- Поликарбонат и акрил: различия и сравнения материалов
- Что такое поликарбонат?
- Что такое акрил?
- Поликарбонат против акрила: применение и использование
- Поликарбонат против акрила: физические свойства
- Поликарбонат против акрила: перерабатываемость и экологичность
- Поликарбонат против акрила: стоимость
- Альтернативные материалы поликарбонату и акрилу
Поликарбонат и акрил: различия и сравнения материалов
Поликарбонат и акрил — это прозрачные пластмассы, используемые в качестве замены стекла во многих промышленных и потребительских товарах.
Из-за прозрачности материалов поликарбонат и акрил чаще всего используются в качестве плоских прозрачных листов в окнах, смотровых панелях, защитных барьерах и очках, а также в прозрачных витринах и торговых шкафах.
Акрил (полиметилметакрилат или ПММА) дешевле поликарбоната. Он более прозрачен и имеет глянцевую поверхность.
Акрил можно использовать как безопасную и легкую альтернативу стеклу в тех случаях, когда наиболее важным фактором являются лучшие оптические свойства.
Поликарбонат имеет более высокий уровень ударопрочности и более устойчив к химическим веществам по сравнению с акрилом.
Поликарбонат и акрил выглядят очень похоже. Различить эти два материала невооруженным глазом бывает сложно.
При выборе между поликарбонатом и акрилом необходимо учитывать ряд факторов, в зависимости от области применения и требований.
В этой статье будут обсуждаться различия между поликарбонатом и акрилом с точки зрения свойств, областей применения, стоимости и альтернатив.
Что такое поликарбонат?
Поликарбонат (ПК) представляет собой термопластичный полимерный материал. Он аморфен, то есть имеет низкую степень кристалличности и состоит из беспорядочно ориентированных полимерных цепей.
Его химическая структура дает уникальное сочетание физических и оптических характеристик, полезных для многих применений.
Аморфные материалы, такие как поликарбонат, имеют более низкий уровень поглощения фотонов.
Для возбуждения электронов между энергетическими уровнями требуется больше энергии. Это позволяет большей части света проходить через материал, что приводит к тому, что материал выглядит прозрачным.
Поликарбонат особенно прозрачен по сравнению с обычно используемыми пластиками (например, ПЭТФ, ПЭВП, ПС) и имеет прозрачность, эквивалентную силикатному стеклу.
Поликарбонат известен своей высокой ударопрочностью (в 250 раз выше ударопрочности стекла). Поэтому он обычно изготавливается в виде плоских панелей и используется в защитных барьерах и окнах.
Некоторые распространенные области применения поликарбоната — это пуленепробиваемое стекло, оконные и потолочные панели, а также дисплеи и корпуса. Хотя поликарбонат обладает высокой ударопрочностью, он обладает низкой устойчивостью к царапинам.
Одной из полезных характеристик поликарбоната является его способность подвергаться экстремальной пластической деформации, не растрескиваясь и не ломаясь.
Эта характеристика привела к тому, что поликарбонат производится таким же образом, как и листовой металл, например: прокатка, листогибочные прессы, нагрев и формование горячей линией.
Используя эти процессы, из поликарбоната можно быстро и дешево изготовить формы, которые никогда нельзя было бы создать с использованием силикатного стекла.
Поликарбонат также можно изготавливать методом литья под давлением, прессовать в листы различной толщины, легко обрабатывать и сверлить.
Что такое акрил?
Акрил (сокращение от полиметилметакрилата или ПММА) бывает разных форм. Он может быть изготовлен в виде клея, краски или волокна.
В этой статье мы имеем в виду широко используемый промышленный и инженерный листовой материал, акриловое стекло. Акрил производится под некоторыми известными торговыми марками, такими как Plexiglas®, Perspex® и Lucite®.
Как и поликарбонат, акрил представляет собой аморфный термопластичный материал. Он даже более прозрачен, чем поликарбонат и стекло.
У него очень высокая ударная вязкость по сравнению с силикатным стеклом (в 17 раз выше ударопрочность), хотя и не такая высокая, как у поликарбоната (в 250 раз выше ударопрочность стекла).
По сравнению с поликарбонатом акрил обладает более высокой прочностью на растяжение и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению.
Акрил дешевле поликарбоната и обычно используется в качестве подходящей альтернативы, когда ударопрочность не является ключевым фактором.
Акрил также имеет более высокую степень прозрачности, чем поликарбонат, и используется, когда критичны прозрачность и оптические характеристики.
Акриловые продукты можно увидеть в таких приложениях, как: витрины магазинов, витрины, потолочные световые люки, медиа-диски и оптические волокна, благодаря их гибкости и прозрачности.
Поликарбонат против акрила: применение и использование
И поликарбонат, и акрил представляют собой прозрачные термопластичные полимеры, которые доступны в виде листов, стержней, труб и пленок. Они чаще всего используются в качестве легкой замены стекла в розничной торговле и производстве.
Оба имеют более высокую ударопрочность и прочность на растяжение, чем стекло, и более безопасны и с меньшей вероятностью разобьются или разобьются.
Поликарбонат и акрил имеют много применений. Они могут использоваться взаимозаменяемо при производстве разных изделий:
- Оконные панели и потолочные фонари.
- Защитные барьеры вокруг промышленных рабочих мест, окна в киосках, ограждения машинистов автобусов и поездов.
- Защитные очки, защитные очки, линзы для микроскопов, телескопов и окуляры.
- Электроника, носители информации, компакт-диски и диски Blu-Ray.
Акрил дешевле поликарбоната и имеет более блестящую поверхность. Он подходит для повседневного использования по сравнению с более нишевыми промышленными применениями поликарбоната (например, пуленепробиваемое стекло, аэрокосмические компоненты и электроника). Примеры акрила в повседневном использовании включают:
- Дисплеи розничных магазинов, держатели косметики и мерчандайзинг.
- Абажуры и компоненты торшеров, люстры, световые короба и витрины
- Игрушки, украшения, декоративно-прикладное искусство.
- Контейнеры для еды и напитков.
Поликарбонат обладает гораздо более высокой ударопрочностью и химической стойкостью, чем акрил.
Он чаще используется в промышленных и инженерных целях, где более высокая ударопрочность, химическая стойкость и обрабатываемость поликарбоната оправдывают более высокую стоимость материала (по сравнению с акрилом).
Простота обработки поликарбоната и способность сгибаться в форму дает ему некоторые преимущества перед акрилом в некоторых областях применения. К ним относятся:
- Пуленепробиваемые и противоударные окна и ограждения, промышленные защитные ограждения для машин, автобусные остановки.
- Прозрачные витрины и держатели для документов (например, таблички, меню или настенные объявления), барьеры Covid-19, ограждения и перегородки в офисах.
- Формы и лотки для литья смолы, а также прозрачные контейнеры для хранения химикатов.
- Чехлы для мобильных телефонов и компоненты бытовой электроники.
- Автомобильные, аэрокосмические и морские приложения, где требуется четкость и прочность.
Поликарбонат против акрила: физические свойства
Таблица 1 ниже дает сравнение физических свойств поликарбоната и акрила:
| Свойства | Поликарбонат | Акрил/ПММА |
|---|---|---|
|
Прочность на растяжение (предельная) (МПа) |
28-75 |
65-83 |
|
Температура теплового прогиба (°C) |
127-147 |
110-115 |
|
Впитывание воды |
0,03-0,30 |
0,13-0,80 |
|
Твердость (по Роквеллу М) |
70-75 |
94-105 |
|
УФ-стойкость |
Удовлетворительно — ухудшается со временем без покрытия (снижение прозрачности до 10 %). |
Очень хорошо — присущая стойкость к УФ-излучению (деградация <3% через 10 лет) |
|
Удлинение (%) |
10-138 |
3,0-6,4 |
|
Прозрачность (%) |
47-92 |
50-93 |
|
Химическая устойчивость |
Высокая устойчивость ко многим распространенным химическим веществам, включая кислоты, соль, органические жиры/масла и спирты. Разлагается при контакте с метиловым спиртом, ацетоном, многими углеводородами и щелочными растворами. Можно чистить обычными моющими средствами, в том числе нашатырным спиртом. |
Плохо устойчив к соли. Разлагается при контакте с кислотами, щелочами, этанолом и другими неразбавленными спиртами. Можно мыть только мыльной водой или чистящим средством для акрила. |
Поликарбонат против акрила: перерабатываемость и экологичность
И поликарбонат, и акрил являются термопластичными полимерными материалами. Это означает, что оба материала могут быть переработаны и переработаны по-разному.
Поликарбонат и акрил можно измельчать, гранулировать и использовать для создания новых материалов. При правильной переработке эти материалы можно многократно переплавлять и формовать, хотя качество с каждым разом снижается.
В конце концов, эти материалы можно измельчить и использовать в упаковке и в качестве наполнителей для других пластиков.
С точки зрения устойчивости производство как поликарбоната, так и акрила требует гораздо меньше тепла и энергии, чем эквивалентное количество стекла.
Полимерные материалы также намного легче перерабатывать, чем стекло, поэтому затраты на их энергию можно распределить на множество применений в течение всего срока службы.
Как и в случае со всеми пластмассами, правильная переработка и утилизация этих материалов жизненно важны для снижения вредного воздействия на окружающую среду.
Ни поликарбонат, ни акрил со временем не разрушаются. При неправильной утилизации они могут скапливаться на свалках, а их фрагменты могут попадать в водоемы.
Одним из важных соображений является использование бисфенола А (BPA) в производстве поликарбоната. Было обнаружено, что BPA выщелачивается из готового материала при замачивании в воде или при высоких температурах и влажности.
BPA считается потенциально вредным, и его использование ограничено или запрещено в некоторых странах. BPA постепенно отказывается от использования в пищевых и питьевых контейнерах.
Поликарбонат против акрила: стоимость
Поликарбонат и акрил являются относительно недорогими материалами по сравнению со стеклом или другими конструкционными материалами. Поликарбонат прочнее и имеет лучшую химическую стойкость, но он дороже.
Средняя стоимость килограмма поликарбонатного листа составляет примерно 2,50-3,50 доллара. Акрил обладает многими из тех же характеристик, что и поликарбонат (прозрачность, ударная вязкость, прочность на растяжение), и имеет высококачественную поверхность.
Средняя стоимость одного килограмма акрилового листа составляет примерно 1,50-2,00 доллара США.
Разница в стоимости зависит от формы изделия и сорта материалов. В целом поликарбонат примерно в два раза дороже акрила.
Альтернативные материалы поликарбонату и акрилу
Для легких и быстроходных потребительских товаров можно рассмотреть полимеры, которые дешевле, чем поликарбонат или акрил. Альтернативные материалы включают:
- Полиэтилентерефталат (ПЭТ) : ПЭТ представляет собой недорогой полупрозрачный полимер, который широко используется в производстве бутылок для воды, контейнеров для пищевых продуктов и легких потребительских товаров. Хотя он и не такой прозрачный, как поликарбонат или акрил, обычно его прозрачность составляет около 80%, чего достаточно для многих применений.
- Поливинилхлорид (ПВХ): Прозрачный ПВХ был разработан и используется во многих наружных применениях из-за его превосходной устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Он находит применение в наружном освещении, окнах и уплотнителях.
Поскольку поликарбонат и акрил регулярно используются для изготовления стеклоподобных компонентов, стекло можно рассматривать как альтернативу. Но стекло дороже, сложнее в обработке, больше весит и легко разбивается.
В этой статье были представлены поликарбонат и акрил, объяснено, что они из себя представляют, и обсуждено, когда использовать каждый материал в производстве.
