Nel 1898 Alfred Einhorn studiò i policarbonati aromatici. Nel 1928 E. I. Carothers della DuPont studia egli stesso il materiale, ma la prima produzione industriale risale al 1953 ad opera di Hermann Schnell presso la Bayer AG Questo policarbonato era basato sul 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (Bisfenolo A). Bayer iniziò la produzione massiva nel 1958 usando il marchio Makrolon. Nel 1973 seguì la General Electric con la produzione del Lexan (SABIC).

I policarbonati di bisfenolo A hanno visto crescere molto il loro utilizzo per le loro particolari proprietà di trasparenza, resistenza termica e meccanica, proprietà elettriche e durezza.

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Le proprietà meccaniche, quali allungamento, carico a rottura, resistenza all’urto e alla flessione, mostrano un rapido aumento con il peso molecolare fino a raggiungere un plateau per valori del peso molecolare intorno ai 22 000, peso per il quale è ancora garantita una buona lavorabilità per estrusione e stampaggio. Di fondamentale importanza ai fini delle applicazioni del policarbonato è la sua elevata tenacità. Il policarbonato è sensibile all’intaglio, con conseguente riduzione della resistenza a fatica. In caso di usura può essere impiegato solo limitatamente.

Il policarbonato di bisfenolo-A presenta un elevato indice di rifrazione (1 584) dovuto al suo carattere aromatico. La trasparenza e l’assenza di colore permettono una permeabilità alla luce dell’89% nello spettro del visibile. Gli UV vengono assorbiti e causano ingiallimento, si utilizzano perciò degli stabilizzatori come i benzotriazoli o delle protezioni applicate sulla superficie esposta agli agenti atmosferici. La trasparenza del policarbonato, unita alle proprietà meccaniche, fa di esso il sostituto naturale del vetro, a differenza del quale è curvabile a freddo.

Il policarbonato presenta una struttura molecolare stericamente impedita, ciò limita la libertà di rotazione attorno ai legami assiali della catena polimerica con conseguente irrigidimento della stessa. Di conseguenza l’impaccamento delle macromolecole risulta difficile, e la cristallizzazione non avviene spontaneamente. Il polimero può cristallizzare attraverso prolungato riscaldamento a temperatura elevata (180 °C per otto giorni) o per stiramento dei film a 186 °C.

I policarbonati altamente cristallini fondono a circa 260 °C e sono meno solubili di quelli amorfi, hanno un’alta capacità di concentrare la luce e sono usati per produrre lenti. Di contro presentano il problema di avere una superficie tenera e graffiabile.

La temperatura di transizione vetrosa è di 150 °C, alta se paragonata a quella di molti altri polimeri, il polistirene presenta ad esempio una T_g di 100 °C. Un elevato valore di T_g è sintomo di stabilità dimensionale come pure di una notevole resistenza alla frattura sotto carico, determina inoltre il valore massimo limite della temperatura di uso del materiale per il mantenimento delle proprietà. Il modulo elastico resta costante anche fino a 130 °C. Esistono però anche dei problemi connessi con tale alta temperatura di transizione vetrosa, problemi legati soprattutto alla lavorabilità. L’estrusione del policarbonato prevede infatti temperature intorno ai 300 °C e ciò richiede macchine e stampi speciali, differenti da quelli utilizzabili per la maggior parte delle materie plastiche.

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