A elevada resistência ao impacto associada à sua transparência tornaram o policarbonato (PC) um dos polímeros de engenharia mais relevantes para o setor de materiais plásticos, sendo empregado muitas vezes como um substituto de materiais como, por exemplo, vidro e outros plásticos.

 

 

Por volta de 1898 um químico alemão observou a formação de um sólido insolúvel e infusível enquanto se esforçava para preparar carbonatos cíclicos. A partir daí, as pesquisas e experimentos continuaram a ser executados por diversos cientistas. Entretanto, apenas em 1953 que laboratórios produziram policarbonato termoplástico linear de alto peso molecular e, cerca de sete anos mais tarde, foi iniciada sua produção comercial.

 

O policarbonato apresenta maior índice de resistência ao impacto do que qualquer outro plástico rígido e transparente (é considerado virtualmente inquebrável). É bom isolante térmico e elétrico. Em alguns casos, seu índice de transmitância na versão transparente pode superar o de alguns vidros, além de poder ser fornecido em cores (translúcidas ou opacas).

 

H. Wiebeck e J. Harada, autores do livro Plásticos de Engenharia: tecnologia e aplicações, exploram a respeito da história desse polímero, bem como aspectos referentes às suas principais características, tais como precisão dimensional, altos índices de transparência, boa tenacidade e elevada resistência ao impacto, além da facilidade de processamento de um material termoplástico, as quais são um ponto-chave para seu emprego na indústria.

 

O método mais comum para sua moldagem é o processo de injeção, no qual é facilmente moldado quando submetido a níveis adequados de temperatura e pressão. Nesse processo são produzidas peças técnicas que contenham designs complexos e/ou que necessitem de estabilidade dimensional e produção em grande escala. Como se trata de um plástico de baixa fluidez, recomenda-se uma espessura de parede não muito fina.

 

Além da injeção, esse material é fortemente empregado na manufatura de peças produzidas por sopro e por extrusão. É possível ainda utilizá-lo na extrusão de semiacabados voltados para cortes, usinagem, colagens, soldagem e até metalização, a fim de se criarem componentes específicos para projetos de substituição ou criação de peças. Mais recentemente, o PC também passou a ser empregado na manufatura de componentes fabricados por impressão 3D, em equipamentos por FDM que utilizam filamentos como matéria-prima.

 

Os grupos carbonatos deste polímero são sensíveis à hidrólise (degradação por presença de umidade a altas temperaturas) e, como estão ligados à cadeia principal (veja mais no box “A ciência do material”), podem provocar a degradação do material. Por esse motivo, é recomendado que o PC passe por secagem antes de ser processado.

 

O policarbonato é disponibilizado em diversos grades, em versões com diferentes índices de desempenho mecânico e sob exposição ao fogo, de características ópticas, com fibras ou cargas e, até mesmo, voltado à fabricação de espumas. Além disso, como o material apresenta boa compatibilidade com determinados polímeros, é amplamente utilizado em compostos e blendas, como PC/ABS, PC/PET, PC/PMMA, entre outras.

 

Embora o PC possua alta resistência ao impacto, apresenta baixa resistência à abrasão e é facilmente sulcado (riscado). Para certas aplicações, tais como lentes de farol automotivo e de óculos, por exemplo, é necessária a aplicação de um revestimento. Sua resistência química é moderada. Outras desvantagens são sua degradação após exposição prolongada à água quente e a tendência ao amarelecimento sob longa exposição aos raios UV, o que felizmente pode ser resolvido por meio do uso de aditivos.

 

Existem pesquisas que indicam que o PC seja possivelmente tóxico devido à migração de BPA (veja mais no box “A ciência do material”) para alimentos, por conta da degradação do material em contato com água quente. Entretanto, diversas agências e laboratórios de pesquisa estudam o potencial de migração e de toxicidade desse monômero, e mostram que ele é tão baixo que não representa risco conhecido à saúde humana. Eles reconheceram, por fim, o uso seguro de PC em aplicações para contato com alimentos.

 

As aplicações mais icônicas do PC são os discos de CD’s ou DVD’s, lentes de farol automotivo, janelas de avião, laminados à prova de balas (“vidros” blindados), óculos de proteção, galões de 20 L para água mineral e mamadeiras. Além dessas, diversas outras aplicações também utilizam o policarbonato, tais como peças para eletrodomésticos (por exemplo, em condensadores de ar, máquinas de café, copos de processador e liquidificador, micro-ondas, batedeiras, lava-roupas, lava-louças, ferros de passar e secadores de cabelo), componentes elétricos (disjuntores, interruptores, plugues, envólucros de baterias etc.), componentes internos e periféricos de smartphones, itens de iluminação, filmes plásticos, embalagens à prova de roubo, chapas alveolares, chapas para estufas e coberturas, telhas, móveis transparentes, viseiras de capacete, defletor para motocicletas, peças para aeronaves, cobertura de cockpit de avião a jato, escudos policiais e instrumentos cirúrgicos.

 

 

O PC possui todas as vantagens de um termoplástico, inclusive a possibilidade de ser totalmente reaproveitado pelo método de reciclagem mecânica (desde que seja desumidificado), e é categorizado pelo símbolo “♹” (sete) na simbologia da ABNT para reciclagem, devendo ser descartado nas lixeiras de cor vermelha. Confira os fabricantes e fornecedores desse polímero em nosso Guia de Resinas Termoplásticas. Para saber mais, consulte a seção de Literatura em nosso site www.arandanet.com.br/revista/pi.


 

A ciência do material

 

O policarbonato recebe esse nome por se tratar de um polímero que contém o grupo carbonato (C=O)   O ) . Os processos mais conhecidos para a obtenção do PC são o intercâmbio de ésteres e a fosgenação. Este último é o mais utilizado na indústria por resultar em um PC com intervalos mais amplos de massa molar. Ambos utilizam o bisfenol-A (BPA) (difenilol propano) como um de seus precursores. Atualmente, diversas metodologias são utilizadas na produção do PC, dentre elas, algumas a partir de fontes renováveis e que não utilizam BPA.

 

A presença dos anéis benzênicos na cadeia é responsável pela rigidez do material e também torna seu empacotamento mais difícil, resultando em um material amorfo, transparente e com baixa contração volumétrica. Apesar dessa rigidez intrínseca, os outros grupos presentes na estrutura possuem mobilidade interna suficiente para absorver a tensão aplicada, a temperatura ambiente e dissipar a energia de impacto.


 

Propriedades típicas*

Nome e sigla: policarbonato (PC) – [en. polycarbonate]

Classificação: polímero de engenharia

Origem: sintético (policondensação)

Fórmula química: (C16H14O3)n

Comportamento mecânico: termoplástico

Organização molecular: amorfo

Densidade (sólido): 1,2 g/cm³

Contração volumétrica: 0,8 %

Temperatura de transição vítrea (Tg): 150 °C

Temperatura de escoamento: 270 °C

Temperatura de processamento: de 290 a 320 °C, dependendo do processo

Temperatura de uso contínuo: 130 °C

Secagem: recomenda-se 120 °C, durante 3 a 4 horas


 

*Os dados atribuídos às propriedades do polímero são valores médios obtidos na literatura e junto a fornecedores de materiais.



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