Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 9

В то время как гомополимер BPA-поликарбоната имеет более высокую ударную вязкость при комнатной температуре, материал становится хрупким при температуре ниже -10 °C, а 30 % бифенолсодержащий сополимер сохраняет свою пластичность до -60 °C. Оптимальный уровень бифенола в композиции для улучшенного низкотемпературного воздействия, по-видимому, находится в диапазоне от 26 до 34 %. Повышенная пластичность этих сополимеров, по-видимому, связана с сочетанием присутствия богатых бифенол-карбонатом микроструктур (от 10 до 20 мкм) и низкого барьера энергии вращения вокруг бифенильных звеньев в полимерной цепи. В дополнение к низкотемпературной пластичности, смолы выдерживают более высокий процент ударной вязкости по Изоду с надрезом после теплового старения по сравнению со стандартным поликарбонатом BPA. По сравнению с гомополимером BPA эти прозрачные сополимеры также показывают улучшение в огнестойкости (испытания по UL 94 увеличиваются с HB до V-2 при 3,0 мм), предельном кислородном индексе (увеличение с 28 до 35,9), устойчивости к растрескиванию под действием углеводородов, таких как ASTM Fuel C (толуол / изооктан 50/50), а также гидролитической стабильности в кипящей воде.

Поликарбонаты используются в широком диапазоне применений благодаря их превосходным оптическим, термическим, механическим и ударным свойствам. Однако при длительном воздействии ультрафиолетового (УФ) света поликарбонаты подвержены фотодеградации, что приводит к обесцвечиванию (усилению желтизны), потере светопропускания или глянцевости и снижению механических свойств. Чувствительность поликарбонатного основания к деградации при длительном воздействии ультрафиолетового излучения высокой интенсивности ограничивает его использование в некоторых наружных применениях без окрашивания. Обычные методы защиты поликарбоната от фотодеградации включают добавление низкомолекулярных УФ-поглотителей, нанесение УФ-защитных покрытий и правильный подбор пигментов. Как объемные добавки, так и технологии нанесения покрытий ограничены количеством УФ-добавок, которые можно вводить, не влияя на другие свойства, а также скоростью их потери или деградации этих добавок во время длительного атмосферного воздействия.

Используя эту концепцию, ученые разработали и внедрили резорцинполи (сложные эфиры карбоната), которые сейчас используются под торговым наименованием Lexan SLX. Блок-сополимеры изо- и терефталатных эфиров резорцина (ITR) и поликарбоната BPA могут быть получены реакциями плавления, растворения или межфазной реакции. Свойства этих смол контролируются путем корректировки процентного содержания резорцинфталата в BPA-карбонатах. Композиции были приготовлены с полимерами, имеющими высокие, средние и низкие уровни резорцинфталата вместе с гомополимером поликарбоната BPA. Подобно поликарбонату, смолы ITR демонстрируют превосходный баланс физических и термических свойств. С увеличением содержания ITR смолы демонстрируют увеличение предела прочности и модулей, но – хотя они всё еще остаются высокими – слегка уменьшают HDT и значения Изода с надрезом. Для прозрачных применений, таких как защитные крышки и смотровые стекла, противоветровые окна, световые линзы и ветровые стекла, термин «атмосферостойкость» в основном связан со способностью деталей сохранять цвет, прозрачность и хорошие механические свойства при внешних атмосферных воздействиях.

Эксперименты показали изменение индекса желтизны (ΔYI, ASTM E313-73, D-1925) в зависимости от энергии воздействия при испытаниях ксеноновой дугой (CIRA / кальцинированная известь внутреннего и внешнего фильтров) трех материалов: стандартного поликарбоната (ПК), поликарбоната, стабилизированного низкомолекулярным UVA (UV-PC) и сополимера с низким ITR. Преимущество смолы ITR в сохранении цвета оказалось по сравнению со стандартным ПК и ультрафиолетовым ПК весьма значительным. Приблизительно после 3000 кДж воздействия (приблизительно 1 год эксплуатации) сополимеры с низким ITR на поверхности экранируют УФ-излучение, и скорость обесцвечивания резко снижается. Улучшенные характеристики смол ITR также проявляются в изменении светопропускания (Δ% T) и мутности (Δ% H) для тех же образцов. Сополимер ITR имеет минимальные изменения как в процентном выражении T, так и H, тогда как контрольные образцы из чистого поликарбоната, стабилизированного ультрафиолетом, теряют около 7% пропускания света, а их мутность увеличивается до 70% после воздействия, эквивалентного 8 годам эксплуатации в жарком климате.