La varilla de policarbonato (varilla de PC) está hecha de resina de policarbonato (PC) a través de la tecnología de extrusión de precisión. Su base molecular se deriva de la cadena macromolecular de policarbonato lineal generada por la reacción de intercambio de éster entre 2,2 '- BIS (4-hidroxifenilo) propano (bisfenol A) y carbonato de difenilo (DPC). La estructura del anillo de benceno ( - C ₆ H ₄ -) contenida en la cadena principal de las moléculas de PC se alterna con el grupo de carbonato ( - OC (= O) - O -), y a través del efecto sinérgico de la unión intramolecular de hidrógeno y las fuerzas de Van der Waals, se construye una arquitectura de cadena principal altamente rígida. La distribución del peso molecular de la resina de PC típica está en el rango de 20000 ~ 40000 g/mol, y el efecto de reticulación física se logra entre las cadenas moleculares a través del enlace de hidrógeno (formando una red tridimensional de unión de hidrógeno con una densidad de aproximadamente 0.35 nm ³). Esta estructura mixta amorfa semi cristalina única (cristalinidad generalmente menos del 10%) dotan las varillas de PC con excelentes propiedades mecánicas y ópticas.
Desde una perspectiva microscópica, la disposición de la cadena molecular de las varillas de PC exhibe una característica de "combinación de rigidez y flexibilidad": la estructura del anillo de benceno proporciona un soporte rígido para la cadena molecular, mientras que los enlaces de éter flexibles de los grupos de carbonato dotan los segmentos de cadena con movilidad moderada. El análisis mecánico dinámico (DMA) confirmó que su temperatura de transición de vidrio (TG) es tan alta como 145-150 ℃, y su módulo de almacenamiento (E ') exhibe una distribución de meseta por encima de TG (1.2-1.8 GPa), que es 300% más alto que el poliestireno (PS) y demuestra una excelente estabilidad mecánica térmica. La espectroscopía infrarroja de transformación de Fourier (FTIR) muestra que la introducción de aditivos traza (como los estabilizadores anti UV) durante el procesamiento puede ajustar las fuerzas intermoleculares, pero la estructura de la cadena principal permanece intacta y no afecta el rendimiento central.
Actuación
Propiedades mecánicas
Resistencia al impacto: la resistencia al impacto de la muesca es ≥ 60 kJ/m ² (23 ℃), mucho más alta que ABS y PMMA, y cerca de algunas aleaciones de metal.
Resistencia a la fluencia: baja tasa de deformación bajo carga continua (<1% @ 70 ℃/20MPA/1000H).
Resistencia a la flexión: 90-110 MPa, módulo elástico 2.3-2.5 GPA.
Rendimiento térmico
Temperatura de deformación en caliente (HDT): 130-140 ℃ (carga de 1.82MPA), la resistencia a la temperatura a corto plazo puede alcanzar 120 ℃.
Coeficiente de expansión lineal: 6-7 × 10 ⁻⁵/℃, se debe prestar atención al diseño de estabilidad del tamaño cuando la diferencia de temperatura es grande.
Propiedades ópticas y eléctricas
Transmitancia: la PC de grado transparente puede alcanzar el 88-92% (espesor de 3 mm), disponible en modelos esmerilados o teñidos.
Resistencia dieléctrica: 15-20 kV/mm, resistividad de volumen> 10 ¹⁶Ω · cm.
Estabilidad química
Resistente a los ácidos débiles, bases débiles y alcoholes, pero susceptibles a bases fuertes, cetonas e hidrocarburos clorados.
Los modelos resistentes a los rayos UV pueden lograr la resistencia a la intemperie al aire libre durante más de 10 años agregando recubrimientos o modificaciones.
varillas de policarbonato
En el campo de la ingeniería óptica , las varillas de PC con un coeficiente de birrefringencia inferior a 1 × 10 ⁻⁵ (como Zeonex) ® La serie se usa para componentes ópticos de alta precisión, como colimadores láser y adaptadores de fibra. Un cierto fabricante de equipos de corte láser utiliza una varilla de PC φ 20 mm × 1000 mm para hacer una manga de guía de ruta óptica. La pérdida de transmisión con láser es solo 0.2%, y en condiciones de funcionamiento estables a largo plazo, la desviación puntual es inferior a λ/10 (λ = 650 nm). En el campo de AR/VR, las lentes de PC de superficie de forma libre logran una precisión no esférica <0.005 mm, tolerancia al espesor ± 0.02 mm, índice de refracción nd = 1.586 (400nm) y el número ABBE VD = 30 a través del moldeo por compresión de inyección, y se han aplicado con éxito a los módulos de Meta Quest pro
En instrumentos y medidores de precisión , las varillas de PC se procesan en rodamientos en miniatura (diámetro interno φ 3 mm × diámetro exterior φ 10 mm × longitud 15 mm) en lugar de productos de latón, reduciendo el coeficiente de fricción de 0.12 a 0.08 (estándar ISO 14635) y extendiendo la vida útil de servicio por 5 veces. En el campo aeroespacial, las varillas de PC resistentes a la radiación (con estabilizador de óxido de cerio agregado) han sufrido pruebas de simulación de entorno espacial (vacío de 10 ⁻⁶ PA, irradiación de electrones de 1 meV), con una degradación del rendimiento de menos del 5%. Se utilizan para componentes estructurales de soporte satelital y logran un mantenimiento de 10 años sin órbita. En términos de dispositivos médicos, las varillas de PC de grado médico (certificado por ISO 10993) han sido esterilizadas por rayos gamma, con un contenido de materia disuelta de menos de 1 ppm (detección de TOC) y una rugosidad de la superficie de 0.2 μ m. Se utilizan para carcasas de bombas de insulina y componentes del equipo de diálisis de sangre.
En el campo de la fabricación industrial , las varillas de PC resistentes al desgaste (con micro polvo agregado) se utilizan para los rieles de guía de maquinaria de envasado de alimentos, con un valor fotovoltaico superior a 2.5 MPa · m/s y una tasa de desgaste de <1 × 10 ⁻⁷ mm ³/(N · m), que es 80% más baja que los rieles de guía de acero sin tasa. La taza del reflector delantero delantero del automóvil adopta la tecnología de moldeo secundario de la barra de PC, y su resistencia al impacto de la temperatura ha pasado la prueba de ciclo frío y caliente de -40 ℃ ~ 85 ℃ (500 veces sin grietas), y el brillo se ha incrementado en un 15% (el flujo luminoso ha aumentado de 12000lm a 13800lm). En la construcción de paredes de cortina, las varillas de PC con recubrimiento UV de doble cara (con un espesor de película de 50 nm) se utilizan como componentes de sombreado, reduciendo el coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC) de 0.75 a 0.38 mientras se mantiene una transmisión de luz visible de> 65%, ayudando a los edificios verdes a reducir el consumo de energía en 18%.
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