폴리카보네이트

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비스페놀 A와 포스젠으로부터 폴리카보네이트의 합성

폴리카보네이트(polycarbonate, PC)는 비스페놀 A(BPA)와 포스젠의 연쇄 구조로 이루어진 무색 투명한 무정형의 열가소성 플라스틱 중합체이다. 모노머 단위끼리의 결합이 탄산 에스테르(-O- (C = O) -O-)로 구성되며 쉽게 가공할 수 있고, 사출성형되며, 열성형이 된다. 엔지니어링에 사용되는 폴리카보네이트는 강하고 거친 소재이며 일부 등급은 광학적으로 투명하다. 이러한 특성때문에 폴리카보네이트는 현대 화학공업에서 많은 응용 분야에 다양한 제품의 재료로 널리 사용된다.

내열성, 내충격성 및 투명성이 있기 때문에 상품 플라스틱엔지니어링 플라스틱으로 많이 사용된다. 휴대폰과 노트북, 모니터 등 IT 제품의 외장재를 비롯해 CD, DVD의 플라스틱 재질 등 미디어 광저장매체 소재의 원료에 폭넓게 사용되는 고기능성 플라스틱이다.

폴리 카보네이트에는 고유한 수지 식별 코드(RIC)가 없으며 RIC 목록 7번, "OTHER(기타)"로 분류된다. 즉, 플라스틱 재활용 업체의 재질 분류 6개 항목 중 어느 것에도 속하지 않으므로 재활용 코드는 7번이다. 폴리카보네이트로 만든 제품은 전구체 모노머 비스페놀 A(BPA)를 함유할 수 있다.

독일 바이에르(Bayer)사가 1953년에 처음 개발한 폴리카보네이트(polycarbonate)의 등록상표명을 본따 마크롤론(Makrolon)이라고도 한다. 아폴로 계획에서 월면활동을 실시한 비행사의 헬멧에도 사용되었다. 1956년 독일의 슈넬이 처음 합성한 것으로, 1958년 바이엘(Bayer AG)로부터 필름과 성형재료로 판매되었다. 이어 미국 제너럴일렉트릭(Genereal Electric Company)을 비롯하여 각국에서 공업화되었다..

물성[편집]

  • 밀도: 1.20 g/cm3
  • 가용 온도: −100 ℃ to +180 ℃
  • 열변형 온도: 135 ℃
  • 녹는점: 약 250 ℃
  • 굴절률: 1.585 ± 0.001
  • 광투과율: 90 % ± 1 %
  • 열전도율: 0.19 W/mK
  • 선팽창률: 3.8×10-5 cm/cm℃

제조법[편집]

비스페놀 A와 포스젠에서 폴리탄산염이 생성된다. 비스페놀 A 와 포스젠(또는 디페닐카보네이트)을 원료로 생산되며 염화카르보닐을 이용하는 경우 계면 중축합에 의해 폴리머화(polymerization)된다. 또한 디페닐카보네이트를 사용하는 경우는 에스테르 교환에 의한 중합으로 합성된다.

제품 예시[편집]

CD 및 DVD
실험용 안전고글
폴리카보네이트로 만든 그릇의 바닥
F-22의 조종석 캐노피
온실 폴리카보네이트 시트
폴리카보네이트 병

전기·전자·광학 기기[편집]

운송 장비[편집]

주로 바람막이(윈드 실드)용으로 사용한다.

기타 장비[편집]

  • 기계의 유면·액면 확인용 표시창
  • 의료기기
  • 건축 자재

잡화·가정용품[편집]

무기·방어구[편집]

  • 특수부대가 사용하는 헬멧 방탄 바이저
  • 폭동 쉴드(주로 경찰 방패)
  • 스로트 가드(목 보호대)

장점[편집]

투명성·내충격성·내열성·난연성·치수 안정성, 내후성, 자기 소화성(self-extinguishability) 등에서 높은 물리적 성질을 나타낸다. 충격에 견딜 수 있는 내충격성은 일반적인 유리의 250배 이상이다.[1] 내산성, 내유성이 우수하고 자외선에 강하며 알칼리성이다.

엔지니어링 플라스틱 중에서도 평균적으로 높은 물성을 갖는 합성수지이며, 투명한 성질을 이용해 광학 용도로도 사용할 수 있다. 상대적으로 저렴하고 항공기·자동차 등 운송 장비, 전기·전자광학·의료 기기, 방탄유리 재료 등으로 널리 사용되고 있다. 기계적 강도도 우수하기 때문에 하중을 받는 플라스틱 나사에서 가장 많이 사용되고 있는 재료이다.

단점[편집]

  • 제품 내구성은 그다지 좋다고는 말할 수 없다. 특히 알칼리성 세제, 알칼리 용제에서 훼손된다. 접착제 등을 사용할 수 없다.
  • 에스테르 결합을 하기 때문에 고온 고습도 환경에서는 가수 분해 한다.
  • 인장 강도 이상의 힘을 가하면, 백화 투명도가 현저하게 저하한다.

화학적 상호 작용[편집]

폴리카보네이트로 만든 용기는 차아염소산 나트륨(Sodium Hypochlorite)이나 다른 알칼리성 세제로 세척하면 안된다. 왜냐하면 비스페놀 A를 방출하여 생식 기관에 영향을 미치기 때문이다.

폴리 카보네이트를 분해 주의 요망 무해함

각주[편집]