La production de polycarbonate (PC) est très complexe. Auparavant, seuls quelques géants de la chimie disposaient des méthodes et des capacités de production nécessaires. Les fabricants nationaux de polycarbonate (PC) sont tous des entreprises étrangères ou des coentreprises. Face à la demande croissante de polycarbonate (PC) dans les secteurs de la construction et de l'automobile, la Chine accroît ses investissements dans sa production. En 2019, la capacité de production mondiale de polycarbonate (PC) dépassera 5.6 millions de tonnes.

Le polycarbonate de bisphénol A (PC) est largement utilisé dans la construction, l'électronique, l'automobile, la médecine et d'autres domaines économiques nationaux en raison de ses avantages de bonne transparence, de forte résistance aux chocs, de bonne stabilité thermique, de résistance au fluage, de bonne résistance au froid, de bonne isolation électrique et de bonne résistance au feu.

Le polycarbonate (PC) est un plastique technique. C'est un polymère thermoplastique incolore, inodore, transparent et amorphe. Il peut être divisé en groupes aliphatiques, alicycliques et aromatiques. En raison des limitations de performance de traitement, des coûts de production et d'autres facteurs, le polycarbonate aromatique bisphénol A (PC) peut être industrialisé à grande échelle.

Polycarbonate (PC) | Principaux domaines d'application
Matériaux de construction (panneau solaire, panneau d'endurance, tuile ondulée, panneau de connexion pour mur-rideau)

Depuis l'Antiquité, le verre est le principal matériau d'éclairage moderne. La toiture des grands bâtiments exige légèreté et résistance. La haute résistance et la faible densité du polycarbonate (PC) compensent sa fragilité. Il offre des avantages tels qu'une grande sécurité, une installation simple et une conception robuste, et occupe une place de choix dans l'architecture contemporaine. Les atouts des matériaux ne suffisent pas à eux seuls à créer un bâtiment magnifique. Tout comme le ciment doit être renforcé, le polycarbonate (PC), en tant que matériau de construction, apporte également une touche d'élégance.

Grâce aux progrès de la technologie et du procédé de fabrication des panneaux en polycarbonate (PC), le panneau creux en polycarbonate (PC) est devenu un nouveau matériau qui a permis d'intégrer de nombreux éléments architecturaux innovants aux toitures, murs et façades des bâtiments. Ce type de panneau, également appelé « panneau solaire », peut pénétrer la majeure partie de la lumière visible et bloquer la majeure partie des rayons infrarouges et ultraviolets. Une fois traversé, le panneau plat produit une réflexion diffuse et douce dans la pièce, sans éblouissement. Il est largement utilisé dans les ateliers industriels, les gymnases, les halls d'exposition, les aéroports et autres bâtiments de grande taille et de grande profondeur.

Le panneau en polycarbonate (PC) présente d'excellentes performances en matière d'économie d'énergie et est considéré comme un matériau de construction écologique. Le logiciel EnergyPlus a été utilisé pour simuler la consommation énergétique d'un bâtiment à Shanghai et calculer son coût. Les résultats montrent que le coût annuel d'une fenêtre multicouche en polycarbonate (PC) peut être réduit de 6.2 à 36.6 yuans/m² par rapport à une fenêtre à double vitrage.

Vitrines et Écrans Numériques

Le polycarbonate (PC) offre une excellente isolation et une bonne résistance dans une large plage de température et d'humidité. Il est largement utilisé comme coque, enveloppe et pièce structurelle de divers appareils électriques commerciaux, notamment des ordinateurs. Il peut être utilisé pour la fabrication de manchons isolants, de supports de bobines, de coques d'outils électriques, de tiroirs de réfrigérateur, de pièces d'aspirateurs, etc. Il permet de fabriquer des pièces de haute précision dimensionnelle, telles que des ordinateurs, des magnétoscopes, des commutateurs TV, des relais et d'autres composants importants des équipements de communication. Sa transparence à la lumière, sa diffusion lumineuse et sa stabilité dimensionnelle sont utilisées pour les diffuseurs LCD grand format de plus de 42 pouces. L'alliage polycarbonate (PC)/ABS permet de réduire les coûts et est usinable et résistant aux UV. Il peut être utilisé pour la production de pièces à parois minces pour ordinateurs portables moulés par injection.

Industrie automobile

Les fenêtres et les puits de lumière traditionnels sont remplacés par du polycarbonate (PC), dont la faible densité est l'une des raisons. L'excellente performance de mise en œuvre des plastiques permet aux développeurs et concepteurs automobiles d'innover. La plaque de polycarbonate (PC) très courbée est intégrée à la carrosserie pour améliorer l'aérodynamisme. Les fenêtres de la Fiat 500L témoignent de la forte compétitivité du polycarbonate (PC) dans ce domaine. Le potentiel de développement des puits de lumière en polycarbonate (PC) est énorme. Un véhicule sur trois produit en Chine sera équipé de puits de lumière et de puits de lumière panoramiques. Le polycarbonate (PC) à haute résistance thermique peut être directement métallisé sous vide pour la production de condensateurs et de réflecteurs.

Dans les systèmes d'éclairage, le polycarbonate (PC) peut être utilisé pour produire des phares, des feux arrière et des clignotants complexes afin d'améliorer la résistance aux chocs. Le polycarbonate (PC) est utilisé, et le poids du cache du feu avant est inférieur de 0.5 à 1.4 kg à celui du verre inorganique. L'alliage polycarbonate (PC) présente d'excellentes propriétés mécaniques et un bel aspect. Il est principalement utilisé pour l'assemblage automobile et les pièces intérieures. Par exemple, l'alliage polycarbonate (PC)/ABS présente une excellente résistance à la chaleur, aux chocs et à la rigidité, ainsi qu'une bonne fluidité et une bonne finition. C'est un matériau idéal pour la fabrication de tableaux de bord automobiles. Le tableau de bord ainsi fabriqué peut être directement peint avec une peinture de finition douce et recouvert d'un film PVC sans prétraitement de surface.

Appareils et instruments médicaux

Les applications médicales courantes comprennent les seringues haute pression, les instruments dentaires, les masques chirurgicaux, les oxygénateurs sanguins, les échantillonneurs sanguins, les équipements de séparation du sang, les équipements chirurgicaux, les équipements de dialyse rénale, les composants veineux et les centrifugeuses médicales. La capacité du polycarbonate (PC) à résister aux rayonnements à haute énergie et à la désinfection à haute température sans perdre ses propriétés physiques ni jaunir, à améliorer sa résistance chimique et à prévenir les fissures est un enjeu crucial pour étendre son application dans ce domaine.

Bayer a lancé une variété de nouveaux produits médicaux, notamment le Markrolon 2258, le Markrolon RX 2435 et le Markrolon RX 2440. Le Makrolon RX 2440 est un nouveau matériau médical en polycarbonate (PC) transparent et hautement mobile, doté d'une bonne biocompatibilité. Le temps de récupération de la couleur après stérilisation à la vapeur d'oxyde d'éthylène par irradiation par faisceau d'électrons aux rayons X est plus rapide que celui du polycarbonate (PC) ordinaire. Il peut être utilisé dans divers dispositifs médicaux, tels que les injections intraveineuses, les voies respiratoires, la chirurgie, le traitement des reins, etc.

Kos a récemment lancé le Makrolon rx3440, résistant aux solvants utilisés dans le traitement des tumeurs et aux agents de nettoyage. La durabilité et la résistance chimique de ce polycarbonate médical (PC) contribuent à prévenir les fissures et permettent aux professionnels de la santé d'injecter des médicaments en toute sécurité aux patients atteints de tumeurs. Styron a lancé des alliages Emerge en polycarbonate (PC)/PET9100CR, capables de résister aux produits chimiques dans des conditions extrêmes sans décomposition de la surface plastique, fissure, fracture ni autre phénomène.

Autres

Le polycarbonate (PC) peut être utilisé dans les films et les emballages de lentilles optiques. L'épaisseur du film le plus fin peut atteindre 0.03 mm. Il est insipide, non toxique, hautement transparent, incolore et jaune clair. Il possède de nombreuses propriétés, telles que retardateur de flamme, qualité d'impression, anti-rayures, antistatique, etc. Il peut être utilisé pour l'isolation des systèmes électriques, l'impression spéciale, le verre des téléphones portables et autres produits électroniques. Le polycarbonate (PC) de qualité optique peut être utilisé pour la fabrication de lentilles et de verres optiques pour appareils photo, microscopes et télescopes de pointe, offrant une excellente résistance aux chocs. En matière d'emballage, il est principalement utilisé pour les bouteilles d'eau réutilisables de grande capacité et les ustensiles alimentaires.

Polycarbonate (PC) | Dernières avancées de la recherche

D'après la littérature existante, les principaux axes de recherche dans le domaine du polycarbonate (PC) concernent principalement le développement de retardateurs de flamme et de composites. D'une part, les domaines électroniques et électriques exigent que les matériaux en polycarbonate (PC) soient stables et ignifuges même en faible épaisseur. Dans les domaines haut de gamme tels que les capteurs, les cellules solaires, les écrans tactiles, les écrans, les fenêtres intelligentes, etc., le polycarbonate (PC) comme matériau matriciel offre des perspectives d'application prometteuses.

Polycarbonate ignifuge

Il existe de nombreux types de retardateurs de flamme en polycarbonate (PC). Au début, on trouvait des retardateurs de flamme sulfonates, organophosphorés, bromés, organosiliciés et inorganiques, avec leurs avantages et leurs inconvénients. Aujourd'hui, la tendance est aux produits sans halogène. Les retardateurs de flamme sulfonates présentent principalement une température de déformation thermique et un indice de température élevés. Le polycarbonate (PC) modifié est généralement classé UL94V-0 (1.0 ～ 1.5 mm).

Avec le développement de la société, les consommateurs exigent des équipements électroniques pratiques, sûrs et esthétiques. Parois fines et esthétiques constituent la tendance de développement future. Le polycarbonate (PC) ignifuge sans halogène doit donc atteindre un niveau élevé de résistance au feu et présenter de bonnes propriétés mécaniques, de brillance, de propriétés thermiques et de mise en œuvre. Les instituts de recherche en entreprise s'attachent à développer de nouveaux retardateurs de flamme et à combiner ces derniers pour répondre aux exigences de performance globales de divers matériaux.

Le polymère polyphosphate HM1100, développé par la société américaine Frxpolymers, est utilisé comme retardateur de flamme pour polycarbonate (PC) et permet d'atteindre un niveau de résistance à la flamme de 1.0 mm V-0. Comparé au bisphénol A diphénylphosphate (BDP), sa température de déformation thermique sous forte charge (1.82 MPa) est considérablement augmentée, atteignant 123 °C, ce qui indique une résistance élevée à l'hydrolyse.

Matériau composite en polycarbonate (PC)

Le polycarbonate (PC) possède d'excellentes propriétés mécaniques et optiques et constitue un matériau de matrice idéal. Les recherches actuelles portent sur : la modification du polycarbonate (PC) pour améliorer la capacité composite d'autres matériaux ; l'ajout de noir de carbone, de fibres de carbone, de nanotubes de carbone et de graphène pour le rendre conducteur ; et son utilisation comme substrat pour le film, qui peut être combiné avec le matériau du film.
SABIC est une entreprise pétrochimique de classe mondiale dotée de solides capacités de R&D dans le domaine des thermoplastiques. L'entreprise a développé un nouveau type de résine polycarbonate (PC) dotée de groupes spéciaux sur la chaîne principale, qui peut être directement combinée à la fibre de carbone sans recourir à un agent de couplage silane classique pour modifier la fibre de carbone, ce qui est une innovation.

Des recherches menées à l'Université de Zhengzhou ont montré que le film conducteur transparent de SWNT/MWNT/polycarbonate (PC) était préparé en continu à partir de polycarbonate (PC) comme substrat, de nanotubes de carbone multiparois (MWNT) et de nanotubes de carbone monoparois (SWNT) comme particules conductrices, et grâce à un dispositif de pulvérisation rouleau-à-rouleau (R2R) conçu par l'entreprise. Les résultats montrent que le système offre une bonne flexibilité et un bon contrôle de la transmission des couleurs. Il constitue une référence importante pour le développement de fenêtres intelligentes flexibles.

Analyse des avantages et des inconvénients des perspectives d'application du polycarbonate (PC)

Mérite

Actuellement, le procédé de production du polycarbonate (PC) repose principalement sur l'échange d'esters et le phosgène. Le premier nécessite le stockage de phénol à point d'ébullition élevé, tandis que le phénol a du mal à atteindre une masse moléculaire élevée. Le second utilise une matière première hautement toxique, le phosgène, dans le procédé de réaction, ce qui impose des exigences technologiques et de sécurité élevées. Si le phénol lui-même est toxique, le seuil d'entrée pour la production de polycarbonate (PC) en fait un monopole.

Le polycarbonate (PC) est un plastique technique aux excellentes propriétés globales : résistance élevée, ductilité et ténacité élevées, excellente résistance aux chocs, excellentes propriétés électriques, bonne transmission lumineuse (plus de 90 %). La recherche sur son caractère ignifuge est relativement avancée, et de nombreux alliages ont choisi le polycarbonate (PC) comme modificateur.

Les performances d'isolation thermique du polycarbonate (PC) sont 125 fois supérieures à celles du verre ordinaire, sa résistance aux chocs est 250 fois supérieure et sa densité est deux fois inférieure. Son potentiel d'application est considérable dans le secteur de la construction.

Le polycarbonate (PC) est facile à mouler et peut remplacer certaines pièces automobiles existantes pour réduire le poids et économiser l'énergie. L'utilisation du polycarbonate (PC) dans l'industrie automobile chinoise représente 5 % de la consommation totale, ce qui représente un potentiel de développement important, contre 20 % à l'étranger.

Dans l'industrie électronique et électrique, le polycarbonate (PC) a maintenu une forte croissance de consommation pendant longtemps en raison de sa résistance élevée aux chocs, de sa température de déformation thermique élevée, de son isolation, de sa résistance au feu et de sa stabilité dimensionnelle.

Étant donné que la Chine importe chaque année des milliards de polycarbonate (PC) et de matières premières en polycarbonate (PC) pour répondre à la demande, les perspectives du marché sont optimistes.

Défaut

Les machines en polycarbonate (PC) sont largement utilisées, confrontées à une forte concurrence et à un coût élevé, et ont été remplacées dans de nombreux domaines d'application. Par exemple, la résine acrylonitrile (SAN) à faible coût est utilisée pour la protection des chambres de conservation et des réfrigérateurs, avec de faibles exigences en termes de température et de résistance aux chocs.

Le PP, le PET et le PVC transparents sont compétitifs dans l'utilisation des contenants. Dans le secteur des ustensiles alimentaires, les produits en polycarbonate (PC) utilisés comme bouteilles d'eau et biberons sont considérés comme contenant du bisphénol A, dont l'utilisation est réglementée dans certains pays (comme l'Union européenne, le Canada et les États-Unis). Les produits en polycarbonate (PC) évoluent vers des secteurs haut de gamme, ce qui impose des exigences plus strictes et plus larges en matière de développement de nouveaux produits et d'exploration de nouveaux domaines d'application.

Résumer

L'humanité vit à l'ère des nouveaux matériaux. Le développement et l'utilisation de ces matériaux sont au cœur des préoccupations de chaque scientifique. Le polycarbonate (PC) est plébiscité pour ses excellentes propriétés mécaniques, optiques et thermiques. Il a conquis des domaines d'application haut de gamme tels que l'électronique, les pièces automobiles, les équipements médicaux et l'architecture moderne, offrant ainsi un soutien solide à son développement futur. Porté par la mondialisation économique, l'amélioration des besoins matériels a favorisé le développement durable du polycarbonate (PC), un produit compétitif en Chine et à l'international.