Policarbonato para niños

Datos para niños   Policarbonato
Monómero de policarbonato construido con bisfenol-A como elemento básico
General
Fórmula estructural
Fórmula molecular	?
Identificadores
Número CAS	25766-59-0
ChEBI	53201
Propiedades físicas
Índice de refracción (nD)	1,6432, 1,5672, 1,585
Conductividad térmica	0.19–0.22 W/(m·K)

El policarbonato es un tipo de termoplástico, un material que se puede moldear y dar forma fácilmente con calor. Es muy usado en la fabricación de muchos objetos modernos. Su nombre viene de que es un polímero que tiene grupos de carbonato unidos en una cadena larga. Es un material con propiedades especiales creadas por el ser humano.

Para fabricar policarbonatos, se usan compuestos como el dióxido de carbono junto con otros elementos químicos. Se necesita la ayuda de catalizadores para que la reacción ocurra.

Historia del Policarbonato

Los policarbonatos se crearon en la década de 1950. Surgieron de investigaciones sobre otros materiales llamados poliésteres.

¿Quién descubrió el policarbonato?

En 1955, un químico de Estados Unidos llamado D.W. Fox encontró una sustancia transparente. Esta se había formado en una de sus botellas de laboratorio. Sin embargo, otro científico, H. Schnell, ya había descubierto este mismo plástico dos años antes en la empresa Bayer.

Este plástico es transparente y no tiene una forma cristalina definida (es amorfo). Puede soportar temperaturas de hasta 135 °C. Además, es muy resistente y fuerte, aguanta bien los golpes y tiene buena estabilidad.

¿Cuándo comenzó la producción industrial?

La fabricación a gran escala de policarbonato empezó en 1958. Además de los avances de H. Schnell en Alemania, la empresa General Electric en Estados Unidos también logró producir este nuevo material.

Más tarde, se desarrolló el policarbonato celular o alveolar. Este tipo se usa mucho en la construcción, especialmente para techos. Permite que entre la luz y, al mismo tiempo, aísla del calor. Por sus características, es muy popular en países cálidos como Brasil y Costa Rica.

Propiedades Clave del Policarbonato

El policarbonato tiene características que lo hacen muy útil. Aquí te mostramos algunas de sus propiedades más importantes:

• Densidad: 1.3 gramos por centímetro cúbico (g/cm³).
• Rango de temperatura de uso: Desde -40 °C hasta +130 °C.
• Punto de fusión: Aproximadamente 250 °C.
• Índice de refracción: 1,585 (esto indica cómo la luz se dobla al pasar a través de él).
• Transmisión de luz: Permite pasar alrededor del 10% de la luz.
• Combustibilidad: Se quema con dificultad.
• Se raya con facilidad y es difícil de reparar.

Propiedades Eléctricas del Policarbonato

El policarbonato es un buen aislante eléctrico.

• Constante dieléctrica a 1 MHz: 2,9.
• Factor de Disipación a 1 MHz: 0,01.
• Resistencia Dieléctrica: 15 - 67 kV/mm.
• Resistividad Superficial: 10¹⁵ Ω·m.
• Resistividad de Volumen: 10¹⁴ - 10¹⁶ Ω/cm³.

Propiedades Mecánicas del Policarbonato

Este material es muy resistente a los golpes y a la deformación.

• Alargamiento a la Rotura: 100-150%.
• Coeficiente de Fricción: 0,31%.
• Dureza - Rockwell: M70.
• Módulo de Tracción: 2,3 - 2,4 GPa.
• Relación de Poisson: 0,37.
• Resistencia a la Abrasión - ASTM D1044: 10-15 mg/1000 ciclos.
• Resistencia a la Compresión: Más de 80 MPa.
• Resistencia a la Tracción: 55-75 MPa.
• Resistencia al Impacto Izod: 600-850 J/m.
• Tensión de Fluencia / Límite Elástico: 65 MPa.

Propiedades Físicas Adicionales

• Absorción de agua (equilibrio): 0,35%.
• Absorción de agua (en 24 horas): 0,1%.
• Índice de Oxígeno Límite: 5 - 27%.
• Inflamabilidad: V0-V2.
• Número Abbe: 32,0.
• Resistencia a los rayos ultravioleta muy baja.

Propiedades Térmicas del Policarbonato

El policarbonato soporta bien los cambios de temperatura.

• Calor Específico: Aproximadamente 1200 J/(K· kg).
• Coeficiente de Expansión Térmica: 65×10⁻⁶ - 70×10⁻⁶ K^-1.
• Conductividad Térmica a 23 °C: 0,19-0,22 W/(m·K).
• Temperatura Máxima de Utilización: 115 - 130 °C.
• Temperatura Mínima de Utilización: -135 °C.
• Temperatura de deflexión en Caliente - 0,45 MPa: 140 °C.
• Temperatura de deflexión en Caliente - 1,8 MPa: 128 - 138 °C.

Propiedades Ópticas y Acústicas

• Transmisión luminosa total de luz (3 mm): 86%, según la norma ISO 48.
• Aislamiento acústico (1mm): 24 dB.

Ventajas del Policarbonato

El policarbonato ofrece muchos beneficios que lo hacen un material muy valorado:

• Es extremadamente resistente a los impactos.
• Tiene una gran transparencia, lo que permite ver a través de él.
• Es muy fuerte y rígido.
• Soporta bien las altas temperaturas sin deformarse.
• Mantiene su forma y tamaño, lo que se conoce como alta estabilidad dimensional.
• Es un buen aislante de la electricidad.

Desventajas del Policarbonato

A pesar de sus ventajas, el policarbonato también tiene algunos puntos débiles:

• Su resistencia a ciertas sustancias químicas es media.
• Es sensible a las muescas y puede agrietarse bajo tensión.
• Es vulnerable a la hidrólisis (reacción con el agua).
• Tiene poca resistencia a los rayos ultravioleta del sol.

¿Cómo se Fabrica el Policarbonato?

La fabricación del policarbonato, un plástico muy usado en ingeniería, se basa en un compuesto llamado bisfenol. Se produce a partir de la reacción de bisfenol A (BPA) y fosgeno.

Proceso de síntesis del policarbonato.

El primer paso es tratar el bisfenol A con hidróxido de sodio. Esto prepara el bisfenol A para la siguiente reacción. Luego, este compuesto reacciona con fosgeno para formar el policarbonato.

Cada año se producen miles de millones de kilogramos de policarbonato. Se han probado otros compuestos en lugar del bisfenol A para mejorar ciertas propiedades, como la resistencia al fuego.

Formas de Producción del Policarbonato

El policarbonato se fabrica en diferentes presentaciones para distintos usos:

Policarbonato en Plancha

• Compacto: Se usa en la construcción cuando se necesita mucha transparencia. Es muy elástico y se puede moldear. Se encuentra en colores como gris, castaño y transparente.
• Celular o Alveolar: Se utiliza cuando la superficie no necesita ser completamente transparente, sino translúcida. Es más económico que el policarbonato compacto.

Policarbonato en Películas

Se usa como una capa delgada para cubrir productos hechos de otros plásticos.

Usos y Aplicaciones del Policarbonato

CD hecho de policarbonato.

El policarbonato es cada vez más común en hogares, industrias y edificios. Esto se debe a su gran resistencia a los golpes, su capacidad para soportar altas temperaturas (hasta 125 °C) y su transparencia. Se usa en muchos campos:

• Alimentos: Para fabricar botellas grandes o garrafones de agua.
• Arquitectura: En techos y paredes de naves industriales y pabellones, especialmente en su versión celular.
• Agricultura: Para cubrir invernaderos, ya que es más resistente que el nailon y más barato que el vidrio.
• Juguetes: En juguetes muy resistentes, sobre todo para niños pequeños.
• Fotografía, Cine e Iluminación: En partes de cámaras, luces, proyectores, visores y lentes para gafas.
• Oficina y Escritura: En componentes de computadoras, máquinas de escribir, bolígrafos, reglas y otros instrumentos.
• Electrónica: Como material para CD, DVD, partes de computadoras, carcasas de teléfonos y enchufes.
• Ingeniería Mecánica: En vasos de filtros, cubiertas de protección, válvulas y piezas de máquinas.
• Transporte: En señales de tráfico, luces de emergencia, reflectores de faros y piezas de vehículos.
• Seguridad: Para fabricar cristales resistentes a impactos y escudos de protección.
• Maquinaria: En láminas especiales para ventanas, puertas y protecciones industriales.
• Automoción: En piezas de vehículos, ventanas irrompibles y cascos de protección.
• Repostería: En moldes para hacer bombones y figuras de chocolate.
• Publicidad: Para crear material publicitario en tiendas.

Cuidado y Procesamiento del Policarbonato

El policarbonato se puede procesar con los métodos comunes usados para los termoplásticos. Es importante que el material tenga muy poca humedad (menos del 0,02%) antes de procesarlo. Por eso, los productos de policarbonato deben secarse entre 4 y 24 horas a 120 °C antes de usarse.

Disponibilidad del Policarbonato

La mayoría de los policarbonatos que se venden tienen la misma composición química. Se pueden encontrar en diferentes tipos para moldeo por inyección, extrusión o soplado. También hay tipos especiales no tóxicos y reforzados con fibra de vidrio. Se venden en su color natural o teñidos.

El policarbonato se distribuye en forma de pequeños gránulos en envases sellados. También se pueden encontrar productos semielaborados como planchas compactas o de doble pared.

Compatibilidad Química del Policarbonato

Es importante saber cómo reacciona el policarbonato con diferentes sustancias químicas:

• Ácidos: Generalmente no le afectan en condiciones normales de temperatura y concentración.
• Alcohol: No suele causar problemas a bajas concentraciones y temperatura ambiente. Pero a altas temperaturas y concentraciones, puede dañarlo.
• Álcalis: Similar al alcohol, no causan problemas a bajas concentraciones, pero sí a altas.
• Hidrocarburos alifáticos: Generalmente son compatibles.
• Aminas: Pueden causar daño químico. Es mejor evitarlas.
• Detergentes y limpiadores: Las soluciones de jabón neutro son compatibles. Se deben evitar los productos muy alcalinos.
• Ésteres: Son solventes parciales y pueden causar cristalización. Es mejor evitarlos.
• Aceites y grasas: Los derivados puros del petróleo suelen ser compatibles, pero algunos aditivos en ellos no lo son.
• Hidrocarburos halogenados: Son solventes. Es mejor evitarlos.
• Cetonas: Son solventes. Es mejor evitarlas.
• Aceites y grasas de silicona: Generalmente compatibles hasta 85 °C. Algunos contienen hidrocarburos aromáticos que deben evitarse.
• Hidrocarburos aromáticos: Pueden causar grietas. Es mejor evitarlos.

Reciclaje del Policarbonato

Se han hecho pruebas para reciclar policarbonato de CD y botellas. Se transforma en productos de menor calidad, como cajas, o se mezcla con material nuevo para hacer productos de mejor calidad.

Empresas como Bayer AG reciclan discos ópticos y botellas de agua de policarbonato. Separan los metales y otros plásticos (como tapones o pegatinas). Luego, el policarbonato reciclado se mezcla con material nuevo y se le añaden aditivos para obtener productos de calidad controlada. El principal desafío son los colorantes que pueda tener el material reciclado, que pueden limitar su uso en algunas aplicaciones, como la electrónica. Por ahora, este proceso no es muy rentable.

Sin embargo, se están haciendo más esfuerzos para mejorar el reciclaje del policarbonato. Es más complejo que el de otros termoplásticos debido a sus excelentes propiedades. Los métodos más usados son el reciclaje mecánico y el reciclaje químico (pirólisis). Actualmente, existen policarbonatos celulares para construcción hechos con material reciclado.

Véase también

En inglés: Polycarbonate Facts for Kids