Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 2

По сравнению с более ранними алифатическими поликарбонатами ароматические поликарбонаты были уникальными в том, что они могли быть превращены в прозрачные бесцветные структуры, которые обладали превосходными долговременными механическими свойствами. До этих открытий обычно считалось, что сложные полиэфиры и поликарбонаты являются либо жидкостями, либо легкоплавкими твердыми веществами, хотя между этими двумя типами материалов существуют значительные различия. Ароматические сложные полиэфиры проявляют ограниченную растворимость в обычных органических растворителях, и они имеют тенденцию кристаллизоваться, становясь прозрачными и ломкими с одновременной потерей механических свойств. Напротив, ароматические поликарбонатные смолы характеризовались хорошей растворимостью в органических растворителях и сохраняли свою аморфную внутреннюю структуру, прозрачность и долговременные механические свойства после формования. Превосходные свойства ароматических поликарбонатов, особенно тех, которые основаны на 2,2-бис (4-гидроксифенил) пропане (бисфенол А или BPA), впоследствии привели к значительным исследованиям этих материалов многими организациями и стремлению разрабатывать коммерческие продукты.

На сегодняшний день уникальные и коммерчески ценные свойства поликарбоната BPA не были сведены на нет другими коммерчески возможными ароматическими диолами. Следовательно, коммерческая основа для производства поликарбоната с тех пор была основана на BPA-PC, хотя некоторые сополимеры с BPA-PC и другими диолами также производятся коммерчески. К 1954 году в General Electric Company и в Farbenfabriken Bayer AG признали уникальные свойства BPA-PC. Отсюда и началась гонка за коммерческим развитием. Bayer расширил производство поликарбоната на существующем химическом заводе в Уердингене, Германия, производящем коммерческую продукцию к 1958 году. Mobay Chemical Company (Нью-Мартинсвилл, Западная Виргиния, США, в настоящее время Bayer America) аналогичным образом расширила существующий завод, чтобы начать коммерческое производство в начале 1960 года. В отличие от других поставщиков, General Electric Company начала производство, построив совершенно новый завод в Верноне, штат Индиана, США, и, таким образом, не производил коммерческую продукцию до конца 1960 года. Тот факт, что в разных частях мира было несколько поставщиков, производящих поликарбонат, фактически увеличил коммерческие продажи материала.

Интересно, что спустя много десятилетий после того, как он был впервые разработан и впоследствии отброшен, первоначальный процесс полимеризации в расплаве снова получает внимание и активизируется. Это произошло по нескольким причинам. Во-первых, были разработаны способы, которые позволяют получать очень чистый, прозрачный и экономически эффективный полимер с использованием процесса полимеризации в расплаве. В частности открытие важности предотвращения определенных критических примесей мономеров, изобретения в оборудовании для полимеризации в расплаве, конкретные катализаторы и другие технические достижения позволили получать высококачественные поликарбонаты в процессе полимеризации в расплаве. Во-вторых, процесс плавления без растворителя является привлекательным, поскольку он помогает предприятиям по производству поликарбоната снизить капитальные затраты, связанные с очисткой полимера, обработкой растворителя, а также извлечением и переработкой растворителя.

Гомополимерные сорта поликарбоната могут быть получены либо в расплавленном, либо в межфазном процессе. Метод расплава, который является непрерывным процессом, лучше подходит для крупносерийного производства, где параметры процесса часто не изменяются. Межфазный процесс можно использовать как в периодических, так и в непрерывных установках. В периодическом межфазном производстве легче переключаться между сортами, и, следовательно, этот метод чаще используется на заводах, производящих несколько сортов, особенно поликарбонаты специального сополимера меньшего объема. В общем, для определения того, как будет производиться сорт, рассматривается ряд параметров, включая химию полимеризации, растворимость полимера, термическую стабильность полимера и экономичность. В следующей части мы более подробно опишем химические аспекты полимеризации поликарбонатов, поскольку это важно для того, чтобы понять их эксплуатационные свойства.