Поликарбонатные линзы — свойства и преимущества материала

Содержание

Полимерные материалы, такие как поликарбонат, давно стали привычными для современных людей. Из этого материала делается много нужных предметов, например линзы для очков.

Что представляет собой материал?

Рассматривая свойства очковых линз из материала поликарбонат, стоит обратить внимание на сам полимер. Именно благодаря ему окуляры имеют высокую степень защиты, материал способствует преломлению солнечных лучей, защищая глаза от вредоносного воздействия ультрафиолета. Врачи советуют выбирать такие модели людям, проводящим много времени на открытом воздухе, особенно летом и весной, когда активность солнца высока.

Материал линз из поликарбоната повышает защиту органов зрения у людей, работающих на транспорте, занимающихся спортом и так далее. Спортсменам так же важна безопасность, и они ее получают при помощи таких очков.

Почему поликарбонат добавляют в состав оптических линз?

Несмотря на то, что стекло всегда считалось хорошим вариантом для создания линз очков, уже появилось много аналоговых вариантов, которые способны их заменить.

Например, поликарбонатный материал часто применяется для изготовления линз очков. В настоящее время полимер широко используется в такой области, как оптика.

Пользовательские свойства очковых линз из поликарбоната намного выше, чем у стекол. Его состав повышает солнцезащитный эффект. Проведенные исследования позволили выяснить, что материал прекрасно защищает зрачок от вредных ультрафиолетовых излучений.

Офтальмологи всего мира предпочитают доверять поликарбонату регулирование работы органов зрения.

Как правило, для производства линз используется темный поликарбонат. Именно он имеет высокую способность преломлять солнечные лучи. Во многих изделиях человек смотрит на мир широко открытыми глазами, даже не чувствуя активность ультрафиолета.

Таким образом, основной функцией всех линз является способность преломлять лучи под нужным углом. С этой задачей справляются многие материалы.

Достоинства

Однако характеристика поликарбоната объясняет его важные преимущества:

• Небольшой вес, комфорт ношения. Если оптический прибор неудобен или тяжел, носить его будет непросто. Скорее всего, такие очки быстро заменят новыми, более легкими, например из поликарбоната.
• Ударопрочность. Это качество дает макромолекульная структура материала.
• Долговечность. Его добиваются путем специальной обработки стекол.
• Низкий коэффициент дисперсии. Улучшает вид на ярком свету.
• Защищенность от ультрафиолетовых лучей
• Возможность окрашивания. Это позволяет улучшить внешние данные.
• Экологичность. Для таких линз часто используется вторичное сырье, которое по пользовательским качествам не уступает новому материалу. 

Органические очковые линзы изготавливают из разных видов прозрачных полимеров. Какой из вариантов лучше использовать, должен решать каждый отдельно. Некоторые делают выбор в пользу проверенного стекла, но многие предпочитают надежные и легкие изделия из пластика.

Современные очковые линзы являются популярным изделием, причем не только в обычных кругах. Многие модные дизайнеры используют их в своих коллекциях в качестве декора. Широкий цветовой диапазон, разнообразие форм и возможность современной обработки (фотохромные или поляризационные линзы), повышают их популярность. К тому же, они стоят дешевле.

Поликарбонат. Виды и применение. Свойства и особенности. Уход

Поликарбонат – полимерный материал, используемый для изготовления прозрачных гибких стройматериалов. Как правило, применяется для создания светопрозрачных конструкций. Является наиболее удачным в плане стоимости и долговечности заменителем силикатного стекла.

Под поликарбонатом подразумевается целая группа синтетических смол с подобными качествами. Это не один материал, поэтому в изделий из поликарбоната на самом деле может быть отличающийся состав, а значит соответственно и свойства. Однако отличия настолько небольшие, что практически несущественны. Группа материалов под названием поликарбонаты была открыта во время исследования лекарственного болеутоляющего препарата. Во время экспериментов при химической реакции компонентов образовался побочный продукт, представляющий собой прозрачный, твердый и крепкий полимер.

При дальнейших исследованиях непосредственно этого полимера было разработано 3 технологии его промышленного производства, делающие это рентабельным, так как естественно изначальный способ для глобального внедрения непригодный.

Сейчас поликарбонаты получают следующими методами:

• Переэтерификации дифенил карбоната в вакууме.
• Фосгенирования “А-бисфенола” в растворе с “пиридином”.
• Межфазной поликонденсации “А-бисфенола” с фосгеном в органическом растворителе, водном растворе щелочи.

Изначально поликарбонат использовался неохотно в силу недостатка – помутнение в результате воздействия ультрафиолета. В настоящее время данная проблема решена включением в состав специальных светостабилизиоующих добавок. Они позволяют поликарбонату сохранять прозрачность долгие годы, не реагируя на солнечный свет. Часто светостабилизатором выступает прозрачная пленка, поэтому материал нужно монтировать ею вверх.

На химических предприятиях поликарбонаты производятся в виде гранул. Такой полуфабрикат закупается более мелкими производствами, которые переплавляют его в листовой пластик и прочие изделия. Для этого применяется специально автоклавное  оборудование.

Виды изделий

Из поликарбоната изготавливают обшивочные материалы, а также прозрачные листы для остекления. В первую очередь это 4 вида материала:

1. Сотовый.
2. Монолитный.
3. Рельефный.
4. Волнистый.

Каждая разновидность материала имеет свою сферу применения. Сотовый предназначен для сооружения теплиц, парников, козырьков перед входными дверями, беседок. Он состоит из 2-х слоев, между которыми оставляется воздушная прослойка. Между собой они объединяются ребрами жесткости. Между ребрами формируются соты, за что материал и получил свое название. Наличие ребер жесткости не позволяет сгибать лист в поперечном направлении. При продольном он легко гнется почти под любым углом. При монтаже сотового поликарбоната нужно позиционировать его так, чтобы при необходимости изгиба он проходил без деформации ребер жесткости.

Монолитный поликарбонат очень похож на обычное стекло, но отличается некоторой гибкостью. Он имеет хорошую прозрачность, поэтому может использоваться для остекления. Такие стекла являются противоударными, поскольку при механическом воздействии гасят столкновение. Разбить его конечно можно, но это будет сложнее, чем обычное стекло. Также монолитные поликарбонаты могут применяться для изготовления витрин и защиты рекламных стендов.

Рельефный также является монолитным, но имеет не гладкую, а рельефную поверхность. Это позволяет ему эффективно рассеивать свет. Кроме этого рельефная поверхность при механическом воздействии меньше получает видимых царапин. Этот материал существенно крепче сотового поликарбоната, и естественно тяжелее, чем он. Его используют для накрытия козырьков. Также нужно отметить, что рельефные листы прочнее гладких монолитных. Это позволяет их использовать для закрытия просветов на кованых воротах.

Волнистый практически повторяет форму шифера или ондулина. Он отличается хорошей прозрачностью. Его используют как кровельный материал. Волны выступают в качестве ребер жесткости. Это позволяет материалу держать большую снеговую нагрузку.

Сфера использования

Листы поликарбоната могут использоваться при строительстве:

• Остановок общественного транспорта.
• Беседок.
• Теплиц и парников.
• Летних кафе.
• Навесов.

Листы монолитного поликарбоната благодаря жесткости не нуждаются в каркасе с большим количеством поперечных упоров. В некотором роде они также могут выполнять функцию несущей конструкции.

Свойства поликарбоната

Поликарбонат является достаточно востребованным прозрачным листовым материалом. Он не единственный в своем роде, однако, имеет ряд положительных качеств, что позволяет ему пользоваться постоянным спросом.

К достоинствам поликарбоната можно отнести:

• Низкий коэффициент теплопроводности.
• Шумоизоляционные качества.
• Не отбрасывает тень, за исключением рельефного и волнистого.
• Имеет широкий температурный диапазон использования.
• Отличается малым весом.
• Нет острых осколков при разбивании.
• Выдерживает большие нагрузки.
• Не горит.

Низкий коэффициент теплопроводности делает его материалом №1 для использования при перекрытии теплиц и парников. Он не является самым теплым из всей группы прозрачных материалов, однако он достаточно дешевый, чтобы его применение в сфере выращивания растений было рентабельным.

Хорошая прозрачность материала позволяет создать под ним комфортные условия для роста растений. Листы поликарбоната для теплиц и парников не отбрасывают тень. В продаже можно встретить материалы разной прозрачности и цвета. Бесцветные листы монолитного поликарбоната пропускают 87-89% света. У обычного стекла этот показатель равен 91%. Листы сотового поликарбоната пропускают свет хуже. Светопрозрачность у них может составить  80-88%. Волнистый материал имеет прозрачность порядка 85%.

Листы поликарбоната имеют широкий температурный диапазон использования. Однако на морозе материал становится ломким. При недостаточной толщине и сильной ветровой нагрузке его деформация может повлечь образование трещин. В первую очередь это касается сотового поликарбоната.

Листы поликарбоната имеют малую массу. Это позволяет строить из них светопрозрачные конструкции без фундамента. Также можно отказаться от усиленного металлокаркаса. Что касается стойкости к нагрузкам, то это касается всех видов поликарбоната, кроме тонкого сотового. Именно он преимущественно применяется при строительстве теплиц благодаря своей дешевизне. В результате шквального ветра он нередко разрывается. Данная проблема есть, но в оправдание поликарбоната можно заметить, что почти любой другой прозрачный материал при столь малой толщине окажется не лучше.

Поликарбонат это негорючий материал. При воздействии высоких температур он просто плавится, превращаясь в вязкую массу. После остывания она снова становится твердой. Его максимальная температурная стойкость составляет +145°С. При более высоком нагреве он плавится.

Также в пользу его безопасности можно отметить, что при повреждении он не разлетается на осколки как стекло. Его кромки не отличаются остротой. Чтобы разрушить лист монолитного поликарбоната, нужно приложить усилие более 400 Дж. Это почти в 10 раз выше, чем для обычного не каленного стекла. Сотовые листы существенно слабее, для них достаточно 27 Дж

Уход за поликарбонатом

Поскольку это прозрачный материал, то вполне закономерно, что загрязнения на нем весьма заметны. Исключением выступают только рельефные и непрозрачные листы. В связи с этим уход за поликарбонатом заключается в необходимости периодической мойки, если загрязнения портят внешний вид светопрозрачной конструкции.

Для очистки можно использовать мойку высокого давления. Но нужно учесть, что при направлении струи на тонкий сотовый поликарбонат, его можно пробить. Поэтому допускается использование мойки только с турбонасадкой или насадкой веером. Для лучшего смывания грязи можно использовать мыльный раствор. Его применение для ухода за поликарбонатом на теплицах не допускается, поскольку мыльная вода загрязнит плодородную почву.

Важно, не использовать для чистки поликарбоната средства, содержащие аммиак, кислоты, хлор, растворители и соли. Они могут растворить поверхность или повредить солнцезащитный слой, препятствующий помутнению материала при воздействии ультрафиолета. Также нельзя его мыть используя металлический ершик или другие острые предметы, чтобы не оставить видимые царапины.

Размеры поликарбоната

Листы поликарбоната производятся в различном формате, что позволяет делать подбор материала под разные задачи монтажа, без образования больших обрезков. Так сотовый поликарбонат выпускается в листах шириной 2,1 м, а монолитный 2,05 м.

Что касается длины, то у монолитного, включительно рельефного, она составляет до 6 м. У сотового поликарбоната длина может составлять 12 м. Это связано с его гибкостью. Материал можно скручивать в компактные рулоны для транспортировки. Это позволяет его перевозить обычными автоприцепами. Рулоны по 12 м могут использоваться для строительства теплиц.

Толщина сотового поликарбоната может составлять 4-25 мм. Общая высота сот напрямую связана с сечением стенок. У тонких листов они составляют всего несколько миллиметров, чего недостаточно для высокой механической стойкости. Поликарбонат монолитного типа производят толщиной в пределах 6-16 мм.

Похожие темы:

• Триплекс. Виды и устройство. Производство и применение. Плюсы
• Пленка. Виды и применение. Производство и свойства. Особенности
• Оргстекло. Виды и производство. Свойства и применение. Особенности
• Стекло. Виды и применение. Свойства и производство. Особенности

Поликарбонат — обзор — Центр знаний Prospector

Поделитесь этой статьей:

Оранжевый стул из поликарбоната показывает, как прозрачность, прочность и цвет могут сочетаться в поликарбонате.

Поликарбонат (ПК), впервые выпущенный на рынок компаниями Bayer (Германия) и General Electric (США) в 1950-х годах, представляет собой широко используемое семейство термопластичных полимеров. Поликарбонат является сополимером в том смысле, что он состоит из нескольких различных типов мономеров в сочетании друг с другом.

Марки поликарбоната отличаются прочностью и особенно ударной вязкостью. Семейство обладает самой высокой ударопрочностью среди всех термопластов, выдающейся размерной и термической стабильностью, исключительной обрабатываемостью, устойчивостью к пятнам и нетоксичностью с низким водопоглощением. Высокая ударная вязкость делает его устойчивым к многократным ударам, разрушению и выкрашиванию.

Некоторые марки являются оптически прозрачными, при этом оптические свойства специальных марок прозрачны толщиной до 32 мм, сравнимы со свойствами другого популярного прозрачного пластика, полиметилметакрилата (ПММА, акрил). На самом деле, поликарбонат очень прозрачен для видимого света, пропуская его лучше, чем многие виды стекла. Поликарбонат примерно в 250 раз прочнее стекла и в 30 раз прочнее акрила.

Ограничения

К сожалению, несмотря на высокую ударопрочность, он имеет низкую устойчивость к царапинам, что означает необходимость нанесения твердого покрытия на поликарбонатный лист, линзы для очков и наружные автомобильные детали, изготовленные из поликарбоната.

Другие ограничения включают:

• Низкая усталостная износостойкость
• Механические свойства ухудшаются после длительного воздействия воды при температуре выше 60°C
• Подвержен воздействию углеводородов и щелочей
• Необходима надлежащая сушка перед обработкой
• Желтизна после длительного воздействия УФ-излучения
• Низкое сопротивление ползучести (может быть улучшено добавлением армирования стекловолокном или углеродным волокном)

Температурные характеристики

Двойное лучепреломление в стержне из поликарбоната с насечками, вызванное деформацией

Поликарбонат не только прочнее акрила, но и дольше выдерживает экстремальные температуры. Поликарбонат является аморфным материалом, а это означает, что он не обладает упорядоченными характеристиками кристаллических твердых тел. Как правило, аморфные пластики демонстрируют тенденцию к постепенному размягчению — они имеют более широкий диапазон между температурой стеклования и температурой плавления — а не резкий переход от твердого состояния к жидкому, как в случае с кристаллическими полимерами.

Поликарбонат сохраняет свои свойства в широком диапазоне температур от -20 до 140°C. Температура его стеклования составляет около 147°C, выше этой точки он постепенно размягчается и течет при температуре выше примерно 155°C.

Стандартные поликарбонатные смолы не подходят для длительного воздействия УФ-излучения и могут стать хрупкими. В первичную смолу могут быть добавлены УФ-стабилизаторы.

Обработка

Поликарбонаты легко поддаются обработке, формованию и термоформованию. Общие методы, используемые для производства деталей из поликарбоната, включают:

• Экструзия
• Литье под давлением
• Выдувное формование
• Термоформование
• 3D-печать

Для изготовления изделий без деформации и напряжения инструменты должны выдерживаться при высоких температурах, обычно выше 80°C. Тем не менее, марки с низкой молекулярной массой легче формуются, чем марки с более высокой массой, но в результате их прочность ниже. Самые прочные сорта имеют самую высокую молекулярную массу, но их гораздо труднее обрабатывать.

Поликарбонат может пластически деформироваться без растрескивания или разрушения. В отличие от большинства пластиков, его можно обрабатывать и формовать при комнатной температуре с использованием методов обработки листового металла, и нагрев может не потребоваться. Это делает его ценным при создании прототипов, где необходимы прозрачные или неэлектропроводные детали, которые нельзя изготовить из листового металла. Акрил очень хрупок, поэтому его нельзя использовать таким образом.

Химия

Клавиатура, использующая прочность и прозрачность поликарбоната

Основной поликарбонатный материал производится в результате реакции бисфенола А (BPA) и фосгена COCl. Некоторые изделия из поликарбоната содержат мономер-предшественник BPA; это сделало контейнеры из поликарбоната для хранения пищевых продуктов спорными. Альтернативный путь к поликарбонатам влечет за собой переэтерификацию из BPA и дифенилкарбоната.

Применение

Электронные компоненты, остекление, CD/DVD, оптические отражатели, бутылки, очки, контейнеры для пищевых продуктов, защитные очки, экраны дисплеев, корпуса мобильных телефонов, пуленепробиваемое «стекло». Тонированный ПК используется для уменьшения бликов, например, для покрытия светящихся знаков на дороге, для защиты светодиодов и уменьшения бликов. Специальные сорта можно стерилизовать и использовать в медицинских целях.

Сплавы и смеси

Поликарбонатные смеси обеспечивают баланс между различными свойствами, характеристиками и производительностью.

Смеси ПК/полиэстера : подходят там, где требуется высокая химическая стойкость. Смеси ПК/ПБТ обладают более высокой химической стойкостью, чем смеси ПК/ПЭТ, благодаря более высокому кристаллическому поведению ПБТ, в то время как смеси ПЭТ обладают превосходной термостойкостью.

Смесь ПК/АБС : Прочность и высокая термостойкость поликарбоната сочетаются с пластичностью и технологичностью АБС.

Переработка

Исследователи также работают над разработкой новых процессов переработки поликарбонатов в другой тип пластика, который не выделяет (BPA) в окружающую среду, когда он используется или выбрасывается на свалку.

Двойное лучепреломление в стержне из поликарбоната с надрезом, вызванное деформацией

Многие компании разработали поликарбонаты на биологической основе, но существуют определенные ограничения в отношении стоимости производства.

К ним относятся:

• DURABIO от Mitsubishi Chemical Corporation
• ПОЛИСОРБ Изосорбид от Roquette
• Смола LEXAN PC на основе сертифицированного возобновляемого сырья SABIC

Недавно в Корейском научно-исследовательском институте химической технологии (KRICT) был сделан прорыв, где исследователи создали биополикарбонат, состоящий в основном из глюкозы. В отличие от более ранних биополимеров, команда утверждает, что этот новый биополикарбонат обладает прочностью и долговечностью, чтобы соответствовать своему нефтехимическому аналогу, что открывает путь для коммерциализации.

Найдите материалы, используя более 600 фильтров свойств материалов в плане Prospector’s Plus. Обновите сегодня, чтобы воспользоваться передовыми инструментами и техническими данными!

Взгляды, мнения и технические анализы, представленные здесь, принадлежат автору или рекламодателю и не обязательно принадлежат ULProspector.com или UL. Появление этого контента в Центре знаний UL Prospector не означает одобрения со стороны UL или ее дочерних компаний.

Весь контент защищен авторским правом и не может быть воспроизведен без предварительного разрешения UL или автора контента.

Содержимое доступно только в информационных и образовательных целях. Хотя редакторы этого сайта могут время от времени проверять точность его содержания, мы не несем ответственности за ошибки, допущенные автором, редакцией или любым другим участником.

UL не делает никаких заявлений и не дает гарантий в отношении точности, применимости, пригодности или полноты содержимого. UL не гарантирует производительность, эффективность или применимость сайтов, перечисленных или связанных с каким-либо контентом.

Поделитесь этой статьей:

Структура из поликарбоната | Всесторонний обзор

28 февраля 2023 г. Сагар Хабиб

Быстрая навигация

Структура из поликарбоната 

Поликарбонат , или сокращенно ПК, представляет собой термопластический материал, хорошо известный своей исключительной ударной вязкостью, физическими свойствами, и прозрачная, аморфная структура. Его уникальные свойства делают его очень востребованным материалом для производителей пластмасс . Хотя он доступен в различных коммерческих цветах, натуральный материал прозрачен. Интересно, что поликарбонат обладает свойствами внутреннего отражения и пропускания, сравнимыми со стеклом, что является редким качеством среди термопластичных материалов.

В этой статье я подробно расскажу о структуре поликарбоната и о том, как она влияет на общие свойства полимера и другие аспекты.

Химический состав поликарбоната

Поликарбонат создается в результате полимеризации бисфенола А (BPA) и фосгена, в результате чего получается полиэфир. BPA представляет собой кристаллическое и бесцветное твердое вещество, растворимое в органических растворителях. Температура плавления составляет 288–316 °C (550–600 °F). Фосген, ядовитый и бесцветный газ, используется в производстве многих химических веществ, в том числе поликарбоната.

Процесс полимеризации включает реакцию BPA с фосгеном, в результате которой образуется поликарбонатная цепь, состоящая из чередующихся карбонатных и ароматических колец. Полученный полимер является аморфным и прозрачным, с температура стеклования примерно 147 ° C (297 ° F).

Молекулярная структура поликарбоната

Молекулярная структура поликарбоната состоит из повторяющихся звеньев бисфенола А и фосгена, которые объединяются в линейную цепь. Цепь дополнена функциональными группами, такими как гидроксильные и карбонильные группы.

Полимерные цепи удерживаются вместе за счет межмолекулярных сил, таких как водородные связи и силы Ван-дер-Ваальса. Наличие ароматических колец в полимерной цепи приводит к сильным межмолекулярным силам, которые придают поликарбонату его высокую ударопрочность и прочность.0071 термостойкость .

Поликарбонат благодаря своей молекулярной структуре обладает замечательным свойством: он может поглощать энергию без разрушения. Линейная цепная структура материала позволяет ему изгибаться и деформироваться под воздействием нагрузки, эффективно поглощая энергию до тех пор, пока материал не достигнет предела текучести.

В этот момент полимер начнет проявлять пластическую деформацию, что означает, что он не вернется к своей первоначальной форме. Это свойство делает поликарбонат отличным выбором для приложений, требующих высокой ударопрочности, таких как корпуса электроники, автомобильные детали и защитные очки.

Прозрачность поликарбоната — еще одна важная характеристика его молекулярной структуры. Структура линейной цепи полимера позволяет свету проходить без значительного рассеяния, что делает его подходящим для приложений, требующих оптической четкости, таких как экраны дисплеев и линзы .

Кроме того, поликарбонат имеет высокий показатель преломления, что означает, что он преломляет свет больше, чем другие материалы, что позволяет создавать более тонкие линзы и улучшать оптические характеристики.

На свойства поликарбоната также влияет его молекулярная масса. Высокомолекулярный поликарбонат демонстрирует превосходную ударопрочность и лучшие оптические свойства, чем низкомолекулярный поликарбонат.

Однако поликарбонат с высокой молекулярной массой более сложен в обработке и может потребовать более высоких температур обработки , что приводит к удорожанию производственного процесса.

Помимо молекулярной массы, соотношение мономеров, используемых при синтезе поликарбоната, также может влиять на его свойства. Более высокое отношение бисфенола А к фосгену приведет к более жесткому и хрупкому полимеру, в то время как более высокое отношение фосгена к бисфенолу А приведет к более гибкому и пластичному полимеру.

Это соотношение может быть изменено для адаптации свойств материала к конкретному применению.

Как структура поликарбоната влияет на его механические свойства?

Молекулярная структура поликарбоната оказывает значительное влияние на его механические свойства . Линейная цепная структура полимера позволяет ему поглощать энергию без разрушения, что делает его идеальным материалом для применений, требующих высокой ударопрочности.