Makrolon

Makrolon — это торговая марка линейки поликарбонатных термопластичных материалов, производимых компанией Covestro (ранее — подразделение Bayer MaterialScience). Представляет собой группу высокотехнологичных инженерных пластиков на основе бисфенола А (BPA), отличающихся высокой прочностью, прозрачностью, термостойкостью и ударной вязкостью. Материалы под маркой Makrolon широко применяются в промышленности, строительстве, электронике, автомобилестроении, медицине и производстве товаров народного потребления.

История

Разработка поликарбоната как промышленного материала началась в 1953 году в лабораториях немецкой компании Bayer AG. Первые коммерческие образцы поликарбоната под названием Makrolon были представлены в 1958 году. В 1960-х годах началось массовое производство листовых и гранулированных форм. В 2015 году Bayer выделила подразделение MaterialScience в самостоятельную компанию Covestro, которая и владеет брендом Makrolon в настоящее время. За десятилетия существования марка претерпела несколько модернизаций, включая разработку специальных марок с повышенной стойкостью к ультрафиолету, пониженной горючестью и улучшенной оптической чистотой.

Химический состав и производство

Makrolon представляет собой ароматический поликарбонат — полимер, получаемый в результате реакции поликонденсации бисфенола А (BPA) и фосгена. Процесс производства включает стадии синтеза олигомеров, последующей поликонденсации, грануляции и компаундирования с добавками (стабилизаторами, красителями, наполнителями). В зависимости от марки, в состав могут входить модификаторы, улучшающие текучесть, ударную вязкость или светопропускание. Материал не содержит пластификаторов, что отличает его от многих других термопластов.

Классификация и виды

Линейка Makrolon включает несколько десятков марок, которые классифицируются по областям применения и технологическим свойствам:

• Стандартные марки — общего назначения, используются для литья под давлением и экструзии (например, Makrolon 2405, 2805).
• Высоковязкие марки — для изготовления крупногабаритных изделий и листов (Makrolon 3103).
• Марки с повышенной ударной вязкостью — для изделий, работающих в условиях ударных нагрузок (Makrolon 9415).
• Марки с пониженной горючестью — соответствуют классам V-0, V-1, V-2 по стандарту UL 94; используются в электротехнике и авиации (Makrolon 6555, 6485).
• Марки с улучшенной стойкостью к УФ-излучению — для наружного применения (Makrolon UV).
• Медицинские марки — соответствуют требованиям ISO 10993 и USP Class VI, используются для изготовления медицинских приборов и контейнеров (Makrolon Rx1805).
• Светотехнические марки — с высокой степенью светопропускания (до 89%) и низким уровнем желтизны (Makrolon AL2447).

Физико-механические свойства

Makrolon обладает рядом уникальных характеристик, которые определяют его широкое применение:

• Ударная вязкость — один из самых ударопрочных термопластов (ударная вязкость по Изоду — 600–900 Дж/м, по Шарпи — без разрушения при 23 °C).
• Прозрачность — светопропускание до 89–91% для бесцветных марок, что сопоставимо с кварцевым стеклом.
• Термостойкость — температура стеклования около 147 °C, длительная рабочая температура до 120 °C (для некоторых марок до 140 °C).
• Прочность на разрыв — 60–70 МПа.
• Модуль упругости — 2,3–2,4 ГПа.
• Плотность — 1,20 г/см³.
• Водопоглощение — низкое (менее 0,2% за 24 часа).

Материал устойчив к воздействию слабых кислот, щелочей, масел и спиртов, но разрушается под действием сильных щелочей, хлорированных углеводородов и ароматических растворителей. При длительном воздействии УФ-излучения без специальных стабилизаторов может желтеть и терять прочность.

Применение

Makrolon используется в широком спектре отраслей промышленности:

• Строительство — светопрозрачные кровли, купола, навесы, теплицы, шумозащитные экраны. Листы Makrolon применяются для остекления промышленных зданий, вокзалов, стадионов.
• Автомобилестроение — фары, задние фонари, приборные панели, элементы салона, лобовые стёкла мотоциклов и катеров.
• Электроника и электротехника — корпуса бытовой техники, защитные экраны, изоляторы, элементы разъёмов и выключателей.
• Медицина — контейнеры для диализа, корпуса медицинских приборов, шприцы, катетеры, очки для защиты глаз.
• Оптика — линзы для очков, защитные стёкла для промышленных приборов, светофильтры.
• Упаковка — многоразовая тара, бутылки для воды (в том числе для кулеров), контейнеры для пищевых продуктов.
• Безопасность — пулестойкое остекление, защитные щиты, каски, бронежилеты.

В России Makrolon применяется в строительстве теплиц, при производстве автомобильных фар (например, на заводах «АвтоВАЗ» и «ГАЗ»), а также в медицинской технике.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая ударная прочность (в 200–250 раз прочнее стекла при одинаковой толщине).
• Отличная оптическая прозрачность.
• Широкий диапазон рабочих температур (от –40 до +120 °C).
• Хорошая электроизоляция.
• Возможность переработки методами литья под давлением, экструзии, термоформования.
• Низкая горючесть (самозатухающий материал).

Недостатки:

• Чувствительность к царапинам (требуется нанесение защитных покрытий).
• Разрушение под действием ультрафиолета без стабилизации.
• Высокая стоимость по сравнению с полистиролом или акрилом (ПММА).
• Низкая стойкость к некоторым растворителям и щелочам.
• Склонность к растрескиванию под напряжением при контакте с агрессивными средами.

Экологические аспекты

Makrolon является термопластом, что позволяет его перерабатывать. Вторичная переработка возможна механическим (измельчение и грануляция) или химическим (деполимеризация) способами. Однако в составе материала содержится бисфенол А (BPA), который вызывает споры о безопасности для здоровья. В ряде стран (включая Россию) существуют ограничения на использование BPA в упаковке для детского питания. Компания Covestro разрабатывает марки Makrolon с пониженным содержанием BPA или на основе альтернативных мономеров (например, бисфенол S).

Интересные факты

• Makrolon использовался при производстве прозрачных крыш Олимпийского стадиона в Мюнхене (1972 год).
• Из Makrolon изготовлены защитные стёкла для скафандров NASA (программа «Аполлон»).
• Материал применяется для создания пулестойких окон в бронированных автомобилях президентов и глав государств.
• В 2010-х годах Covestro разработала марку Makrolon RE, содержащую до 50% переработанного поликарбоната.

Источники

1. Covestro AG. Технический каталог «Makrolon — Engineering Plastics». — Leverkusen, 2020.
2. Bayer MaterialScience. Polycarbonates: Makrolon — Product Overview. — 2005.
3. ГОСТ 32651-2014. Пластмассы. Поликарбонаты. Технические условия.
4. «Полимерные материалы» / под ред. В. А. Киммельмана. — М.: Химия, 2008.
5. PlasticsEurope. Polycarbonate (PC) — Material Data Sheet. — 2019.
6. ISO 10993-1:2018. Biological evaluation of medical devices.