پلی کربنات عموما دارای سختی و استحکام بالا در برابر ضربه حتی در دماهای بالا است ، جذب رطوبت پایین ، مقاومت الکتریکی و گرمایی بالا و مقاومت خوب در برابر اکسیداسیون از خواص این ترموپلاستیک هستند ، همچنین از لحاظ بیولوژیکی خنثی بوده و از مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی برخوردار است . موارد شاخصی که باعث شده اند این پلیمر کاربردهای مهندسی بسیاری پیدا کند عبارتند از :

• استحکام بالا
• پایداری ابعادی بالا
• خواص الکتریکی خوب

این پلیمر را می توان با استفاده از روش های معمول قالب گیری تزریقی و تکنیک های اکستروژن جهت تولید انواع مواد مقاوم مورد استفاده قرار گیرد . همچنین می تواند توسط روش های استاندارد استرلیزه شده و در پزشکی استفاده شود .

خواص :
دانسیته : 1.2-1.22 g/cm3   –  حفظ چقرمگی ( مقاومت در برابر شکست در نتیجه اعمال تنش) از -20 تا 140 درجه سانتی گراد – نقطه جوش : 155 درجه سانتی گراد

کاربردهای عمده:

• لوازم خانگی
• تجهیزات اداری
• سیستم های الکتریکی ، سوویچ ها و محفظه ها
• دیسک های فشرده
• تجهیزات پزشکی
• ظرف غذا و بسته بندی
• کاربرد های لعاب کاری و روشنایی
• عینک های ایمنی

تاریخچه
اولین پلی کربنات های آروماتیک در اواخر دهه 1890 میلادی از واکنش بین هیدروکینون یا رزورسینول با فسژن در پیریدین تولید شدند ، اما کریستال های پلیمری بدست آمده شکننده و استفاده از آن ها دشوار بود . در سال 1941 اولین نوع قابل استفاده از آن تولید شد .

با این حال استفاده از پلی کربنات در اواخر 1950 ، هنگامی که Bayer و GE توانستند به صورت جداگانه این ماده را به صورت تجاری از واکنش بر روی بیسفنول A (BPA)تولید کنند ، آغاز شد . تولید اولیه بر پایه واکنش فسژن با فنول جهت تولید دی فنیل کربنات (DPC) بود ، که با BPA جهت تولید پلیمر و آزاد ساختن فنول جهت استفاده دوباره کار می کرد . با این حال این فرآیند به دلیل سرعت کم واکنش و نیاز داشتن به چندین راکتور کوچک بچ (Batch) مشکلاتی را برای تولید کنندگان به وجود می آورد .

در ادامه مطالعات بر روی پلیمریزاسیون این  ، مشکل دست یابی به تماس مناسب بین BPA جامد و فسژن گازی با استفاده از فرآیند پلیمریزاسیون سطحی حل شد . در این روش نمک قلیایی بیسفنول A حل شده در آب ، در حضور یک حلال خنثی فوسژناته می شود . واکنش می تواند در یک و یا دو مرحله و در فرآیند بچ و یا پیوسته انجام گیرد .

فرآیند تولید
امروزه پلی کربنات عموما از طریق واکنش فسژن و بیسفنول – A تولید می شود . فسژن از طریق واکنش دادن کلر (حاصل از الکترولیز سدیم هیدروکسید) با کربن مونو اکسید (حاصل از پیرولیز ذغال سنگ ، نفت و یا گاز) تولید می شود. معمولا برای جلوگیری از مشکلات موجود در انتقال و نگهداری فسژن ، مقدار فسژن مورد نیاز را در همان محل تولید می کنند .

تولید بیسفنول – A پیچیده تر است . نفتا و یا گاز طبیعی در  طی عملیات کراکینگ ، پروپیلن ،هیدروژن و برخی ترکیبات دیگر مانند بنزن تولید می کنند . مقداری از بنزن و تمام تولوئن تولیدی از هیدروژناسیون ترکیبات نفتنیک در نفتا حاصل می شوند .

بنزن و پروپیلن با یکدیگر برای تولید کیومن واکنش داده که به نوبه خود با استون واکنش داده که فنل به عنوان محصول جانبی تولید می شود .

فرایند تولید پلی کربنات

خواص ویژه این پلیمر باعث شده است که در تولید پنجره های ضد گلوله ، لنزهای نشکن ، دیسک های فشرده و غیره استفاده شود . سالیانه در حدود 2.7 میلیون تن از این ماده در کل جهان تولید می شود.

پلیمریزاسیون
معمول ترین روش تولید پلی کربنات از طریق واکنش بین بیسفنول –A و فسژن در فرآیند پلیمریزاسیون بین سطحی انجام می شود. در این روش نمک دی سدیم بیسفنول –A که در آب حل شده است با فسژن حل شده در یک حلال آلی مانند متیلن کلراید واکنش می دهد . با این حال فرآیند فسژن دارای تعدادی نقطه ضعف است که عبارتند از : سمیت فسژن ، استفاده از حلال دارای نقطه جوش پایین و مقدار زیاد پساب حاوی متیلن کلراید که باید تصفیه شود .

استفاده از کاستیک سودای غلیظ و هیدروژن کلرید باعث به وجود آمدن مشکلاتی در زمینه خوردگی می شود که باید در نظر گرفته شوند .

امروزه استفاده از فسژن در کارخانه ها با کاهش روبه رو است و از فرآیندهای غیر فسژنی بهره می برند . در این روش از پلیمریزاسیون بر اساس انتقال دی فنیل کربنات با بیسفنول –A انجام می گیرد . این فرآیند معمولا به عنوان فرآیند ذوب شناخته می شود که دارای مزیت تولید محصولی غیررقیق است که می توان مستقیما آن را به گلوله تبدیل کرد .

معایب این روش نیز عبارتند از  : نیاز به تجهیزات مقاوم در برابر دما و خلا بالا . با کاهش یافتن هزینه های تولیدی و تجهیزاتی انتظار می رود که این روش به زودی در کل دنیا مورد استفاده قرار بگیرد .

کاربردها و گریدها
گریدهای تجاری مختلفی از پلی کربنات تولید و عرضه می شوند که عمده تفاوت آن ها در جرم مولکولی ، حضور یا عدم وجود ترکیب پلی هیدروکسیل دوم و افزودنی ها است .

پلیمرهای دارای وزن مولکولی کمتر از 20000 به صورت معمول برای کاربری پلاستیک مناسب نیستند ، در حالی که پلیمرهای دارای جرم مولکولی بالاتر از 50000 عموما با روش ریخته گری محلولی به فیلم تبدیل می شوند .

پلیمرهای با وزن مولکولی کم (18000 تا 32000) می توانند برای قالب گیری دیواره های نازک مورد استفاده قرار گیرند اما در مقادیر کمتر از 18000 پلیمر شکننده تر شده و در برابر تنش مقاومت کمتری دارد .

برای کنترل جرم مولکولی از افزودنی هایی مانند ایزواکتیل فنول ها استفاده می شود.

گریدهای ویسکوز برای اکستروژن و قالب گیری بادی مناسب هستند ، همچنین ادعا می شود که در هنگام آتش باعث کاهش ریزش قطرات می شوند.

یکی از اشکال این پلیمر که پس از فرآوری در بسیاری از موارد مورد استفاده قرار می گیرد ، ورق پلی کربنات است .

ورق این محصول جایگزین خوبی برای شیشه ، اکریلیک و سایر غشاهای پلی اتیلنی است . مقاومت در برابر ضربه این ورق ها 200 برابر بیشتر از شیشه است ، در برابر اشعه UV مقاوم است و همچنین ضد گلوله بوده و سبک می باشد .

مقاومت در برابر شعله ، انعطاف پذیری و پایداری در برابر شرایط اب و هوایی از جمله مزایای دیگر این ورق هاست .

ورق های پلی کربنات را می توان برای استفاده در پنجره ، سقف ، فنس ، پنجره شیشه ضد گلوله و یا مدل سقفی آن را برای جلوگیری از ورود اشعه فرابنفش استفاده کرد .

کشاورزی
ورقه های Polycarbonate انتخاب مناسبی برای استفاده در ساختمان های بیرونی مانند گلخانه ها هستند . ورقه ها را می توان در سقف و یا دیواره به کار برد .

کاربرد ورقه پلی کربنات

دکوراسیون
وجود در رنگ ها و بافت های مختلف باعث شده است که بتوان از این پلیمر به جای شیشه در مکان های مختلف استفاده کرد . همچنین می توان به عنوان یک جدا کننده سبک از آن در کل فضاها استفاده برد.

صنایع الکتریکی و الکترونیکی
بسیاری از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی مانند سنسورها ، اتصالات ، رله ها ، کامپیوترها و …. به دلیل وزن کم و استحکام زیاد از پلی کربنات ساخته می شوند . شکل توخالی این پلیمر به دلیل اینکه در برابر حرارت عایق بسیار مناسبی است برای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی مناسب است .

صنعت اتومبیل
عملیات پذیری بالا ، ثبات ابعادی ، استحکام ، جذب رطوبت کم  و مقاومت خوب در برابر حرارت باعث شده است که در ساخت بسیاری از قطعات اتومبیل مورد استفاده قرار گیرد . این قطعات عبارتند از چراغ ، سیخ رادیاتور ، لنزهای داخلی ، دستگیره در و سایر اجزای شفاف خودرو .