Polycarbonate

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Struktur von Polyallyldiglycolcarbonat, einem Vertreter der Polycarbonate

Polycarbonate sind Kunststoffe aus der Gruppe der synthetischen Polymere und der Familie der Polyester. Präzise sind es polymere Ester der Kohlensäure mit Diolen (zweiwertigen Alkoholen). Die Herstellung kann durch Polykondensation von Phosgen (einem Derivat der Kohlensäure) mit Diolen oder durch Umesterung mit Kohlensäurediestern statt des gefährlichen Phosgens erfolgen.[1]

1953 wurde das erste industriell relevante Polycarbonat (Kurzzeichen PC, Kennziffer 7) von Hermann Schnell bei der Bayer AG entwickelt. Dieses basierte auf 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A) und wurde dann (wie auch andere Vertreter der Gruppe) als Makrolon vermarktet. Eine weitere international bekannte Marke ist Lexan® vom Hersteller SABIC.

Synthese[Bearbeiten]

Die weitestverbreiteten Polycarbonate sind jene, welche Bisphenol A als Diolkomponente und Phosgen verwenden.

Darstellung von Polycarbonaten aus Bisphenol A als Diolkomponente und Phosgen

Alternativ zu Bisphenol A werden auch folgende Diolkomponente eingesetzt:

  • Bisphenol S
  • Tetramethylbisphenol A
  • 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan (BPTMC)

Eigenschaften[Bearbeiten]

Polycarbonate sind in der Regel amorph und weisen einen Kristallitanteil von weniger als 5 % auf. Sie zeichnen sich durch hohe Festigkeit, Schlagzähigkeit, Steifigkeit und Härte aus. Polycarbonate sind weitgehend beständig gegenüber Einflüssen von Witterung und Strahlung. Sie sind entflammbar, die Flamme erlischt jedoch nach Entfernen der Zündquelle. Außerdem sind Polycarbonate gute Isolatoren gegen elektrischen Strom.[1]

Polycarbonate sind beständig gegenüber Wasser, vielen Mineralsäuren und wässrigen Lösungen von neutralen Salzen und Oxidationsmitteln. Auch einige unpolare organische Lösungsmittel wie Kohlenwasserstoffe und viele Öle und Fette greifen Polycarbonate nicht an. Unbeständig sind Polycarbonate hingegen gegenüber einigen chlorierten Kohlenwasserstoffen, wie beispielsweise Dichlormethan. Auch alkalische wässrige Lösungen, Amine und Ammoniak greifen Polycarbonate an.[1]

Anwendungen[Bearbeiten]

CD-Rohling aus Polycarbonat

Polycarbonate sind transparent und farblos. Sie können jedoch eingefärbt werden.

Polycarbonat ist verhältnismäßig teuer. Es wird daher fast nur dort eingesetzt, wo andere Kunststoffe zu weich, zu zerbrechlich, zu kratzempfindlich, zu wenig formstabil oder nicht transparent genug sind.

Einsatzgebiete sind:

Der Marktanteil von Polycarbonat am weltweiten Kunststoffverbrauch liegt mit 2,2 Millionen Tonnen (2003) bei etwa 1,3 Prozent.

Verarbeitung[Bearbeiten]

Polycarbonate lassen sich mit allen für Thermoplaste üblichen Verfahren verarbeiten. Beim Spritzgießen wird wegen der hohen Viskosität der Schmelze ein hoher Spritzdruck benötigt. Die Verarbeitungstemperaturen liegen zwischen 280 und 320 °C und beim Extrudieren zwischen 240 und 280 °C. Vor der Verarbeitung muss allerdings die Restfeuchte durch Trocknung (4 bis 24 Stunden bei 120 °C) auf unter 0,01 Prozent gebracht werden. Die Verarbeitungsschwindung von Polycarbonat liegt bei 0,6 bis 0,8 Prozent. Polycarbonat weist so gut wie keine Nachschwindung auf. Es lässt sich mit Lösungsmitteln wie beispielsweise Dichlormethan und Reaktionsharzklebstoffen kleben und ist ultraschall- und hochfrequenzschweißbar.

Sicherheitshinweise[Bearbeiten]

Amerikanischen und japanischen Untersuchungen zufolge kann aus bestimmten Polycarbonaten, für deren Herstellung das Monomer Bisphenol A verwendet wurde, dieses bei Erhitzung wieder freigesetzt werden. Bisphenol A steht im Verdacht, erhebliche gesundheitliche Schädigungen hervorrufen zu können.[2] In der EU ist deshalb der Einsatz von Polycarbonat, das Bisphenol A enthält, beispielsweise als Material für Babyflaschen, verboten.[3][4]

Recycling[Bearbeiten]

Recycling-Code für Polycarbonate

Der Recycling-Code für Polycarbonate ist 07.

Weblinks[Bearbeiten]

Quellen[Bearbeiten]

  1. a b c Eintrag: Polycarbonate. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 12. Juni 2014.
  2. Polycarbonate Plastics and Bisphenol A Release.
  3. EU-Koordination Deutscher Naturschutzring (DNR): EU-weites Verbot für Bisphenol A in Babyflaschen ab Juni 2011. Meldung vom 26. November 2010.
  4. Pressemitteilung der Europäischen Kommission vom 31. März 2011: EU-weites Verbot von Giftstoff in Babyflaschen ab dem 1. Juni 2011.