Kaedah penyediaan polikarbonat

Polikarbonat adalah plastik kejuruteraan serba boleh yang mempunyai pelbagai aplikasi kerana sifat uniknya, seperti rintangan hentaman tinggi, kejelasan optik, dan kestabilan haba. Pengeluaran polikarbonat adalah proses yang mantap, dan terdapat beberapa kaedah penyediaan polikarbonat yang telah dibangunkan selama bertahun-tahun. Dalam artikel ini, kami akan membincangkan kaedah yang paling biasa digunakan untuk menyediakan polikarbonat, dengan tumpuan kepada aspek teknikal dan kelebihan setiap pendekatan.

1. Kaedah pempolimeran Interfacial

Salah satu yang paling banyak digunakanKaedah penyediaan polikarbonatAdalah pempolimeran interfacial, juga dikenali sebagai kaedah sempadan dua fasa. Proses ini melibatkan reaksi bisphenol A (BPA) dengan phosgene (COCl2) kehadiran pelarut yang. Tindak balas berlaku pada muka dua fasa immiscible: satu fasa akueus yang mengandungi BPA dan pelarut organik air-immiscible yang mengandungi phosgene.

Mekanisme tindak balas

Dalam kaedah ini, bisphenol A dibubarkan dalam fasa akueus bersama-sama dengan asas, biasanya natrium hidroksida, yang membantu deprotonate BPA, menjadikannya lebih reaktif. Fasa organik, sering mengandungi pelarut berklorin seperti methylene klorida, memegang phosgene. Apabila kedua-dua fasa ini bercampur, phosgene bertindak balas dengan BPA deprotonated pada antara muka untuk membentuk rantai polikarbonat.

Kelebihan

• Berat molekul yang tinggi: Kaedah ini membolehkan pengeluaran polikarbonat dengan berat molekul yang tinggi, menjadikan bahan yang sesuai untuk aplikasi kekuatan tinggi.
• Pelesapan haba yang cekap: Oleh kerana tindak balas berlaku pada antara muka, haba yang dihasilkan hilang dengan cepat, mengurangkan risiko degradasi.

Walau bagaimanapun, pempolimeran interfacial juga dilengkapi dengan beberapa kebimbangan alam sekitar dan keselamatan kerana penggunaan phosgene, yang toksik, dan pelarut organik yang memerlukan pengendalian yang berhati-hati.

2. Mencairkan kaedah pempolimeran (Transesterification)

Satu lagi kaedah penting yang digunakan dalamPenyediaan polikarbonatAdalah kaedah pempolimeran cair, juga dikenali sebagai kaedah transesterification. Proses ini melibatkan tindak balas antara bisphenol A (BPA) dan pelopor karbonat, seperti diphenyl carbonate (DPC), di bawah suhu yang tinggi dan ketiadaan pelarut.

Proses tindak balas

Dalam pempolimeran cair, bisphenol A dan diphenyl karbonat bercampur dan dipanaskan kepada suhu yang tinggi (biasanya antara 250 ° c hingga 300 ° c) dalam vakum. Semasa tindak balas, phenol dihasilkan sebagai satu hasil sampingan penapaian dan terus dikeluarkan untuk memacu tindak balas ke arah pembentukan polikarbonat.

Faedah pempolimeran cair

• Proses bebas pelarut: Salah satu kelebihan yang paling ketara kaedah ini ialah ia menghapuskan keperluan untuk pelarut, menjadikannya pilihan yang lebih mesra alam dan lebih selamat berbanding dengan pempolimeran interfacial.
• Peralatan mudah: Proses ini biasanya dijalankan dalam reaktor cair, yang lebih mudah dan kurang mahal untuk beroperasi berbanding peralatan yang diperlukan untuk pempolimeran interfacial.

Walau bagaimanapun, pempolimeran cair memerlukan suhu tinggi dan sistem vakum yang cekap untuk terus mengeluarkan phenol, yang boleh membuat proses intensif tenaga. Di samping itu, mengawal berat molekul adalah lebih mencabar daripada dalam pempolimeran interfacial.

3. Pempolimeran keadaan pepejal (SSP)

Pempolimeran keadaan pepejal (SSP) adalah satu lagi kaedah yang boleh digunakan untuk menghasilkan polikarbonat berat molekul tinggi. Proses ini melibatkan pemanasan polikarbonat pra-polimer dalam bentuk pepejal di bawah vakum atau dalam suasana gas lengai untuk mencapai pempolimeran selanjutnya dan meningkatkan berat molekul.

Bagaimana SSP berfungsi

Dalam SSP, prepolymer polikarbonat pertama disediakan melalui salah satu kaedah yang dinyatakan sebelum ini, biasanya mencairkan pempolimeran. Prepolymer yang kemudian tertakluk kepada suhu di bawah takat lebur, di mana tindak balas sambungan di berlaku. Tindak balas ini meningkatkan berat molekul tanpa lebur polimer, membolehkan kawalan yang lebih baik ke atas sifat-sifat akhir.

Kelebihan SSP

• Kawalan berat molekul yang lebih tinggi: SSP membolehkan kawalan tepat berat molekul, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan polikarbonat dengan sifat mekanikal tertentu.
• Penurunan penurunan: Kerana tindak balas berlaku pada suhu di bawah titik lebur polimer, degradasi disebabkan oleh tekanan haba diminimumkan.

Walaupun SSP adalah proses yang lebih perlahan berbanding dengan kaedah lain, ia sangat dihargai kerana keupayaannya untuk menghasilkan polikarbonat berat molekul ultra tinggi.

Kesimpulan

Secara ringkasnya, terdapat beberapaKaedah penyediaan polikarbonat, Masing-masing dengan kelebihan dan batasan tersendiri. Pempolimeran Interfacial adalah sesuai untuk menghasilkan polycarbonates tinggi-molekul-berat dengan cekap, walaupun ia mempunyai kelemahan alam sekitar. Pempolimeran cair adalah alternatif bebas pelarut tetapi memerlukan kawalan yang teliti terhadap keadaan tindak balas. Pempolimeran keadaan pepejal menawarkan kawalan berat molekul yang tepat dan meminimumkan degradasi. Pilihan kaedah sebahagian besarnya bergantung kepada sifat-sifat yang dikehendaki produk polikarbonat akhir dan keperluan industri tertentu.