طرق إعداد البولي كربونات

البولي كربونات عبارة عن بلاستيك هندسي متعدد الاستخدامات يحتوي على مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب خصائصه الفريدة ، مثل مقاومة التأثير العالي ، والوضوح البصري ، والثبات الحراري. إنتاج البولي كربونات هو عملية راسخة ، وهناك عدة طرق لإعداد البولي كربونات التي تم تطويرها على مر السنين. في هذه المقالة ، سنناقش الطرق الأكثر شيوعًا المستخدمة لإعداد البولي كربونات ، مع التركيز على الجوانب الفنية ومزايا كل نهج.

1. طريقة البلمرة بين الوجه

واحدة من الأكثر استخداما على نطاق واسعطرق إعداد البولي كربوناتهي البلمرة بين الوجه ، والمعروفة أيضًا باسم طريقة الحدود ثنائية الطور. تتضمن هذه العملية تفاعل ثنائي فينول أ (BPA) مع الفوسجين (COCl2) في وجود مذيب. يحدث التفاعل عند واجهة مرحلتين غير قابلة للامتزاج: مرحلة مائية تحتوي على BPA ومذيب عضوي غير قابل للامتزاج يحتوي على فوسجين.

آلية التفاعل

في هذه الطريقة ، يذوب ثنائي الفينول أ في الطور المائي إلى جانب قاعدة ، عادة هيدروكسيد الصوديوم ، مما يساعد على ديبروتونات بيسفينول أ ، مما يجعله أكثر تفاعلًا. المرحلة العضوية ، التي تحتوي في كثير من الأحيان على مذيب مكلور مثل كلوريد الميثيلين ، تحمل الفوسجين. عندما يتم خلط هاتين المرحلتين ، يتفاعل الفوسجين مع BPA المنحل في الواجهة لتشكيل سلاسل البولي كربونات.

المزايا

• الوزن الجزيئي العاليتسمح هذه الطريقة بإنتاج البولي كربونات بأوزان جزيئية عالية ، مما يجعل المادة مناسبة للتطبيقات عالية القوة.
• تبديد الحرارة كفاءةبما أن التفاعل يحدث عند واجهة ، فإن الحرارة المتولدة تتبدد بسرعة ، مما يقلل من خطر التدهور.

ومع ذلك ، تأتي البلمرة البينية أيضًا مع بعض المخاوف البيئية والسلامة بسبب استخدام الفوسجين ، وهو مادة سامة ، والمذيبات العضوية التي تحتاج إلى معالجة دقيقة.

2. طريقة البلمرة الذائبة (الاسترة)

طريقة أخرى كبيرة تستخدم فيإعداد البولي كربوناتهي طريقة البلمرة الذائبة ، وتسمى أيضًا طريقة الترانسستريفيكاتيون. تتضمن هذه العملية التفاعل بين ثنائي الفينول أ (BPA) وسليفة الكربونات ، مثل كربونات ثنائي الفينيل (DPC) ، تحت درجات حرارة عالية وفي غياب المذيبات.

عملية رد الفعل

في البلمرة الذائبة ، يتم خلط ثنائي الفينول أ وكربونات ثنائي الفينيل وتسخينها إلى درجات حرارة عالية (عادة ما بين 250 درجة مئوية إلى 300 درجة مئوية) في فراغ. أثناء التفاعل ، يتم توليد الفينول كمنتج ثانوي ويتم إزالته باستمرار لدفع التفاعل نحو تشكيل البولي كربونات.

فوائد البلمرة الذائبة

• عملية خالية من المذيباتواحدة من أبرز مزايا هذه الطريقة هي أنها تلغي الحاجة إلى المذيبات ، مما يجعلها خيارًا أكثر ملاءمة للبيئة وأكثر أمانًا مقارنة بالبلمرة البينية.
• معدات بسيطةيتم تنفيذ هذه العملية عادة في مفاعل الذوبان ، وهو أبسط وأقل تكلفة في التشغيل مقارنة بالمعدات اللازمة للبلمرة البينية.

ومع ذلك ، تتطلب البلمرة الذائبة درجات حرارة عالية وأنظمة تفريغ فعالة لإزالة الفينول باستمرار ، مما يجعل العملية كثيفة الاستهلاك للطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، التحكم في الوزن الجزيئي هو أكثر صعوبة من البلمرة بين الوجه.

3. البلمرة في الحالة الصلبة (SSP)

البلمرة في الحالة الصلبة (SSP) هي طريقة أخرى يمكن استخدامها لإنتاج البولي كربونات عالي الوزن الجزيئي. تتضمن هذه العملية تسخين البولي كربونات المبلمر مسبقًا في شكله الصلب تحت الفراغ أو في جو غاز خامل لتحقيق مزيد من البلمرة وزيادة الوزن الجزيئي.

كيف يعمل SSP

في SSP ، يتم تحضير بوليمر البولي كربونات أولاً من خلال إحدى الطرق المذكورة سابقًا ، وعادة ما تذوب البلمرة. ثم يتعرض البوليمر المسبق إلى درجات حرارة أقل من نقطة الانصهار ، حيث تحدث تفاعلات تمديد السلسلة. تزيد هذه التفاعلات من الوزن الجزيئي دون إذابة البوليمر ، مما يسمح بالتحكم بشكل أفضل في الخصائص النهائية.

مزايا SSP

• تحكم أعلى في الوزن الجزيئي: يسمح SSP بالتحكم الدقيق في الوزن الجزيئي ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب البولي كربونات مع خصائص ميكانيكية محددة.
• انخفاض تدهور: لأن التفاعل يحدث في درجات حرارة أقل من نقطة انصهار البوليمر ، يتم تقليل التدهور بسبب الإجهاد الحراري.

على الرغم من أن SSP هي عملية أبطأ مقارنة بالطرق الأخرى ، إلا أنها ذات قيمة عالية لقدرتها على إنتاج بولي كربونات عالية الوزن الجزيئي.

خاتمة

باختصار ، هناك العديد منطرق إعداد البولي كربوناتولكل منها مزاياه وقيوده. البلمرة بين الوجه مثالية لإنتاج البولي كربونات عالية الوزن الجزيئي بكفاءة ، على الرغم من أن لديها عيوب بيئية. البلمرة الذائبة بديل خالٍ من المذيب ولكنه يتطلب التحكم الدقيق في ظروف التفاعل. توفر البلمرة في الحالة الصلبة تحكمًا دقيقًا في الوزن الجزيئي وتقلل من التدهور. يعتمد اختيار الطريقة إلى حد كبير على الخصائص المرغوبة لمنتج البولي كربونات النهائي والمتطلبات الصناعية المحددة.