Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Инженерные пластики. Часть 3

Следующая интересующая нас группа материалов — это поликарбонаты. Ароматические поликарбонаты были следующими техническими полимерами, которые получили распространение после полиамидов и полиацеталей. Д. У. Фокс из General Electric Company (ныне Sabic Innovative Plastics) и Х. Шнелл из Bayer AG (Германия) независимо друг от друга открыли один и тот же уникальный сверхпрочный, термостойкий, прозрачный и аморфный полимер в 1953 году. Когда компаниями стали известны их независимые действия, были достигнуты соглашения, которые позволили обеим сторонам продолжить коммерциализацию, не заботясь о возможных последующих патентных проблемах. Поликарбонат от General Electric Company был представлен в Соединенных Штатах под торговой маркой Lexan в 1959 году, то есть примерно в то же время, что и полиацетали, а в 1960 году был введен в эксплуатацию завод по производству поликарбонатов. Сегодня большинство коммерческих поликарбонатов получают из бисфенола А (BPA или БФА). Как растворы, так и не содержащие растворителя процессы расщепления мелтранстерификации используются для производства поликарбонатов.

В процессах с растворителем фосген реагирует с BPA с образованием полимера в растворе. Поликарбонат также получают путем межфазной адаптации реакции бисфенол и монофункционального фенола, который контролирует молекулярную массу. Их растворяют или суспендируют в водном гидроксиде натрия, метиленхлорид добавляют в качестве полимерного растворителя, третичный амин добавляют в качестве катализатора, а газообразный фосген диспергируют в быстро перемешиваемую смесь. При необходимости добавляется дополнительное количество едкого раствора для поддержания свойств основания. Растущий полимер растворяется в метиленхлориде, и содержание фенола в водной фазе уменьшается. В переэтерификации, не содержащей растворителя, дифенилкарбонат реагирует с BPA с регенерацией фенола для рециркуляции расплавленного, не содержащего растворителя полимера. Сообщается, что переэтерификация является самым дешевым путем производства поликарбоната. Поликарбонат на основе BPA представляет собой аморфный полимер с Tg +150 °С.

В полукристаллических полимерах наполнители имеют тенденцию выступать в качестве опоры, соединяющей мягкие аморфные области, которые имеют Tg-зависимые свойства, что позволяет пластику сохранять структурную целостность вплоть до точки плавления его кристаллов. Без наполнителя кристаллические полимеры имеют тенденцию «ползти» при статической нагрузке при относительно низких температурах, поскольку их значения Tg, как правило, сравнительно низкие. Поликарбонат легко модифицируют путем сополимеризации с алифатическими дикарбоновыми кислотами с длинной цепью, чтобы получить смолу с улучшенным течением, другие бисфенолы или фталаты для повышения Tg и придания поликарбонату более высокой термостойкости и трисфенолы для получения разветвленного поликарбоната с улучшенной прочностью расплава для выдувного формования / экструзии. Кроме того, поликарбонат может использоваться для изготовления множества различных коммерческих компонентов. Смешивание поликарбоната с другими термопластами расширяет функциональные возможности материала, что будет обсуждаться позже.

Следующий интересующий нас материал называется полифениленовый эфир. В 1956 году А. Хей из General Electric Company открыл удобный путь каталитического окислительного сочетания с высокомолекулярными ароматическими эфирами. Полимеры получали путем барботирования кислорода через катализируемый копперемином раствор фенольного мономера при комнатной температуре. Было исследовано большое количество фенольных соединений, но самые чистые реакции были вызваны реакциями, которые содержали небольшие электронодонорные заместители в двух орто-положениях. Следовательно, исследования быстро сосредоточились на 2,6-диметилфеноле и поли-2,6-диметил-1,4-фениленовом эфире или PPE. В 1964 году General Electric Company представила гомополимер PPE под торговой маркой PPO. PPE имеет отличную гидролитическую стойкость и чрезвычайно высокую Tg, равную +215 °С. Однако очень высокая вязкость расплава и выраженная тенденция к окислению при температурах обработки сделали PPE очень трудным для обработки. Однако в 1965 году Westlake Plastics Company начала производство экструдированных прутков, листов и труб из PPE под торговой маркой Alphalux. Также в 1965 году компания Richardson Co. выпустила на рынок смесь PPE с кристаллическим полистиролом PS. Тем не менее, несмотря на смешиваемость PPE / PS, эта однофазная смесь не имела коммерческого успеха.