Polycarbonate – Tableau des matériaux – Applications – Prix

À propos du polycarbonate

Le polycarbonate (PC) est un polymère thermoplastique qui contient des groupes carbonate dans ses structures chimiques. Il s’agit d’un thermoplastique technique amorphe, limpide et incolore, qui se distingue par sa haute résistance aux chocs (qui reste élevée jusqu’à -40°C). Un inconvénient comprend la nécessité d’un séchage et d’un traitement à température élevée. Le PC a une résistance chimique limitée à de nombreux solvants aromatiques, y compris le benzène, le toluène et le xylène et a une faiblesse aux encoches. 

Résumé

Nom	Polycarbonate
Phase à STP	solide
Densité	1200kg/m3
Résistance à la traction ultime	60 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	2,3 GPa
Dureté Brinell	80 BHN
Point de fusion	297 °C
Conductivité thermique	0,2 W/mK
Capacité thermique	1200 J/g·K
Prix	2,2 $/kg

Composition du polycarbonate

Le polycarbonate (PC) est un polymère thermoplastique qui contient des groupes carbonate dans ses structures chimiques. Un ester carbonate est un ester d’acide carbonique. La structure du PC, avec ses structures carbonate et bisphénolique, possède de nombreuses caractéristiques qui favorisent ses propriétés distinguées. La rigidité de la molécule explique les propriétés mécaniques fortes, les températures de déviation thermique élevées et la stabilité dimensionnelle élevée à des températures élevées. 

Applications du polycarbonate

Le polycarbonate est principalement utilisé pour les applications électroniques qui capitalisent sur ses caractéristiques de sécurité collectives. Étant un bon isolant électrique et ayant des propriétés résistantes à la chaleur et ignifuges, il est utilisé dans divers produits associés au matériel électrique et de télécommunications. Une application majeure du polycarbonate est la production de disques compacts, de DVD et de disques Blu-ray. Les applications où le PC est mélangé à l’ABS augmentent la température de déformation thermique de l’ABS et améliorent la résistance aux chocs à basse température du PC. La facilité de traitement favorable et l’amélioration de l’économie rendent les mélanges PC/ABS bien adaptés aux applications de boîtier électronique à paroi mince telles que les ordinateurs portables. Le PC seul est largement utilisé comme boîtiers d’aspirateur, boîtiers d’appareils électroménagers et outils électriques. Ce sont des applications où la haute résistance aux chocs du PC, la résistance à la chaleur, la durabilité et la finition de haute qualité justifient ses dépenses. Il est également utilisé dans les casques de sécurité, les boucliers anti-émeute, les auvents d’avion, les boîtiers de lentilles de feux de circulation et les boîtiers de batterie automobile. 

Propriétés mécaniques du polycarbonate

Résistance du polycarbonate

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du polycarbonate

La résistance à la traction ultime du polycarbonate est de 60 MPa.

Limite d’élasticité du polycarbonate

La limite d’élasticité du polycarbonate  est N/A.

Module d’élasticité du polycarbonate

Le module d’élasticité de Young du polycarbonate est de 2,3 GPa.

Dureté du polycarbonate

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell du polycarbonate est d’environ 80 BHN (converti).

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques du polycarbonate

Polycarbonate – Point de fusion

Le point de fusion du polycarbonate est de 297 °C .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Polycarbonate – Conductivité thermique

La conductivité thermique du polycarbonate est de 0,2 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Polycarbonate – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique du polycarbonate est de 1200 J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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