SafPlast. Поликарбонат - часть 1

4

5

Содержание:

Введение                                                                                                                                                                                                                          7

Часть 1. Все о поликарбонате

1   Что такое поликарбонат?                                                                                                                                                                                10
2   История открытия поликарбоната                                                                                                                                                               16
3   Технологии производства поликарбоната                                                                                                                                               18
5   Свойства поликарбоната                                                                                                                                                                                25
6   Области применения поликарбоната                                                                                                                                                        28
7   Что такое поликарбонатные листы?                                                                                                                                                            38
8   Виды структур сотовых листов из поликарбоната                                                                                                                                 44
9   Влияние структур сотовых листов на физико-механические характеристики продукции                                                    46
10   Novattro – материалы будущего сегодня!                                                                                                                                                  50
11  Сферы применения Novattro                                                                                                                                                                          64
12   Ассортимент Novattro                                                                                                                                                                                       66
13   Свойства поликарбонатных листов                                                                                                                                                            69
 

a   Вес                                                                                                                                                                                                                      71

 

b   Гибкость                                                                                                                                                                                                           71

 

c   Звукоизолирующие свойства                                                                                                                                                                   72

 

d   Светопропускание                                                                                                                                                                                       75

 

e   Ударопрочность                                                                                                                                                                                            75

 

f   Теплостойкость                                                                                                                                                                                             77

 

g   Термическое расширение                                                                                                                                                                        78

14   Сбор нагрузок и определение шага несущих конструкций                                                                                                               79
15   Инструкция по монтажу листов из поликарбоната                                                                                                                               84

Часть 2. Конструкции из поликарбонатных листов

1   Остекление балкона                                                                                                                                                                                         90
2   Укрытие бассейна: арочная схема                                                                                                                                                               93
3   Укрытие бассейна: двускатная схема                                                                                                                                                           96
4   Зенитный фонарь: арочная схема                                                                                                                                                                99
5   Зенитный фонарь: двускатная схема                                                                                                                                                         102
6  Козырек: Г-образная конструкция                                                                                                                                                              105
7   Козырек: угловая конструкция                                                                                                                                                                    107
8   Козырек: арочная конструкция                                                                                                                                                                   110

9   Кровля: арочная схема                                                                                                                                                                                   112
10   Окно                                                                                                                                                                                                                      114
11   Павильон на остановке общественного транспорта                                                                                                                         116
12   Офисная перегородка                                                                                                                                                                                    120
13   Надземная переходная галерея                                                                                                                                                                 123
14   Укрывающее ограждение парковки: двускатная схема                                                                                                                     125
15   Укрытие подземного перехода: арочная схема                                                                                                                                    129
16   Остекление промышленной теплицы                                                                                                                                                      131
17   Парник: двускатная схема                                                                                                                                                                             135
18   Шумовое ограждение                                                                                                                                                                                     138
19   Навесы над детской площадкой                                                                                                                                                                 141
20   Ограждение хоккейной коробки                                                                                                                                                               144
21   Тренерская кабина                                                                                                                                                                                          146
22   Световой короб                                                                                                                                                                                                 148
23   Технико-экономическое обоснование применения поликарбонатных листов                                                                       152
24  Применение листов Novattro в соответствии с нормативными документами                                                                          162

Приложения

1   Приложение 1  Районирование территории РФ и стран ближнего зарубежья по давлению ветра                                 172
2   Приложение 2  Районирование территории РФ и стран ближнего зарубежья по весу снегового покрова                 174
3   Приложение 3  Расстояния между опорами вертикальных стеновых панелей                                                                        176
4   Приложение 4  Максимально допустимые радиусы круговых панелей                                                                                      178
5   Приложение 5  Kруглые панели, cнеговые нагрузки                                                                                                                          179
6   Приложение 6  Шаг обрешетки на плоских кровлях                                                                                                                          180
7   Приложение 7  Шаг обрешетки при закреплении с трех сторон                                                                                                  181
8   Приложение 8  Шаг обрешетки для арочного остекления из монолитных поликарбонатных листов                           182
9   Приложение 9  Шаг обрешетки арок из монолитных поликарбонатных листов                                                                     184
10   Приложение 10  Шаг обрешетки для арочного остекления из сотовых поликарбонатных листов                                  187
11   Приложение 11 Шаг обрешетки для арочного остекления из сотовых поликарбонатных листов                                  188
12   Приложение 12  Шаг обрешетки арок из монолитных поликарбонатных листов                                                                   190
13   Приложение 13  Шаг обрешетки для арочного остекления из сотового поликарбоната                                                    193
14  Приложение 14  Шаг обрешетки для арочного остекления из сотового поликарбоната                                                     195
15   Приложение 15  Шаг обрешетки арок из монолитных поликарбонатных листов                                                                   197
16   Приложение 16  Шаг обрешетки для арочного остекления из сотовых поликарбонатных листов                                  199

Заключение

                                                                                                                                                                                                              202

6

7

Цель.  Вы  держите  в  руках  не  обычный  рекламный 
каталог,  а,  скорее,  книгу,  первая  часть  которой  попу-
лярно  рассказывает  о  поликарбонате,  его  свойствах  и 
возможностях,  а  вторая  –  наглядно  демонстрирует,  как 
применять  изделия  из  поликарбоната  в  строительстве  
Идея  такого  издания  буквально  витала  в  воздухе,  ведь 
последняя книга о поликарбонатах была опубликована 
в России более 30 лет назад  Но наука не стоит на месте, 
и с тех пор об этом пластике и его уникальных свойствах 
стало известно гораздо больше, были значительно усо-
вершенствованы технологии его производства, найдены 
новые  варианты  использования  поликарбоната   Все 
это  открыло  поликарбонату  большие  перспективы  в 
качестве  строительного  материала   В  наши  дни  строи-
тельство  –  второй  по  объему  потребитель  поликарбо-
ната  в  мире   Растет  спрос  на  него  и  в  России,  однако 
широкому  использованию  этого  материала  у  нас  пре-
пятствует  информационный  вакуум  –  недостаточность 
сведений обо всех возможностях поликарбоната, о том, 
как его эксплуатировать  Культура обращения с данным 
материалом в строительстве только еще начинает у нас 

складываться  Создавая эту книгу, мы преследовали цель 
–  восполнить  пробелы  в  профессиональных  знаниях 
и  тем  самым  сократить  разрыв  между  производством 
нового  материала  и  его  применением  в  гражданском, 
жилищно-коммунальном и частном строительстве 

Аудитория.  Эта  книга  предназначена  для  инвесто-
ров,  проектировщиков,  архитекторов,  конструкторов, 
дизайнеров,  строителей,  а  также  студентов,  которые 
только осваивают эти специальности  Вы найдете здесь 
полезную информацию об особенностях использования 
поликарбоната в конструкциях различной сложности, го-
товые проектные решения и новые проработанные идеи 
по его применению в строительстве, рекомендации по 
транспортировке и монтажу  Если наша книга оказалась 
вам полезной и помогла принять решение об использо-
вании  поликарбоната  в  современных,  адаптированных 
для России, конструкциях – значит, мы достигли цели 

Введение

last I

nno

ve

viv

e, 2008

7

Макаров Д В  

Генеральный директор ООО «СафПласт»

8

9

Часть 1 

В

се о поликарбонате

10

11

Многие окружающие нас в повседневности вещи никогда 
не появились бы на свет, не будь ученым известны тайны 
превращения одних веществ в другие  Поликарбонату в 
этом отношении повезло – он оказался универсальным 
материалом,  из  него  делают  автомобильные  фары  и 
компакт-диски,  медицинские  инструменты  и  пищевую 
посуду, кабины военных истребителей и остекление для 
теплиц, и массу других полезных вещей  

Столь широким кругом применения поликарбонат обя-
зан  удачному  сочетанию  своих  физико-механических  и 
химических свойств  

Во-первых,  это  очень  прочный  материал,  его  способ-
ность  противостоять  механическим  ударам  уже  стала 
легендарной  Вместе с тем он прозрачный и термически 
стойкий   Возможность  многократной  переработки  по-
ликарбонатных изделий делает этот материал особенно 
привлекательным  для  современной  промышленности, 
стремящейся  любыми  способами  уменьшить  вредное 
воздействие на окружающую среду 

Что такое поликарбонат?

last I

nno

ve

viv

e, 2008

12

13

Многие замечательные свойства поликарбоната заложе-
ны на уровне молекул  А молекулы у него необычные, они 
похожи  на  очень  длинные  цепочки  с  повторяющимися 
звеньями,  скрепленными  между  собой  карбонатными 
группами (-O-(C=O)-O-)  

Их  также  называют  макромолекулами,  а  состоящие  из 
них соединения – полимерами  Приставка «поли» в на-
звании поликарбоната как раз говорит нам о том, что это 
полимер  За счет длины своих молекул полимеры отли-
чаются от других материалов пластичностью, легкостью 
и долговечностью  Но поликарбонат не просто полимер, 
а термопластичный полимер, или термопласт  Как термо-
пласт он восстанавливает свои свойства при затверде-
вании, сколько бы раз его не расплавляли  Дело в том, 
что  его  макромолекулы  связаны  между  собой  только 
физическими связями, разорвать которые гораздо легче, 
нежели химические внутримолекулярные связи  

При  высокой  температуре  (более  250º  С)  физические 
связи  между  его  макромолекулами  распадаются,  соот-
ветственно, исчезают и физические свойства поликарбо-
ната – такие, как твердость и прочность, и он переходит 
в  расплав   Сами  же  макромолекулы  сохраняют  свою 
целостность,  и  когда  расплав  охлаждается  и  затверде-
вает,  физические  связи  между  ними  возникают  вновь, 
и  поликарбонат  становится  таким  же,  как  до  процесса 
плавления  Благодаря термопластичности поликарбонат 
можно  подвергать  многократной  температурной  пере-
работке 

last I

nno

ve

viv

e, 2008

Что такое поликарбонат?

last I

nno

ve

viv

e, 2008

12

14

15

Немного химии 
В химическом отношении поликарбонаты представляют 
собой линейные полиэфиры угольной кислоты  В самом 
общем виде их формула такова:

В  зависимости  от  природы  заместителя  R  поликарбо-
наты  подразделяются  на  алифатические,  жирноарома-
тические  и  ароматические   Именно  последняя  группа 
–  ароматические  поликарбонаты  –  имеет  наибольшее 
промышленное  значение,  и  выпускаются  они  под  тор-
говыми  названиями  «макролон»,  «лексан»,  «юпилон», 
«пенлайт», «синвет» 

За  счет  присутствия  ароматического  заместителя 
(бензольного  кольца)  в  своей  молекуле  получаемое 
вещество  отличается  высокой  прозрачностью  и  меха-
нической  прочностью   Далее  речь  пойдет  только  об 
ароматических поликарбонатах 

Свойства поликарбоната на основе бисфенола А и некоторых термопластов

Показатели

Поли-

карбонат

Полиамид 6

Полиэтилен

Полистирол

Полиметил-

метакрилат

Поливи-

нилхлорид

Плотность, г/см

3

1,20

1,13

0,94–0,96

1,05

1,18

1,38

Разрушающее напряже-
ние при растяжении, Ра

(540– 

647)•10

5

(618– 

824)•10

5

(210– 

377)•10

5

(343– 618) 

•10

5

(480– 

755)•10

5

(343–

618)•10

5

Относительное удлине-
ние при разрыве, %

60–100

60–300

15–100

1–4

2–10

2–40

Ударная вязкость с над-
резом, Н/м

19,6•10

7

10,8–10

7

(9,8– 

19,6)•10

7

(1,9–2,4)•10

7

(1,9–2,9) •10

7

(4,9–9,8)•10

7

Деформация под на-
грузкой 137 •10

5

 Ра при  

50º С в течение 24 ч, %  

0,14

1,4

8–16*

0,5–1,5**

0,3–2

–

Усадка при литье под 
давлением, %

0,5–0,7

1,0–3,0

2,0–5,0

0,2–0,6

0,2–0,8

_

Температура начала 
деформации при изгибе 
под нагрузкой 181 Н, ºС

132

66–67

60–82***

66–90

68–99

–

Горючесть

Самоза-

тухает

Самоза-

тухает

Горючий

Горючий

Горючий

Горючий

Водопоглощение через 
24 ч (толщина образца 
3,2•10

–3

 м), % 

0,15

1,5

<0,01

0,03–0,10

0,30–0,40

0,07–0,40

Электрическая прочность, 
кВ/м 

>20•10

3

>16•10

3

20•10

3

>20•10

3

>20 • 10

3

18•10

3

Удельное объемное 
электрическое сопро-
тивление, Ом•м

>10

18

>10

13

>10

17

>10

16

>10

17

>10

17

Тангенс угла диэлектри-
ческих потерь при 1 МГц, 
tgδ•10

4

110

200–2000

<4

1–5

200–300

150

* При 23º С 
** Нагрузка 27,4•10

6 

Ра 

*** Нагрузка 45 Н 

last I

nno

ve

viv

e, 2008

14

Таблица 1

Что такое поликарбонат?

Что такое поликарбонат?

16

17

История открытия

История открытия поликарбоната уходит корнями в XIX 
век   Впервые  реакции  его  получения  описал  немецкий 
химик,  изобретатель  новокаина,  Альфред  Айнхорн  в 
1898 году  В то время он работал в Мюнхенском универ-
ситете у знаменитого Адольфа фон Байера и занимался 
поиском эффективного обезболивающего средства  Экс-
периментируя с эфирами, он провел реакции фосгена с 
тремя изомерными диоксибензолами и в осадке получил 
полиэфир  угольной  кислоты  –  прозрачное  вещество, 
термостойкое и нерастворимое 

Новое  соединение  не  представлялось  в  то  время  пер-
спективным, скорее оно рассматривалось как примесь, 
загрязнение от которого следует избавиться  В последу-
ющие годы разные ученые получали поликарбонаты не-
зависимо друг от друга как побочные продукты реакций, 
но целенаправленно искать способы их синтеза начали 

Как  это  зачастую  случается  с  высокотехнологическими 
открытиями,  Шнелл  не  был  единственным,  кто  получил 
поликарбонат  В том же 1953 году, всего неделей позже, 
этот  материал  синтезировал  сотрудник  американской 
компании General Electric Дениель Фокс  И двум гигантам 
мировой индустрии пришлось сесть за стол переговоров, 
чтобы  договориться,  кто  же  получит  право  называться 
первооткрывателем  поликарбоната   Проблему  удалось 
разрешить, и в 1955 году General Electric запатентовала 
материал под маркой «лексан»  Прошло еще несколько 
лет, прежде чем в 1958 году Bayer, а в 1960 году General 
Electric получили технически пригодные поликарбонаты 
и приступили к их промышленному производству 

Первыми потребителями продукции стали электронные 
компании,  которые  изготавливали  прозрачные  чехлы 
для закрытых плавких предохранителей и изоляцию для 
кабелей  и  проводов   Этому  способствовало  то,  что  по-
ликарбонат является хорошим диэлектриком и остается 
таковым  в  широком  интервале  температур  (от  -100  до 
+135 °С) и частот (от 50 Гц до 10

6

 Гц)  

много  позже,  когда  распознали  уникальные  свойства 
термопластов   Так,  в  1953  году  сотрудник  немецкой 
компании Bayer, Герман Шнелл, получил поликарбонаты 
практически с первой попытки  Шнелл, 36-летний химик 
с  прекрасным  образованием,  только  что  перешел  из 
штаб-квартиры компании в ее исследовательский отдел, 
расположенный  в  городе  Юрдингене   В  поисках  ново-
го  направления  исследований  он  просмотрел  отчеты 
прошлых лет и обратил внимание на одну реакцию, где 
следовало всего-навсего заменить одно соединение на 
другое,  чтобы  получить  пластик   Даже  коллеги  Шнелла 
не верили сначала в успех нового материала, ведь они 
со школьной скамьи знали, что все карбонаты легко раз-
лагаются и чувствительны к нагреву  В то время убедить 
кого-то  в  том,  что  на  их  основе  могут  образовываться 
прочные,  термостабильные  пластики,  было  трудной  за-
дачей,  и  Шнеллу  пришлось  приложить  немало  усилий  
Игра  стоила  свеч  –  полимеризованные  карбонаты  ока-
зались соединением, механические свойства которых не 
имеют аналогов среди известных на сей день термопла-
стов   В  тот  же  год  поликарбонат  был  запатентован  под 
маркой «макролон»  

Кроме  того,  из  него  легко  изготовить  детали  сложной 
конфигурации  Его стали использовать как конструкци-
онный  материал  для  создания  арматур,  штепсельных 
вилок, каркасов для катушек, корпусов клемм, элементов 
ЭВМ   Поликарбонат,  армированный  стекловолокном, 
шел на прецизионные элементы аппаратуры  Стойкость 
поликарбоната к атмосферным воздействиям, действию 
кислот,  минеральных  солей,  масел,  жиров  и  углеводо-
родов  позволило  значительно  расширить  границы  его 
использования   Он  нашел  применение  в  автомобиле-
строении, фотографической промышленности и оптике, 
медицине  и  стоматологии   Например,  из  него  делали 
магнитофонные ленты, детали фотоаппаратов и кинока-
мер  В Японии выпускали поликарбонатные инкубаторы 
для рыбьих мальков, и поскольку их прозрачность выше, 
чем  стеклянных,  мальки  гибли  реже   Благодаря  своей 
прочности поликарбонат стал применяться и в военном 
деле: для создания патронных гильз 

Альфред Айнхорн

Герман Шнелл

Дениел Фокс

last I

nno

ve

viv

e, 2008

История открытия

18

19

Технологии производства 

поликарбоната

Как и любой пластик, поликарбонат получают в резуль-
тате  многостадийного  синтеза  при  участии  нескольких 
ингредиентов  Сырье получается в виде гранул – мелких 
прозрачных зерен  В таком виде материал легче хранить 
и транспортировать к месту переработки 

Для получения ароматических поликарбонатов, а только 
эта группа поликарбонатов имеет промышленное значе-
ние, необходимы два вещества, вернее, их производные:

  двухатомный фенол (бисфенол А)

  угольная кислота (фосген)

Бисфенол  А  –  в  виде  белых  или  светло-коричневых 
хлопьев или порошка получают из фенола и ацето-
на, а единственный побочный продукт этой реакции 
– вода. В 1950-х годах соединение, известное под про-
мышленным  названием  «бисфенол  А»,  стало  одним 
из  важнейших  строительных  блоков  современной 
химической  промышленности.  Без  него  не  было  бы 
производства  поликарбоната  и  других  пластиков, 
эпоксидных смол, зубных герметиков и композитов – 
материалов, сделавших нашу жизнь более комфорт-
ной и безопасной.

Фосген – печально известен тем, что его применяли 
союзники против Германии в Первую мировую войну 
как  отравляющий  газ.  Фосген  поражает  глубокие 
отделы  дыхательных  путей,  вызывая  при  легком 
отравлении бронхит. В мирное время этому сильно 
ядовитому  веществу  нашли  лучшее  применение: 
теперь  фосген  служит  для  синтеза  растворите-
лей,  красителей,  пестицидов,  фармацевтических 
средств.  Его  часто  используют  в  лабораториях, 
например,  для  синтеза  пептидов.  При  соблюдении 
строгих мер безопасности, которые приняты на хи-
мических предприятиях, этот газ не представляет 
угрозы для жизни людей и экологии.

Межфазная поликонденсация

Технология, с помощью которой в настоящее время про-
изводят большую часть поликарбоната в мире, основана 
на методе межфазной поликонденсации, когда реакция 
полимеризации идет на границе раздела двух фаз – жид-
кости и газа 

Процесс  проходит  в  среде  водной  щелочи  и  органи-
ческого  растворителя,  например  метиленхлорида  или 
смеси хлорсодержащих растворителей:

2

3

last I

nno

ve

viv

e, 2008

last I

nno

ve

viv

e, 2008

20

21

На  первой  стадии  синтеза  бисфенол  А  обрабатывают 
гидроксидом  натрия,  чтобы  перевести  его  в  более  ре-
акционную  форму   Полученный  водный  раствор  соли 
бисфенола  вместе  с  другими  реагентами  загружают  в 
реактор  и  постоянно  перемешивая,  добавляют  газо-
образный фосген  

После того, как в растворе образуются олигокарбонаты, 
подачу фосгена прекращают и переходят ко второй ста-
дии – поликонденсации  

В процессе синтеза образуется не чистый поликарбонат, 
а  его  раствор  в  метиленхлориде   Если  технология  син-
теза принципиально мало различается у разных произ-
водителей, то способ выделения чистого поликарбоната 
у каждого свой и составляет главное ноу-хау  Он может 
быть  основан  на:  применении  «антирастворителя»,  вы-
делении  ПК  с  помощью  «острого  пара»,  прямом  испа-
рении растворителей, переводе полимера из раствора 
в  расплав   Затем  еще  теплую  поликарбонатную  массу 
пропускают через экструдер для получения гранул или 
прутьев, которые затем режут на гранулы  

Достоинство  метода  –  низкая  температура  прове-
дения  реакции,  использование  одного  органического 
растворителя,  возможность  получения  поликарбоната 
высокой молекулярной массы 

Недостатки метода – большой расход воды для про-
мывки полимера и, следовательно, большой объем сточ-
ных вод; применение сложных смесителей 

Российская технология

В России технологию производства поликарбоната вне-
дрили на Дзержинском заводе «Заря» в 1970-х годах  Она 
основывалась  на  межфазной  конденсации  бисфенола 
А  с  фосгеном  в  присутствии  водного  раствора  NaOH 
и  хлорсодержащего  растворителя  –  метиленхлорида  
Для выделения полимера из раствора применяли анти-
растворитель  –  ацетон   На  первой  опытной  установке 
можно было производить 50 тонн поликарбоната в год, 
а после усовершенствования – 2000 тонн в год  Но эта 
первая  технологическая  линия  обладала  несколькими 
существенными  недостатками:  из-за  большого  количе-
ства  летучих  компонентов  полимер  нужно  было  долго 
сушить,  а  от  этого  ухудшались  его  оптические  характе-
ристики; при центрифугировании терялось до 10% веса 
поликарбоната;  расходовалось  много  растворителей  
К  1981  году  производство  обновили,  после  чего  его 
мощность составляла 3500 тонн в год  «Заря» выпускала 
марки  поликарбоната  с  пониженной  горючестью  на 
основе  тетрабромдифенилолпропана  и    огнегасящих 
добавок;  стеклонаполненные  марки  ПК;  высокомолеку-
лярный  ПК  для  производства  конденсаторных  пленок; 
марки  с  облегченной  выемкой  из  формы;  термо-  и  UV-
стабилизированные  марки;  окрашенные  марки;  сплавы 
ПК с АБС 

В 1980-х годах специалисты НИИ пластических масс раз-
работали принципиально новую технологию производ-
ства поликарбоната: интенсивную, ресурсосберегающую 
и малоотходную  Технология представляла собой непре-
рывный процесс и включала:

  синтез поликарбоната в каскаде реакторов по моди-

фицированному кристаллогидратному методу;

  выделение поликарбоната методом перевода раство-

ра  в  расплав,  вакуум-экструзии  расплава  и  грануляции 
полимера;

  очистку сточных вод производства, позволяющую ис-

пользовать солевой сток (раствор поваренной соли) для 
электролиза, а слабоминерализованный сток вернуть в 
цикл производства 

Новая технология прошла испытания на оборудовании 
НИИ пластических масс, итальянских и немецких фирм  
Ее  преимущества  перед  существующими  на  сей  день  в 
том, что она не требует высоких энергозатрат на тонну 
полимера, не предусматривает вредных газовых выбро-
сов  и  сточных  вод,  выдает  полимер  высокого  качества  
Кроме  того,  данная  технология  позволяет  создавать 
новые марки поликарбоната и сплавы на его основе  Эта 
новация до сих пор не нашла применения в России 

Технологии производства поликарбоната

Технологии производства поликарбоната

last I

nno

ve

viv

e, 2008

20

22

23

22

Фосгенирование  бисфенола  А  в  растворе  в  при-
сутствии  пиридина  при  температуре  ≤  25°  C   Пиридин, 
служащий  одновременно  катализатором  и  акцептором 
выделяющегося в реакции HCl, берут в большом избытке 
(не менее 2 молей на 1 моль фосгена)  Растворителями 
служат безводные хлорорганические соединения (обыч-
но метиленхлорид), регуляторами молекулярной массы 
- одноатомные фенолы 

Из  полученного  реакционного  раствора  удаляют  ги-
дрохлорид пиридина, оставшийся вязкий раствор поли-
карбоната отмывают от остатков пиридина соляной кис-
лотой  Выделяют поликарбонат из раствора с помощью 
осадителя (например, ацетона) в виде тонкодисперсного 
белого осадка, который отфильтровывают, а затем сушат, 
экструдируют и гранулируют 

Процесс проводят по периодической схеме  

Достоинство метода – низкая температура процесса, 
протекающего в гомогенной жидкой фазе 

Недостатки метода – использование дорогостоящего 
пиридина и невозможность удаления из поликарбоната 
примесей бисфенола А 

Переэтерификация дифенилкарбоната бисфенолом А 
в вакууме в присутствии оснований (например, метилата 
натрия)  при  ступенчатом  повышении  температуры  от 
150 до 300° C и постоянном удалении из зоны реакции 
выделяющегося фенола 

Достоинство метода – отсутствие растворителя 

Недостатки метода – невысокое качество поликарбо-
ната вследствие наличия в нем остатков катализатора и 
продуктов деструкции бисфенола А; невозможность по-
лучения  поликарбоната  с  молекулярной  массой  более 
50 000 

Технологии производства поликарбоната

last I

nno

ve

viv

e, 2008

last I

nno

ve

viv

e, 2008

24

25

Технологии производства поликарбоната

В Германии промышленное производство поликарбона-
та началось с 1958 г , вскоре после получения Шнеллом 
(в 1956 г ) технически пригодного полимера  В США на-
чало  промышленного  производства  поликарбоната  от-
носится к 1960 г  В Японии оно осуществлялось с 1962 г  
на основе лицензии фирмы «Байер», концерном Тэйдзин 
Митцубиси 

Учитывая высокую токсичность фосгена, во второй поло-
вине 1990-х годов появились технологии синтеза поли-
карбоната без его использования  Они были разработа-
ны компаниями GE Plastics и Bayer, а затем их японскими 
последователями Asahi, Teijin, Mitsubishi Chemical 

Первыми потребителями продукции стали электронные 
компании,  которые  изготавливали  прозрачные  чехлы 
для закрытых плавких предохранителей и изоляцию для 
кабелей и проводов 

BayerMaterialScience  является  мировым  лидером  в 
области  производства  поликарбоната,  имея  мощ-
ность производства 1,2 миллиона тонн в год. Заво-
ды расположены в Крефельде-Ирдингене, Антверпене, 
Байтауне  (США),  Мап  Та  Путе  (Таиланд)  и  Шанхае 
(Китай).

Bayer  в  России.  В  конце  XIX  века,  чтобы  избежать 
традиционно  высоких  российских  пошлин  на  ввоз 
готовой  продукции,  руководство  компании  «Байер» 
(Леверкузен,  Германия)  приняло  решение,  как  сейчас 
сказали бы, «локализовать производство». 

Недалеко от Москвы была основана первая фабрика 
по производству ализариновых и анилиновых краси-
телей.  Фабрика  удовлетворяла  около  75  %  спроса 
на  искусственные  красящие  вещества,  которые  в 
первую  очередь  шли  на  окраску  солдатского  сукна. 
Постепенно  ассортимент  был  расширен  за  счет 

фармацевтических  препаратов,  в  том  числе  аспи-
рина.

Лицензиями на технологию производства поликарбона-
та владеют:

  Bayer MaterialScience (Германия)

  Asahi Kasei Chemicals Corporation (Япония)

  GE Plastics (США)

Ведущие  производители  поликарбонатного  сырья  в 
мире:

Производитель

Торговая марка

Bayer  Material  Science  (Герма-
ния)

MAKROLON®

SABIC Innovative Plastics (наслед-
ница GE Plastics, США)

LEXAN®

Mitsubishi  Engineering-Plastics 
(Япония)

IUPILON®, NOVAREX®, 
KOBALOY®

Teijin Limited (Япония)

PANLITE®

The  Dow  Chemical  Company 
(США)

CALIBRE®

Свойства поликарбоната

Поликарбонат  –  один  из  самых  прочных  полимеров, 
одновременно  обладающий  высокой  прозрачностью  
Сочетание  ударопрочности,  тепло-  и  морозостойкости, 
малой  плотности  и  прекрасных  оптических  свойств 
обусловило  широкое  применение  поликарбоната  как 
заменителя  стекла   Основные  свойства  поликарбоната 
представлены в таблице 2  

Свойства  поликарбоната  зависят  от  величины  моле-
кулярной  массы  поликарбоната  (длины  полимерной 
молекулы)  Если молекулярная масса полимера менее 20 
тысяч, поликарбонат достаточно хрупок и имеет низкие 
прочностные свойства  Если молекулярная масса более 
25  тысяч,  то  полимер  обладает  высокой  механической 
прочностью  и  эластичностью   В  таблице  приведены 
основные физико-химические свойства поликарбоната 

Плотность (при 25° C), г/см

3

1,20

Показатель преломления 

1,5850

Температура стеклования, °C

150

Температура размягчения, °C

220-230

Температура разложения, °C

>320

Рабочая температура (без изменения размеров), °C на воздухе/ в воде

120-130 / 60-80

Морозостойкость, °C

< -100

Предел прочности при растяжении σ

раст 

, МПа

65-70

Предел прочности при изгибе, МПа

95

Ударная по Шарпи (с надрезом), кДж/м

2

25-50

Удельная теплоемкость, Дж/(г•К)

1090-1255

Теплопроводность, Вт/ (м•K)

0,20

Коэффициент теплового линейного расширения, °C

-1

(5-6)•10

-5

Теплостойкость по Мартенсу, °C

115-127

Теплостойкость по Вика, °C

158-165

Диэлектрическая постоянная 50 Гц

3

Электрическая прочность (образец толщиной 1-2 мм) кВ/мм

20-35

Тангенс угла диэлектрических потерь при 1 МГц

0,011

Тангенс угла диэлектрических потерь при 50 Гц

0,0007-0,0009

Объемное удельное сопротивление, Ом•см

1•10

17

Поверхностное удельное сопротивление, Ом

1•10

17

Равновесное  влагосодержание  (200°  C,  50%  относительная  влажность  воздуха),  
% по массе

0,2

Максимальное поглощение при 25° C, % по массе

0,36

Коэффициент рассеяния при 50 Гц

8•10

-4

Таблица 2. Физико-механические свойства поликарбоната

26

27

Свойства поликарбоната

Изделия из поликарбоната оптически прозрачны, имеют 
стабильные  размеры,  отличные  механические  и  элек-
трические свойства  Кроме этого поликарбонат термо- и 
водостоек   Он  не  имеет  ни  вкуса,  ни  запаха,  он  непро-
ницаем  для  масел,  жиров  и  бактерий,  физиологически 
инертен   Поэтому  сделанные  из  него  предметы  можно 
стерилизовать,  допускать  контакт  с  пищей   Поликарбо-
нат легко поддается литью различных изделий, сложных 
по форме 

Для  поликарбоната  характерна  высокая  стабильность 
размеров   При  действии  растягивающего  напряжения 
220 кг/см

2

 в течение одного года не обнаружено пласти-

ческой деформации образцов 

По  диэлектрическим  свойствам  поликарбонат  относят 
к среднечастотным диэлектрикам, его диэлектрическая 
проницаемость практически не зависит от частоты тока 

Поликарбонат  характеризуется  невысокой  горюче-
стью   Кислородный  индекс  поликарбоната  составляет  
24-26 % 

Ударная вязкость
  без надреза (% образцов, не разрушившихся при ударе молотом 392 Н)

100

  с надрезом, Н/м

>19,6·10

7

Разрушающее напряжение, Па
  при растяжении

637·10

5

  при сжатии

784·10

5

  при изгибе

618·10

5

Относительное удлинение при разрыве, %

75

Модуль упругости, Па
  при растяжении

21,5·10

8

  при изгибе

22·10

8

Деформация под нагрузкой 274 Па, %
при 25° C

0,2

при 70° C

0,3

Твердость по Бринеллю, Па

(784-980)·10

5

Коэффициент трения при скорости 1 см/с без смазки
поликарбонат по поликарбонату

0,24

поликарбонат по стали

0,73

сталь по поликарбонату

0,35

Стойкость к истиранию по Таберу, мг/10

3

 циклов

10-13

Таблица 3. Механические свойства поликарбоната

Поликарбонат характеризуется комплексом высоких механических показателей  Образцы поликарбоната в виде бру-
сков 50х6х4 мм без надреза не разрушаются при ударе молотом 40 кг  Ударная вязкость без надреза не изменяется в 
широком интервале температур, например, при -40

0 

С она такая же, как при комнатной температуре 

Свойства поликарбоната

26

28

29

Области применения  

поликарбоната

Строительство

Благодаря  своим  уникальным  свойствам  поликарбонат 
в строительстве стал очень популярным, а в последнее 
десятилетие  наблюдается  настоящий  бум  применения 
этого  материала   Проектировщики  стремятся  исполь-
зовать  более  легкие  материалы,  чтобы  снизить  общий 
вес  каркасных  конструкций  и  уменьшить  нагрузки  на 
фундамент  зданий,  архитекторы  ищут  материалы,  пре-
восходные  механические  свойства  которых  не  шли 
бы  в  ущерб  внешнему  виду   Кроме  того,  общемировой 
тенденцией в строительстве стало применение энерго-
сберегающих технологий  

 

Реклама и дизайн

Поликарбонат  применяется  в  рекламной  отрасли,  по-
зволяя  создавать  оригинальные  и  прочные  рекламные 
конструкции 

Среди  них  можно  встретить:  световые  конструкции, 
короба, табло, вывески, объемные буквы   Поликарбонат 
применяется в рекламном дизайне  Антивандальная за-
щита рекламных конструкций обеспечивается за счет так 
называемых монолитных листов из поликарбоната 

Для нас уже стали привычными сооружения, максималь-
но  освещенные  изнутри  солнечным  светом  и  при  этом 
сохраняющие  внутреннее  тепло,  экономящие  таким 
образом электро- и теплоэнергию  Поликарбонат в виде 
сотовых и монолитных листов как нельзя лучше подходит 
для решения этих задач, поэтому спрос на них ежегодно 
увеличивается   И  чтобы  удовлетворить  запросы  потре-
бителей, поставщики стараются изобрести все новые и 
новые виды поликарбоната и способы его применения  
Этот пластик позволил создавать покрытия и остекление 
большой  площади  для  стадионов  и  спорткомплексов, 
бассейнов,  супермаркетов,  рынков  (торговых  комплек-
сов), автостоянок, зимних садов  Из него делают элементы 
фасада и автобусные остановки, покрывают внутренние 
дворы  магазинов  и  кафе,  переходы  между  зданиями, 
галереи  Более подробно о строительных конструкциях, 
где  применяется  поликарбонат,  будет  рассказано  во 
второй части книги 

Кровля железнодорожной станции в Шанхае   
Самая большая в мире круглая крыша создана из сотового по-
ликарбоната для Южной железнодорожной станции в Шанхае  
Ее площадь 52 тысячи кв  м  

Ударопрочная конструкция сити-формата 

Дизайн интерьера 

Области применения поликарбоната

30

31

Оптические диски

В  начале  1980-х  годов  компания  Philips  приступила  к 
разработке  хранилища  музыкальных  данных  на  новых 
носителях  –  CD-дисках   В  поисках  подходящего  мате-
риала обратились к Bayer Material Science, специалисты 
которой  вскоре  создали  поликарбонат,  отвечающий 
необходимым  требованиям   Термопласт  должен  обла-
дать  высокой  текучестью,  чтобы  быстро  и  равномерно 
растекаться внутри формовочной матрицы, а также вы-
сочайшими  оптическими  качествами  и  прозрачностью, 
чтобы лазер мог считывать с диска цифровые данные без 
ошибок   Первым  музыкальным  альбомом,  выпущенным 
на  поликарбонатных  дисках,  стал  «The  Visitors!»  группы 
ABBA  Это случилось в 1982 году и ознаменовало начало 
акустической революции в музыкальном мире 

Поликарбонат  навсегда  изменил  сферу  оптических 
хранилищ  данных   Теперь  из  него  выпускают  диски 
большой емкости – DVD, на которых можно записывать 
практически любые данные в цифровом формате, диски 
Blu-ray  для  видео  высокой  четкости,  ожидает  выход  на 
рынок 500-гигабайтного носителя TapestryTM  Поликар-
бонатные  диски  и  пленки  применяются  для  хранения 
информации,  записанной  голографическим  способом  
Такая запись допускает огромные объемы информации 
и защиту данных от несанкционированного доступа 

Электроника

Бурное развитие разнообразных электронных устройств 
для бытового применения и их миниатюризация предо-
ставили практически бесконечную область для исполь-
зования  поликарбоната   Трудно  назвать  современный 
гаджет,  где  бы  не  было  частей  из  этого  материала   Из 
него  делают  корпуса  и  различные  виды  покрытий  для 
домашних  компьютеров,  ноутбуков,  карманных  ПК, 
смартфонов,  мобильных  телефонов,  проигрывателей  
Недавно появилась новая технология защиты устройств 
– оборачивание их в тончайшую прозрачную пленку из 
поликарбоната   Это  позволило  применить  технологию 
touch screen почти на всех миниатюрных устройствах 

При  разработке  паспортов  нового  вида  также  не  обо-
шлось  без  поликарбоната   Биометрический  паспорт 
представляет  собой  тонкий  кусок  многослойного 
пластика  наподобие  банковской  карты  со  встроенным 
внутри чипом, где будут записаны персональные данные 
владельца  В целях защиты от подделки слои позволяют 
записать  множество  другой  информации,  по  которой 
будет происходить идентификация паспорта 

Области применения поликарбоната

Группа ABBA  

One of us is crying

One of us is lying

In her lonely bed

Staring at the ceiling

Whishing she was somewhere else instead… 

Современная электроника, гаджеты, ноутбуки 

Области применения поликарбоната

32

33

Автомобиле – и авиастроение

Поликарбонат находит применение в автомобилестрое-
нии: его место там, где нужно суперпрочное, прозрачное, 
но легкое изделие  Из него делают фары, стекла, люки  

Изобретатели  всевозможных  концепт-каров  полюбили 
поликарбонат, в том числе, и за то, что ему легко придать 
нужную форму  На Женевском автосалоне 2007 года про-
извел фурор концепт-кар eXasis швейцарской компании 
Rinspeed – насекомоподобный автомобиль с полностью 
прозрачным корпусом и днищем, выполненными из ма-
кролона  Из него же сделаны шпангоуты обоих сидений 
машины, сенсорные приборные панели  За счет множе-
ства пластиковых деталей eXasis весит всего 750 кг, что 
при мощности в 150 лошадиных сил делает его сродни 
спортивным моделям «Порше» 

Тюнинг-ателье  Lorinser  разработало  уникальные  колес-
ные  диски  Radurra   Основная  часть  колеса  сделана  из 
специально обработанного алюминия и поликарбоната, 
что  позволило  создать  очень  прочную  и  легкую  кон-
струкцию весом всего 14-17 кг вместе с покрышкой  Экс-
клюзивный аксессуар для авто сравнивают с алмазами в 
платиновых часах и продают по цене 5000 $ за диск 

В результате появилось действительно уникальное коле-
со – прочное, безопасное и красивое 

Новый материал не обошел стороной и авиакосмическую 
отрасль  Из него делали и продолжают делать стекла для 
шлемов  летчиков  и  космонавтов,  иллюминаторы  в  кос-
мических  кораблях,  кабины  самолетов   Пластические  и 
ударопрочные  возможности  поликарбоната  прекрасно 
демонстрирует пример из военной области  В 2005 году 
на  вооружении  Военно-воздушных  сил  США  появился 
новый  истребитель  фирмы  Boeing  –  F-22  Raptor   Купол 
кабины  пилота  этого  самолета  сделан  из  высокоопти-
ческого  поликарбоната  без  обычных  для  такого  рода 
скрепляющих  конструкций  или  других  механических 
соединений  На сегодняшний день – это самое большое 
по площади изделие из сформированного поликарбона-
та 

Оптика

В  начале  2000-х  годов  из  поликарбоната  стали  делать 
линзы  для  промышленных  очков,  которые  защищали 
глаза  во  время  различных  работ   Такие  линзы  прочнее 
линз из других пластиков в десятки раз, при ударе они 
не  разлетаются  на  осколки,  их  труднее  поцарапать  
Со  временем  поликарбонат  стали  использовать  и  для 
очковых  линз  повседневного  ношения   Они  легче, 
тоньше  и  более  безопасны,  чем  стеклянные  линзы   Из-
за  своих  безопасных  качеств  поликарбонатные  линзы 
популярны для детских и спортивных очков, стекла для 
мотоциклетных и водолазных шлемов, даже шлемов для 
космических скафандров  В США четверть выпускаемых 
для очков линз – поликарбонатные 

Области применения поликарбоната

Области применения поликарбоната

Концепткар – eXasis 

Диски Radurra из поликарбоната 

Заднее стекло Peugeot 308 RC Z из поликарбоната 

Boeing F-22 Raptor 

Очки, маски и шлемы 

34

35

Медицина и детские товары

Почти  одновременно  с  электроникой  поликарбонат 
занял другую важную промышленную нишу – медицин-
ских  инструментов   Этому  способствует  его  хорошая 
биосовместимость,  то  есть  он  не  вызывает  иммунного 
ответа организма, не токсичен и, насколько известно на 
сегодняшний день, не приводит к каким-либо иным не-
желательным изменениям в человеческом теле  

Поликарбонат  стал  конкурентом  металлу  и  стеклу,  по-
тому  что  совмещал  в  себе  свойства  обоих  материалов 
– прочность и прозрачность, что жизненно необходимо 
в  клинических  и  диагностических  устройствах,  так  как 
обеспечивает прямое наблюдение за тканями, кровью и 
другими жидкостями организма  Кроме того, изделия из 
поликарбоната можно подвергать современным спосо-
бам стерилизации: УФ, термическому и радиационному 
воздействиям  

Из  специальных  марок  поликарбоната,  прошедших 
клинические  испытания  и  разрешенных  к  применению 
в  медицине,  делают  фильтрующие  элементы  для  аппа-
ратов  «искусственная  почка»,  резервуары  для  крови, 
используемые во время операций на сердце, троакары – 
инструменты для удаления жидкостей из полостей тела  

Из  поликарбоната  Makrolon(R)  DP1-1805  производства 
Bayer  Material  Science  (первый  в  мире  поликарбонат, 
стойкий  к  воздействию  липидов)  делают  безигольные 
соединители  для  инфузионных  систем,  через  которые 
безопасно вводить лекарства в вену, забирать кровь  

Еще  пример:  новейшие  хирургические  инструменты 
–  микропинцеты  и  микроножницы  компании  Alcon 
Grieshaber,  поворачивающиеся  в  любом  направлении 
за  счет  воланов  с  тонкостенными  перемычками,  наса-
женных на их корпуса  Эти воланы и еще пять частей в 
данных инструментах выполнены их макролона 

Другие области

Не менее важен поликарбонат для потребительской про-
мышленности  Если внимательно приглядеться вокруг, то 
в любой квартире или офисе найдется несколько пред-
метов из поликарбоната или вещей, где он используется, 
например, шариковые ручки, компьютерная мышка, фо-
нарик Zipko  Специальные высокотемпературные марки 
используются  вместо  металла  в  утюгах,  гладильных  до-
сках, чайниках  

Материал, особо устойчивый к действию спиртов, идет 
на изготовление пробок для винных бутылок и бокалов  
Из  поликарбоната  делают  ручки  и  корпуса  для  элек-
трических инструментов: дрелей, электропил, ножей  А 
также упаковочную пленку, детали для мебели, емкости 
для питья, акваириумы и многое другое 

Области применения поликарбоната

Области применения поликарбоната

Чашки «Петри» 

Детские товары 

35