Qu’est-ce que le polycarbonate ?
Le polycarbonate est une matière plastique amorphe dont la formule moléculaire est C15H16O2 et qui est fabriquée à partir de bisphénol A. Le polycarbonate présente une résistance élevée aux chocs et est donc résistant à la fissuration.
Il possède une résistance aux chocs exceptionnelle parmi les résines, ce qui le rend difficile à casser, une grande résistance mécanique, une grande transparence, une absence de toxicité, une grande résistance aux intempéries et des propriétés d’auto-extinction. Toutefois, il présente les inconvénients d’une faible résistance aux acides, aux alcalis et aux solvants, et se raye facilement.
Le polycarbonate est classé comme une résine thermoplastique qui se ramollit sous l’effet de la chaleur. Il est également connu sous le nom de Polica dans le domaine.
Utilisations du polycarbonate
Le polycarbonate est utilisé dans un très grand nombre de situations en raison de sa résistance et de sa facilité de mise en œuvre. Voici quelques exemples d’utilisations du polycarbonate ainsi que ses caractéristiques.
1. Transparence
D’une transparence comparable à celle du verre, le polycarbonate est utilisé dans des applications optiques telles que les verres de lunettes, les objectifs d’appareils photo, les fibres optiques, les substrats de CD et de DVD, ainsi que dans les hublots d’avions de chasse. Le polycarbonate est le seul matériau transparent et incolore parmi les plastiques techniques d’usage général.
2. Résistance aux chocs
Grâce à sa résistance aux chocs la plus élevée de toutes les matières plastiques, le polycarbonate est utilisé dans les matériaux pare-balles, les pare-brise de casques, etc. Il résente peu de risques de fissuration lorsqu’il est utilisé dans des environnements généraux.
3. Résistance aux intempéries
Résistant aux rayons ultraviolets et ne se détériorant pas facilement, le polycarbonate conserve sa grande solidité pendant une longue période lorsqu’il est utilisé à l’extérieur. Il est utilisé dans des applications extérieures telles que les toitures et les surfaces de panneaux solaires, ainsi que dans les phares de voiture, les rails de toit et les poignées de porte.
4. Stabilité dimensionnelle
En raison de son faible retrait pendant le moulage et de sa faible absorption de l’humidité, le polycarbonate présente une grande stabilité dimensionnelle et est utilisé pour les étuis de smartphones.
Caractéristiques du polycarbonate
Le polycarbonate est l’un des cinq principaux plastiques techniques d’usage général et se caractérise par sa grande résistance aux chocs (20 fois supérieure à celle du polyamide ou du polytéréphtalate de butyle) et à la fissuration. Outre sa bonne résistance mécanique, il est également utilisé dans diverses situations parce qu’il contient deux anneaux de benzène dans sa chaîne principale, ce qui le rend autoextinguible (il ne se propage pas même s’il est enflammé).
Le polycarbonate n’est pas utilisé seul, mais dans des alliages de polymères avec d’autres polymères dans certains cas. Par exemple, le PC-ABS est utilisé pour améliorer la résistance chimique en mélangeant le polycarbonate avec la résine ABS, qui présente une bonne résistance chimique. D’autres produits sont mélangés à des polyesters tels que le PET et le PBT, ou à des charges.
Le polycarbonate se caractérise également par son large éventail de méthodes de production. Il peut être moulé à l’aide de diverses méthodes, notamment l’extrusion, le moulage sous vide et le moulage par soufflage, ainsi que le moulage par injection. Le polycarbonate est également utilisé depuis peu dans les imprimantes 3D, qui peuvent facilement produire des formes complexes. Il convient toutefois de noter que, selon la méthode de fabrication, la résistance mécanique peut être plus faible.
Méthodes de fabrication du polycarbonate
Le polycarbonate peut être produit par deux méthodes : la polymérisation par réaction (polymérisation interfaciale) et l’échange d’esters, comme décrit dans l’introduction.
1. Méthode de polymérisation interfaciale
Cette méthode produit le polycarbonate par polymérisation par condensation à l’interface entre les phases aqueuse et huileuse en ajoutant du chlorure de carbonyle à une solution de suspension de bisphénol A dans une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium et de chlorure de méthylène ou de chlorobenzène. Par rapport à la méthode d’échange d’esters, les conditions de réaction sont plus douces, ce qui permet de produire des polycarbonates d’une large gamme de poids moléculaires, du plus faible au plus élevé.
Après la polymérisation, la résine de polycarbonate est dissoute dans la phase huileuse, et le polycarbonate granulaire est obtenu par un processus de purification de séparation et de neutralisation, un processus de récupération des polymères et un processus de séchage.
2. Méthode d’échange d’esters
Dans cette méthode, le bisphénol A et le diphénylcarbonate sont mélangés à l’état fondu en présence d’un catalyseur pour produire du polycarbonate par polycondensation à haute température et sous pression réduite, sans utiliser de solvants tout en récupérant le phénol. Le phénol récupéré est réutilisé comme matière première pour le diphénylcarbonate.
Le polycarbonate est obtenu à l’état fondu pur, plutôt qu’en solution, et peut être granulé en produits. Cela fait de cette méthode un procédé de synthèse plus simple que la méthode de polymérisation interfaciale.