Materiais Policarbonato (PC): Propriedades, Aplicações e Graus Industriais

Desde seu desenvolvimento em meados do século 20, o policarbonato (PC) tem sido um material cada vez mais popular na manufatura. Hoje, cerca de 2,7 milhões de toneladas de policarbonatos são produzidas anualmente globalmente. Ao longo dos anos, várias empresas criaram diferentes formulações para policarbonato, então existem vários graus industriais de policarbonato para escolher. Algumas formas têm mais reforço de fibra de vidro, enquanto outras têm aditivos como estabilizadores ultravioleta para proteção contra exposição solar de longo prazo.

Forte e versátil, este termoplástico amorfo é resistente a calor, impacto e muitos produtos químicos. Como tal, o policarbonato é ideal para componentes que precisam ser resistentes ou repetidamente esterilizados e é frequentemente usado nas indústrias automotiva e médica.

Como o policarbonato é fabricado

Cada empresa fabrica policarbonatos de forma ligeiramente diferente, mas materiais de policarbonato têm sido tradicionalmente criados via polimerização por condensação de bisfenol A e cloreto de carbonila. No entanto, muitas empresas começaram a usar carbonato de difenila em vez disso porque o cloreto de carbonila é extremamente tóxico.

Independentemente de cloreto de carbonila ou carbonato de difenila ser usado, uma solução de bisfenol A em hidróxido de sódio é necessária e então misturada com a solução de cloreto de carbonila ou carbonato de difenila em um solvente orgânico para que a polimerização possa ocorrer. Quando o policarbonato forma, ele estará inicialmente em estado líquido. A solução será evaporada para formar grânulos, ou etanol precisará ser introduzido para precipitar o polímero sólido.

Uma vez criado, o policarbonato é frequentemente vendido em hastes, cilindros ou chapas e pode ser usado em vários processos de manufatura. Policarbonato é compatível com termoformagem, extrusão e sopro, mas é mais frequentemente usado com injeção. Afinal, como um termoplástico, o policarbonato pode ser derretido, resfriado e reaquecido sem queimar ou degradação significativa, tornando-o um material de injeção ideal.

Durante a injeção, o policarbonato precisa ser processado a alta temperatura e injetado no molde com alta pressão porque o policarbonato é bastante viscoso. A temperatura de fusão deve ser entre 280°C e 320°C, e a temperatura do molde deve cair entre 80°C e 100°C. No entanto, esses números podem variar dependendo do grau de policarbonato sendo usado. Por exemplo, um policarbonato de alta temperatura exigirá temperatura de fusão entre 310°C e 340°C e temperatura de molde entre 100°C e 150°C, enquanto uma mistura PC-ABS (policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno) precisa de temperatura de fusão apenas entre 240°C e 280°C e sua temperatura de molde pode cair até 70°C e até 100°C.

Propriedades e especificações mecânicas do material policarbonato

Embora existam vários graus de policarbonatos, cada um com sua própria massa molecular, estrutura e propriedades, todos os policarbonatos têm algumas coisas em comum.

Por um lado, são conhecidos por sua tenacidade e alta resistência a impacto. Como resultado, o policarbonato é frequentemente usado para aplicações que requerem confiabilidade e alto desempenho.

Apesar de sua tenacidade e resistência, policarbonatos são leves, permitindo extensas possibilidades de design e instalação relativamente fácil quando comparados a outros materiais.

Policarbonatos também são muito resistentes a calor e chamas. Um policarbonato pode manter sua tenacidade em temperaturas até 140°C, o que significa que peças de policarbonato podem suportar esterilização repetida. Policarbonatos também têm taxas de transmissão de luz acima de 90% e boa resistência química contra ácidos diluídos, óleos, graxas, hidrocarbonetos alifáticos e álcoois.

As propriedades de um policarbonato dependem de sua massa molecular e estrutura, então cada material é ligeiramente diferente. Para dar uma ideia do que você pode esperar, aqui estão algumas características e especificações típicas:

• Gravidade específica: 1,21
• Temperatura de fusão: 295 – 315°C
• Temperatura do molde: 70 – 95°C
• Temperatura de deflexão térmica: 137°C a 0,45 MPa
• Resistência à tração: 61 MPa
• Resistência à flexão: 90 MPa
• Taxa de retração: 0,5 – 0,7%
• Dureza Rockwell: 118R

Como você pode ver, a manufatura de policarbonato tem muito a oferecer. No entanto, há algumas coisas que você vai querer estar ciente antes de selecionar este material para um projeto. Por exemplo, suas propriedades mecânicas podem degradar após exposição prolongada a água acima de 60°C. Policarbonato também é suscetível a arranhões, mais caro de fabricar que muitos outros materiais, e vulnerável a álcalis diluídos e hidrocarbonetos aromáticos e halogenados. Além disso, formulações de policarbonato sem estabilizadores UV às vezes podem amarelar com o tempo quando expostas a raios UV.

Usos comuns de policarbonatos no dia a dia

A tenacidade e alta resistência a impacto do policarbonato o tornam uma escolha popular de material para fabricantes da indústria automotiva, particularmente quando se trata de peças que devem ser claras ou translúcidas e estão sujeitas a impacto frequente, como lentes de farol e seta.

Na indústria médica, policarbonato pode ser encontrado em tudo, desde incubadoras até carcaças de máquinas de diálise. Afinal, policarbonato é resistente, resistente a calor, dimensionalmente estável e capaz de suportar esterilização via métodos aprovados pela FDA incluindo autoclaves e irradiação. Policarbonato pode ser usado em filtros de sangue, reservatórios e oxigenadores, bem como instrumentos cirúrgicos. Além disso, dada sua transparência, policarbonato permite que médicos monitorem mais facilmente o sangue e acompanhem a administração de fluidos.

Policarbonato também é um material de escolha em muitos eletrodomésticos, como batedeiras, secadores de cabelo, geladeiras e barbeadores elétricos. Outros usos comuns para policarbonato incluem luminárias externas, guardas de máquinas, equipamentos de proteção, vidro à prova de balas, caixas de fusíveis, carcaças de televisão, telhados, claraboias, estufas, malas, óculos e recipientes para bebidas, como mamadeiras, copos de treinamento e garrafas de água reutilizáveis.

Começando com policarbonato

Policarbonato é um termoplástico forte e resistente a impacto usado em uma variedade de indústrias. No entanto, existem vários tipos diferentes de policarbonato no mercado, cada um com suas próprias características. Trabalhar com um parceiro de manufatura experiente como a Fast Radius pode fazer toda a diferença para equipes de produto que não estão familiarizadas com policarbonato ou estão procurando fabricar peças e produtos com materiais que podem ser mais adequados para uma aplicação específica. Quer ver se policarbonato é o material certo para seu próximo projeto? Crie uma conta e faça upload dos arquivos da sua peça ou entre em contato conosco hoje para começar.

Quer saber mais sobre outros plásticos para compará-los ao policarbonato? Confira nosso centro de recursos para aprender sobre policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno (PC-ABS), polietileno tereftalato (PET), polietereeterecetona (PEEK) e muito mais.