POLICARBONATOS

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POLICARBONATOS
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historia

• En el año 1898 el químico A. Einhorn de Munich
  describe productos de condensación de disfenoles
  con fosgeno, a los que denominó "policarbonatos",
  es decir, poliésteres del ácido carbónico. La
  pureza Y el peso molecular obtenidos fueron
  bajos, lo cual explica que pasaran cincuenta años
  sin que nadie se fijara en ellos
• En el año 1953 el químico H. Schnell de Uerdingen
  obtuvo por policondensación de bisfenol A con
  fosgeno un policarbonato de Peso molecular
  elevado.
• En 1956 se inició ya la producción a escala
  industrial por parte de Bayer AG
• Independientemente de Bayer, la empresa americana
  General Electric Co, consiguió en los mismos años
  fabricar policarbonato por un proceso especial,
  en disolución.

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Unidad de repetición característica

• El policarbonato toma su nombre de los grupos
  carbonato en su cadena principal.
• Son poliésteres del ácido carbónico inestable

Fórmula general
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Síntesis de PC

1. Policondensación en estado fundido
2. Policondensación en superficies de contacto
   (superficies limites entre fases)

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1. La policondensación en fusión consiste en la
   reacción del bisfenol A con carbonato de difenilo
   ("transesterificación"), en atmósfera de gas
   inerte (nitrógeno, con presión negativa) y
   exclusión de oxígeno, a temperaturas entre 180 y
   300C, resultando de ello el policarbonato. En
   presencia de catalizadores alcalinos, los
   productos de partida reaccionan entre 180 y
   220C, con un rendimiento del 80 - 90 . La
   polimerización se prosigue con presión negativa y
   150 - 200C, hasta completarse la
   policondensación.

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• El fenol desprendido en esta transesterificación
  se elimina con presión negativa (vacío) de la más
  completa posible del seno de la masa
  reaccionante. Los pesos moleculares así
  fabricados se limitan a 30000, debido a que
  la viscosidad de la masa reaccionante es muy
  elevada cuando se alcanzan estos valores.
• El policarbonato viscoso obtenido se saca del
  reactor por presión a través de una boquilla se
  enfría y se granula.

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1. Policondensación en superficies de contacto se
   elabora a partir de bisfenol A y fosgeno. Esto
   comienza con la reacción del bisfenol A con
   hidróxido de sodio para dar la sal sódica del
   bisfenol A.

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• Agregando un disolvente orgánico insoluble en
  agua (por ejemplo cloruro de metileno) se produce
  una reacción rápida de policondensación entre el
  fosgeno gas, que se introduce por borboteo y la
  sal sódica anterior.
• La reacción tiene lugar en la superficie límite
  entre fase acuosa y fase disolvente, a
  temperatura ambiente.
• Se acelera con catalizadores, por ejemplo
  piridina.

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• El policarbonato se disuelve en el disolvente, se
  separa de la fase acuosa y se libera del cloruro
  sódico por lavado posterior con agua.
• Los policarbonatos fabricados por este proceso
  tienen pesos moleculares próximos inferiores a
  200 000. No obstante a partir de 60000 ya no se
  pueden transformar como termoplásticos.
• Las soluciones de PC resultantes de este proceso,
  pueden convertirse en polvo después de
  precipitación (con metanol), o bien granulado
  después de evaporar el disolvente
• Es un termoplástico fundamentalmente amorfo, sin
  ramificar.

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Propiedades

• El PC posee una resistencia mecánica y dureza
  entre media y alta gran rigidez y excelente
  resistencia al impacto. La resistencia dinámica
  se mejora con fibras de vidrio. Las superficies
  son susceptibles de pulido.
• Las temperaturas de uso continuo del PC se
  sitúan entre -100 (tipos modificados al impacto)
  Y 135 C (con fibras de vidrio, incluso hasta
  145 C). El PC posee dilatación térmica media,
  que se reduce considerablemente con fibras de
  vidrio.

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• Los policarbonatos (de bisfenol A) reblandecen
  hacia los 200 ºC si sus moléculas no se
  encuentran orientadas los que son más
  cristalinos funden hacia los 265 ºC.
• su temperatura de transición vítrea es de unos
• 150 ºC
• Como los grupos bencénicos están directamente en
  la cadena principal la molécula es muy rígida,
  haciendo que el Policarbonato tenga una
  estructura amorfa, una baja contracción en el
  moldeamiento (tanto transversal como paralela al
  flujo)

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(No Transcript)
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• sus grupos Fenileno, Isopropilideno y Carbonato,
  posee movilidad suficiente para disipar energía
  de impacto en la temperatura ambiente.
• Conservan sus propiedades entre 100 ºC y 120
  ºC pueden formar películas orientables,
  cristalizables por estirado son buenos
  aislantes.
• Es completamente transparente, con una ligera
  tonalidad amarillenta, pero se tiñe sin problemas
• Es un producto reciclable.
• Poseen buenas características dieléctricas
• Es esterilizable, autoextinguible y no gotea al
  arder.

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Propiedades químicas

• Polímero levemente polar
• Los grupos Carbonatos son extremadamente
  sensibles a la hidrólisis y como están en la
  cadena principal, pueden provocar degradación en
  las propiedades del termoplástico
• Piezas en contacto permanente con agua, moldeadas
  en Policarbonato, tienen su vida útil reducida,
  cuando la temperatura de trabajo supera 60ºC.
• Tiende a agrietarse por esfuerzo en presencia de
  gasolina

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ácidos No causan efectos en condiciones de temperatura y concentración normales.
Alcohol y álcalis Generalmente no causan problemas a bajas concentraciones y temperatura ambiente. Altas temperaturas y concentraciones resultan perjudiciales para el material
Detergentes y agentes de limpieza Soluciones de jabón neutro son compatibles, materiales fuertemente alcalinos deben ser evitados
Hidrocarbonatos Halogenados y cetonas Son solventes. Evitar
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transformación

• Tratamiento previo secar el granulado húmedo.
• Inyección y extrusión se requieren presiones
  elevadas.
• Termoconformado solo con planchas y láminas
  perfectamente secas, de lo contrario se forman
  burbujas

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• Mecanizado sin problemas, ligera tendencia a
  lubricarse, enfriamiento por aire o agua, no
  utilizar emulsiones de aceite.
• Soldadura conviene secar antes a las piezas.
  Después de soldar con gas caliente, hay que
  recocer.
• Recocido de piezas inyectadas y semifabricadas
  para relajar tensiones en estufa de aire o baño
  de aceite.

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Policarbonatos modificados

• Copolímero de condensación con tetrametilbisfenol
  A (MPC), presenta mejor resistencia a la
  deformación por calor, a las corrientes parasitas
  y a la hidrólisis
• Copolímeros de condensación con tiodifenol
  presentan índices de refracción altos, y se
  destinan a lentes de óptica.

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Mezclas de polímeros

• PCABS la ventaja sustancial reside en el
  precio, la resistencia al impacto a bajas
  temperaturas del PC
• Reforzados con fibra de vidrio mejora las
  propiedades mecánicas
• PC modificado con caucho mejora la resistencia a
  la tensofisuración.

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• PC/PET reacciones de transesterificación que
  conducen a la formación de copolímeros. La
  reacción principal ocurre entre los grupos
  ésteres de la cadena del PET y los grupos
  carbonatos del PC, formando un segmento rígido
  típico de los Poliarilatos (Par). Esta reacción
  tiene un efecto autocatalítico debido a que el
  grupo etilén carbonato formado es inestable y
  conduce a otra reacción que genera productos
  volátiles como CO2. Una temperatura de
  procesamiento de 270 C favorece la reacción.

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(No Transcript)
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• Este mecanismo de reacción permite la formación
  de tres copolímeros diferentes (I, II y III).
  Además de esta reacción principal, ocurren otras
  reacciones secundarias. La formación de Dietilén
  Carbonato (DEC) forma parte de las reacciones
  secundarias. Son formados vía transesterificación
  de los grupos etilén carbonato (EC) por dos vías
• - por la reacción de estos grupos entre sí
• -por la reacción de los grupos ésteres de la
  cadena del PET con el carbonillo del grupo EC del
  copolímero PC/PET, que se ha formado en la
  reacción principal de transesterificación,

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• Si no hay transesterificación, estas mezclas
  muestran inmiscibilidad (dos transiciones
  vítreas).
• La miscibilidad total o parcial sólo se alcanza
  al promover la transesterificación.
• La reacción de intercambio que preferencialmente
  ocurre en el estado fundido es la
  transesterificación directa entre los grupos
  éster (-COO-) de la cadena del PET y grupos
  carbonato (-OCOO-) de la cadena del PC bajo
  condiciones de no equilibrio químico.
• Altas temperaturas de mezclado (gt 280C) o largos
  períodos de procesamiento.
• El producto directo de la transesterificación
  entre el PC y el PET es un copolímero que
  presenta una alta irregularidad estructural.

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• PC/PET es eficaz donde está necesaria la
  resistencia al impacto y química, y donde está
  necesario el impacto a baja temperatura,
  requiriendo un modo de fallo dúctil (roturas que
  no rompen). Los usos tales como topes y moldeados
  del cuerpo en los automóviles así como el equipo
  del césped y del jardín, donde la dureza y la
  resistencia a tensionar al agrietarse de los
  combustibles y lubricantes se requiere son buenas
  aplicaciones para PC/PET.
• Las piezas hechas con PC/PET son generalmente
  secciones gruesas, pues el material no fluye
  bastante bien para el diseño fino de la pared. La
  contracción varía dependiendo en el contenido
  relativo del PET.
• La mezcla al 50 es resistente a la gasolina.

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Usos

• Electrotecnia carretes de bobina, fusibles,
  tapas de acumulador, CDS.
• Óptica partes de microscopio, cámaras
  fotográficas,
• Luminarias colectores de luz, carcasas de
  semáforos, cristales para maquina de tren,
  tractores, excavadoras, tapas de lámparas, postes
  para farolas, acristalamiento antirrobo.
• Maquinarias, mecánica fina mirillas, aspas de
  ventilador, aparatos médicos
• Electrodomésticos biberones, encendedores,
  maquinas de café, secadores de pelo.
• Diversos viseras, cascos de motociclistas, gafas
  de protección, escudos de protección para
  policía, tapas irrompibles para luminarias,
  inyectables

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polialilcarbonatos

• Estos grupos alílicos contienen enlaces dobles
  carbono-carbono. Esto significa que pueden
  polimerizar por una polimerización vinílica por
  radicales libres. Obviamente, hay dos grupos
  alílicos en cada monómero. Esos grupos se
  convertirán en parte de distintas cadenas
  poliméricas. De esta forma, todas las cadenas se
  unirán unas con otras para formar un material
  entrecruzado

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los grupos que contienen carbonato (mostrados en
azul) forman los entrucruzamientos entre las
cadenas poliméricas (mostradas en rojo).
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Características

• Es un termorrígido. no funde y no puede moldearse
  nuevamente. Se utilizan para hacer objetos
  realmente fuertes y resistentes al calor.
• Se utiliza en la fabricación de cristales para
  anteojos, ya que no se romperá fácilmente como el
  cristal.

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FIN