen, Đức cấp bằng sáng chế cho polycarbonate tuyến tính đầu tiên. Tên thương hiệu "Makrolon" được đăng ký vào năm 1955.^[22]

Cũng vào năm 1953, và một tuần sau phát minh tại Bayer, Daniel Fox tại General Electric ở Schenectady, New York, đã tổng hợp độc lập một polycarbonate phân nhánh. Cả hai công ty đều nộp đơn xin cấp bằng sáng chế của Hoa Kỳ vào năm 1955 và đồng ý rằng công ty thiếu ưu tiên sẽ được cấp giấy phép cho công nghệ này.^[23][24]

Khi ưu tiên bằng sáng chế đã được giải quyết, Bayer bắt đầu sản xuất thương mại với tên thương mại Makrolon vào năm 1958 và GE bắt đầu sản xuất với tên Lexan vào năm 1960, tạo ra bộ phận GE Plastics vào năm 1973.^[25]

Sau năm 1970, tông màu polycarbonate nguyên bản màu nâu đã được cải tiến thành "trong suốt như kính".

Những nguy cơ gây hại trong công nghiệp thực phẩm

Việc sử dụng hộp polycarbonate cho mục đích lưu trữ thực phẩm đang gây tranh cãi. Cơ sở của cuộc tranh cãi này là quá trình thủy phân của chúng (phân hủy bởi nước, thường được gọi là rửa trôi) xảy ra ở nhiệt độ cao, giải phóng bisphenol A:

1/n [OC(OC₆H₄)₂CMe₂]_n + H₂O → (HOC₆H₄)₂CMe₂ + CO₂

Hơn 100 nghiên cứu đã khám phá hoạt tính sinh học của bisphenol A có nguồn gốc từ nhựa polycarbonate. Bisphenol A dường như được giải phóng từ lồng động vật bằng polycarbonate vào nước ở nhiệt độ phòng và nó có thể là nguyên nhân gây ra sự mở rộng cơ quan sinh sản của chuột cái.^[26] Tuy nhiên, lồng động vật được sử dụng trong nghiên cứu được chế tạo từ polycarbonate cấp công nghiệp, thay vì polycarbonate cấp thực phẩm của FDA.

Một phân tích tài liệu về tác dụng liều thấp của bisphenol A trong nước của Saal và Hughes được công bố vào tháng 8 năm 2005 dường như đã tìm ra mối tương quan gợi ý giữa nguồn tài trợ và kết luận được rút ra. Các nghiên cứu do ngành tài trợ có xu hướng không tìm thấy tác động đáng kể trong khi các nghiên cứu do chính phủ tài trợ có xu hướng tìm thấy hiệu quả đáng kể.^[27]

Chất tẩy natri hypoclorit và các chất tẩy rửa kiềm khác xúc tác sự giải phóng bisphenol A từ các thùng polycarbonate.^[28][29] Biểu đồ tương thích hóa học cho thấy polycarbonate không tương thích với amonia và axeton vì nó hòa tan khi có mặt chúng.^[30] Cồn là một dung môi hữu cơ được khuyên dùng để làm sạch dầu mỡ từ polycarbonate.

Tác động môi trường

Thải bỏ

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng ở nhiệt độ trên 70 °C và độ ẩm cao, polycarbonate sẽ thủy phân thành Bis-phenol A (BPA). Điều kiện này tương tự như điều kiện được quan sát thấy trong hầu hết các lò đốt. Sau khoảng 30 ngày ở 85 °C / 96% RH, các tinh thể bề mặt được hình thành, trong đó 70% bao gồm BPA.^[31] BPA là một hợp chất hiện đang nằm trong danh sách các hóa chất có nguy cơ gây hại cho môi trường. Nó nằm trong danh sách theo dõi của nhiều quốc gia, chẳng hạn như Hoa Kỳ và Đức.^[32]

-(-OC₆H₄)₂C(CH₃)₂CO-)-_n + H₂O ${\displaystyle \longrightarrow }$ (CH₃)₂C(C₆H₄OH)₂ + CO₂

Việc rửa trôi BPA từ polycarbonate cũng có thể xảy ra ở nhiệt độ môi trường và độ pH bình thường (trong bãi chôn lấp). Số lượng rửa trôi tăng lên khi các đĩa cũ hơn. Một nghiên cứu cho thấy rằng sự phân hủy của BPA trong các bãi chôn lấp (trong điều kiện yếm khí) sẽ không xảy ra.^[32] Do đó, nó sẽ tồn tại lâu dài trong các bãi chôn lấp. Cuối cùng, nó sẽ tìm đường vào các vùng nước và góp phần gây ô nhiễm môi trường nước.^[32][33]

Quá trình oxy hóa quang polycarbonate

Trong điều kiện có tia UV, quá trình oxy hóa polyme này tạo ra các hợp chất như xeton, phenol, axit o-phenoxybenzoic, rượu benzyl và các hợp chất không bão hòa khác. Điều này đã được đề xuất thông qua các nghiên cứu động học và quang phổ. Màu vàng được hình thành sau khi tiếp xúc lâu với ánh nắng mặt trời cũng có thể liên quan đến quá trình oxy hóa tiếp tục nhóm cuối phenolic ^[34]

(OC₆H₄)₂C(CH₃)₂CO)_n + O₂, R* → (OC₆H₄)₂C(CH₃CH₂)CO)_n

Sản phẩm này có thể được oxy hóa thêm để tạo thành các hợp chất không bão hòa nhỏ hơn. Quá trình này có thể tiến hành qua hai con đường khác nhau, sản phẩm hình thành phụ thuộc vào cơ chế nào diễn ra.

Con đường A

(OC₆H₄)₂C(CH₃CH₂)CO + O₂, H* ${\displaystyle \longrightarrow }$ HO(OC₆H₄)OCO + CH₃COCH₂(OC₆H₄)OCO

Con đường B

(OC₆H₄)₂C(CH₃CH₂)CO)_n + O₂, H* ${\displaystyle \longrightarrow }$ OCO(OC₆H₄)CH₂OH + OCO(OC₆H₄)COCH₃

Phản ứng oxy hóa quang.^[35]

Phản ứng lão hóa quang

Lão hóa quang là một con đường thoái hóa khác của nhựa polycarbonate. Các phân tử polycarbonate (như vòng thơm) hấp thụ bức xạ UV. Năng lượng được hấp thụ này gây ra sự phân cắt các liên kết cộng hóa trị, bắt đầu quá trình lão hóa quang. Phản ứng có thể được lan truyền thông qua quá trình oxy hóa chuỗi bên, oxy hóa vòng hoặc sắp xếp lại quang. Các sản phẩm được hình thành bao gồm các nhóm phenyl salicylat, dihydroxybenzophenone và hydroxydiphenyl ete.^[34][36][37]

n(C₁₆H₁₄O₃) ${\displaystyle \longrightarrow }$ C₁₆H₁₇O₃ + C₁₃H₁₀O₃

Suy thoái nhiệt

Chất thải polycarbonate sẽ phân hủy ở nhiệt độ cao để tạo thành chất ô nhiễm rắn, lỏng và khí. Một nghiên cứu cho thấy rằng các sản phẩm có khoảng 40–50% trọng lượng chất lỏng, 14–16% trọng lượng khí, trong khi 34–43% trọng lượng vẫn ở dạng cặn rắn. Các sản phẩm lỏng chủ yếu chứa các dẫn xuất phenol (75wt.%) Và bisphenol (10wt.%) Cũng có mặt.^[36] Do đó, ghi đĩa những đĩa này cũng không phải là một phương pháp thải bỏ khả thi. Tuy nhiên, polycarbonate có thể được tái chế một cách an toàn như một nguồn carbon trong ngành sản xuất thép.^[38]

Các dẫn xuất phenol là chất gây ô nhiễm môi trường, được xếp vào nhóm các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC). Các nghiên cứu cho thấy chúng có khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành tầng ôzôn ở mặt đất và làm tăng sương mù quang hóa.^[39] Trong các cơ thể thủy sinh, chúng có thể tích lũy trong các sinh vật. Chúng tồn tại lâu dài trong các bãi chôn lấp, không dễ bay hơi và sẽ tồn tại trong khí quyển.^[40]

Tham khảo

1. “Polycarbonate”. city plastics. Bản gốc lưu trữ ngày 16 tháng 10 năm 2018. Truy cập ngày 18 tháng 12 năm 2013.
2. M. Parvin and J. G. Williams (1975). “The effect of temperature on the fracture of polycarbonate”. Journal of Materials Science. 10 (11): 1883. doi:10.1007/BF00754478.
3. J. Blumm, A. Lindemann (2003/2007). “Characterization of the thermophysical properties of molten polymers and liquids using the flash technique”. High Temperatures-High Pressures. 35/36 (6): 627. doi:10.1068/htjr144. Kiểm tra giá trị ngày tháng trong: |year= (trợ giúp)
4. CES Edupack 2010, Polycarbonate (PC) specs sheet
5. Perez, Serge; Scaringe, Raymond P. (1987). “Crystalline features of 4,4'-isopropylidenediphenylbis(phenyl carbonate) and conformational analysis of the polycarbonate of 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane”. Macromolecules. 20 (1): 68–77. Bibcode:1987MaMol..20...68P. doi:10.1021/ma00167a014.
6. Thạc sĩ Nguyễn Đức Hiệp. “Kiến thức về tấm polycarbonate”. Tấm Poly Minh Hiệp. Truy cập ngày 15 tháng 2 năm 2023.
7. David W. Plester B.SC. A.R.I.C. (1973). “The Effects of Radiation Sterilization on Plastics” (PDF). tr. 9. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 12 tháng 7 năm 2018. Truy cập ngày 22 tháng 4 năm 2016. Polycarbonate can satisfactorily be given a single-dose sterilization exposure (22) but tends to become brittle much above 2.5 Mrad.
8. Volker Serini "Polycarbonates" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2000. doi:10.1002/14356007.a21_207
9. “Film”. execpc.com. Bản gốc lưu trữ ngày 9 tháng 3 năm 2023. Truy cập ngày 19 tháng 8 năm 2020.
10. “WIMA”. wima.com. Bản gốc lưu trữ ngày 12 tháng 6 năm 2017.
11. Egress technicians keep raptor pilots covered. Pacaf.af.mil. Truy cập 2011-02-26.
12. F-22 Cockpit. Globalsecurity.org (2008-01-21). Truy cập 2011-02-26.
13. Alcohol restrictions for violent venues. The State of Queensland (Department of Justice and Attorney-General)
14. Ban on regular glass in licensed premises. The State of Queensland (Department of Justice and Attorney-General)
15. “RDLohr's Clearly Superior Products” (PDF). wavelandps.com. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 1 tháng 4 năm 2010.
16. Linda Jablanski (31 tháng 3 năm 2015). “Which Plastic Material is Used in Lego Sets?”. Bản gốc lưu trữ ngày 5 tháng 3 năm 2017.
17. Powell, Douglas G. (tháng 9 năm 1998). “Medical Applications of Polycarbonate”. Medical Plastics and Biomaterials Magazine. Bản gốc lưu trữ ngày 23 tháng 2 năm 1999.
18. “Dow Plastics Medical Application Policy”. Plastics.dow.com. Bản gốc lưu trữ ngày 9 tháng 2 năm 2010.
19. “Makrolon Polycarbonate Biocompatibility Grades”. Bản gốc lưu trữ ngày 10 tháng 4 năm 2013. Truy cập ngày 14 tháng 4 năm 2007.
20. Chan, Julian M. W.; Ke, Xiyu; Sardon, Haritz; Engler, Amanda C.; Yang, Yi Yan; Hedrick, James L. (2014). “Chemically Modifiable N-Heterocycle-Functionalized Polycarbonates as a Platform for Diverse Smart Biomimetic Nanomaterials”. Chemical Science. 5 (8): 3294–3300. doi:10.1039/C4SC00789A.
21. “Polycarbonate (PC)”. UL Prospector. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2014.
22. Philip Kotler; Waldemar Pfoertsch (ngày 17 tháng 5 năm 2010). Ingredient Branding: Making the Invisible Visible. Springer Science & Business Media. tr. 205–. ISBN 978-3-642-04214-0.
23. “Polycarbonate is Polyfunctional”. Chemical Institute of Canada. Bản gốc lưu trữ ngày 5 tháng 5 năm 2014. Truy cập ngày 5 tháng 5 năm 2014.
24. Jerome T. Coe (ngày 27 tháng 8 năm 2010). “Lexan Polycarbonate: 1953–1968”. Unlikely Victory: How General Electric Succeeded in the Chemical Industry. John Wiley & Sons. tr. 71–77. ISBN 978-0-470-93547-7.
25. “General Electric to Sell Plastics Division”. NY Times. 22 tháng 5 năm 2007. Truy cập ngày 21 tháng 7 năm 2020.
26. Howdeshell, KL; Peterman PH; Judy BM; Taylor JA; Orazio CE; Ruhlen RL; Vom Saal FS; Welshons WV (2003). “Bisphenol A is released from used polycarbonate animal cages into water at room temperature”. Environmental Health Perspectives. 111 (9): 1180–7. doi:10.1289/ehp.5993. PMC 1241572. PMID 12842771.
27. vom Saal FS, Hughes C (2005). “An extensive new literature concerning low-dose effects of bisphenol A shows the need for a new risk assessment”. Environ. Health Perspect. 113 (8): 926–33. doi:10.1289/ehp.7713. PMC 1280330. PMID 16079060.
28. Hunt, PA; Kara E. Koehler; Martha Susiarjo; Craig A. Hodges; Arlene Ilagan; Robert C. Voigt; Sally Thomas; Brian F. Thomas; Terry J. Hassold (2003). “Bisphenol A Exposure Causes Meiotic Aneuploidy in the Female Mouse”. Current Biology. 13 (7): 546–553. doi:10.1016/S0960-9822(03)00189-1. PMID 12676084.
29. Koehler, KE; Robert C. Voigt; Sally Thomas; Bruce Lamb; Cheryl Urban; Terry Hassold; Patricia A. Hunt (2003). “When disaster strikes: rethinking caging materials”. Lab Animal. 32 (4): 24–27. doi:10.1038/laban0403-24. PMID 19753748. Bản gốc lưu trữ ngày 6 tháng 7 năm 2009. Truy cập ngày 6 tháng 5 năm 2008.
30. “Cloudtops – Greenhouses, Sunrooms, Misting, Fogging, Shade – Macrolux Polycarbonate”. cloudtops.com. Bản gốc lưu trữ ngày 27 tháng 7 năm 2010. Truy cập ngày 16 tháng 5 năm 2010.
31. Bair, H. E.; Falcone, D. R.; Hellman, M. Y.; Johnson, G. E.; Kelleher, P. G. (ngày 1 tháng 6 năm 1981). “Hydrolysis of polycarbonate to yield BPA”. Journal of Applied Polymer Science (bằng tiếng Anh). 26 (6): 1777. doi:10.1002/app.1981.070260603.
32. Morin, Nicolas; Arp, Hans Peter H.; Hale, Sarah E. (2015). “Bisphenol A in Solid Waste Materials, Leachate Water, and Air Particles from Norwegian Waste-Handling Facilities: Presence and Partitioning Behavior”. Environmental Science & Technology. 49 (13): 7675–7683. doi:10.1021/acs.est.5b01307. PMID 26055751.
33. Chin, Yu-Ping; Miller, Penney L.; Zeng, Lingke; Cawley, Kaelin; Weavers, Linda K. (2004). “Photosensitized Degradation of Bisphenol A by Dissolved Organic Matter †”. tr. 5888–5894. doi:10.1021/es0496569.
34. T., Chow, Jimmy (6 tháng 8 năm 2007). “Environmental assessment for bisphenol-a and polycarbonate” (bằng tiếng Anh).
35. Carroccio, Sabrina; Puglisi, Concetto; Montaudo, Giorgio (2002). “Mechanisms of Thermal Oxidation of Poly(bisphenol A carbonate)”. Macromolecules. 35 (11): 4297–4305. doi:10.1021/ma012077t.
36. Collin, S.; Bussière, P. -O.; Thérias, S.; Lambert, J. -M.; Perdereau, J.; Gardette, J. -L. (ngày 1 tháng 11 năm 2012). “Physicochemical and mechanical impacts of photo-ageing on bisphenol a polycarbonate”. Polymer Degradation and Stability. 97 (11): 2284–2293. doi:10.1016/j.polymdegradstab.2012.07.036.
37. Tjandraatmadja, G. F.; Burn, L. S.; Jollands, M. J. (1999). “The effects of ultraviolet radiation on polycarbonate glazing” (PDF).
38. Assadi, M. Hussein N.; Sahajwalla, V. (2014). “Recycling End-of-Life Polycarbonate in Steelmaking: Ab Initio Study of Carbon Dissolution in Molten Iron”. Ind. Eng. Chem. Res. 53 (10): 3861–3864. doi:10.1021/ie4031105.
39. “Pollution Database”. pollution.unibuc.ro. Bản gốc lưu trữ ngày 29 tháng 12 năm 2017. Truy cập ngày 14 tháng 11 năm 2016.
40. “Pollutant Fact Sheet”. apps.sepa.org.uk. Bản gốc lưu trữ ngày 20 tháng 7 năm 2018. Truy cập ngày 14 tháng 11 năm 2016.

Liên kết ngoài