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{{Infobox Polymer
|Strukturformel = [[Datei:Polycarbonate.svg|hochkant=1.0|Allgemeine Struktur von Polycarbonaten. R steht für den „Rest“ der zur Synthese eingesetzten Dihydroxyverbindung.]]
|Polymertyp = 1
|CAS = {{CASRN|25037-45-0|Q90615435}}
|Andere Namen = * PC
* 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan-Polycarbonat
* Bisphenol-A-Polycarbonat
|Polymerart = Thermoplast
|Bausteine = [[Kohlensäureester]]
|Summenformel = C16H14O3
|Molare Masse = 254,17 g·[[mol]]−1
|Aggregat = fest
|Dichte = ca. 1,20 g·cm−3<ref name="Domininghaus2012">Hans Domininghaus (Hrsg.): ''Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften''. 8. Auflage, Springer-Verlag Heidelberg 2012, S. 714ff.</ref>
|Glastemperatur = ca. 148 °C<ref name="Domininghaus2012"/>
|Härte = R122 (Rockwell, ISO 2039)<ref name="Domininghaus2012"/>
|Schlagzähigkeit = 60 kJ m−2 (Kerbschlagzähigkeit Charpy, ISO 179/eA)<ref name="Domininghaus2012"/>
|Elastizitätsmodul = 2400 MPa<ref name="Domininghaus2012"/>
|Wasseraufnahme = 0,12 (23 °C/59 % r.F./24 h)<ref name="Domininghaus2012"/>
|Bruchdehnung = 120 %<ref name="Domininghaus2012"/>
|Wärmeformbeständigkeit = 125 °C (HDT A, ISO 75)<ref name="Domininghaus2012"/>
|Wärmeleitfähigkeit = 0,20 W m−1 K−1<ref name="Domininghaus2012"/>
|Thermischer Ausdehnungskoeffizient = 65·10−6 K−1 (DIN 53328)<ref name="kksdb">{{Internetquelle |url=https://www.koenig-kunststoffe.de/produkte/pc/technisches-datenblatt-pc.pdf |titel=TECHNISCHES DATENBLATT PC – Polycarbonat |abruf=2022-09-14 |sprache=de |archiv-url=https://web.archive.org/web/20220914091055/https://www.koenig-kunststoffe.de/produkte/pc/technisches-datenblatt-pc.pdf |archiv-datum=2022-09-14}}</ref>
|Quelle GHS-Kz = NV
|GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|/}}
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|Quelle P =
}}
'''Polycarbonate''' ([[Kurzzeichen (Kunststoff)|Kurzzeichen]] '''PC''') sind [[Thermoplast|thermoplastische]] [[Kunststoff]]e. Sie sind formal [[Polyester]] der [[Kohlensäure]]. Polycarbonate können durch [[Polykondensation]] von [[Phosgen]] mit [[Diole]]n oder durch [[ringöffnende Polymerisation]] von cyclischen Carbonaten hergestellt werden. Praktische Bedeutung haben sie zur Synthese aromatischer Bishydroxyverbindungen, wie beispielsweise [[Bisphenol A]], woraus das sogenannte ''Bisphenol A-Polycarbonat'' als wichtigster Vertreter der Polycarbonate synthetisiert wird. Als Alternative zu Phosgen kann auch eine [[Umesterung]] mit [[Kohlensäureester|Kohlensäurediestern]] stattfinden.<ref name="roempp">{{RömppOnline|ID=RD-16-03130|Name=Polycarbonate|Abruf=2014-06-12}}</ref> Der [[Recycling-Code]] für Polycarbonate ist 07 (Andere Kunststoffe).

== Geschichte {{Anker|Makrolon}} {{Anker|Lexan}} ==
Obwohl bereits 1898 [[Alfred Einhorn]] aromatische Polycarbonate entdeckte, wurde das erste industriell relevante Polycarbonat erst 1953 von [[Hermann Schnell]] bei der [[Bayer AG]] entwickelt.<ref name="Domininghaus2012"/> Dieses basierte auf 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan ([[Bisphenol A]]). Bayer begann 1958 mit der großtechnischen Produktion unter dem Handelsnamen ''Makrolon''. Später wurde diese Markenbezeichnung von Bayer auch auf andere Polycarbonate ausgedehnt. 1973 folgte [[General Electric]] mit der großtechnischen Produktion unter dem Handelsnamen ''Lexan'' (heute gehört sie dem Hersteller [[Saudi Basic Industries Corporation|SABIC]]).<ref name="Domininghaus2012"/>

== Synthese ==
Die weitestverbreiteten Polycarbonate sind jene, welche [[Bisphenol A]] als Dihydroxykomponente und [[Phosgen]] verwenden.

:[[Datei:Polycarbonatsynthese.svg|700px|Darstellung von Polycarbonaten aus Bisphenol A als Diolkomponente und Phosgen]]

Die Herstellung geschieht über Grenzflächenkondensation. Die wässrige Phase besteht aus Natronlauge, in der sich Bisphenol A als Natriumsalz löst. In die organische Phase aus beispielsweise [[Dichlormethan]] wird das gasförmige Phosgen eingeleitet. Als Katalysatoren wirken tertiäre [[Amine]]; die Reaktion setzt bereits bei Raumtemperatur ein. Chlorwasserstoff wird unmittelbar mit der Natronlauge zu Natriumchlorid umgesetzt.<ref name="KunstChemIng">[[Wolfgang Kaiser (Chemiker)|Wolfgang Kaiser]]: ''Kunststoffchemie für Ingenieure.'' 3. Auflage. Carl Hanser, München 2011, S. 331 ff.</ref>

Alternativ können Polycarbonate über Umesterung mit [[Kohlensäurediphenylester|Diphenylcarbonat]] hergestellt werden. Bei dieser Schmelzkondensation verläuft die Reaktion unter Schutzgas bei niedrigem Druck, das Reaktionsprodukt [[Phenol]] wird durch den Unterdruck aus der Reaktionsmasse entfernt:<ref name="KunstChemIng" />

:[[Datei:Polycarbonat-Syn-Diphenylcarbonat.svg|550px|Darstellung von Polycarbonaten aus Bisphenol A mit Diphenylcarbonat]]

Die Reaktion wird bei 180 bis 220 °C begonnen, als Katalysatoren dienen Basen. Bei bis zu 300 °C und Unterdruck wird die Polykondensation abgeschlossen.

=== Varianten ===
Anstatt Bisphenol A werden auch folgende Hydroxyverbindungen eingesetzt:

:{| class="wikitable" style="text-align:center; font-size:90%"
|-
| [[Datei:Bisphenol S.svg|200px]] [[Bisphenol S]]
| [[Datei:Thiodiphenol.svg|220px]] Dihydroxydiphenylsulfid
| rowspan="2" | [[Datei:THPE.svg|160px]] 1,1,1-Tris(4-hydroxyphenyl)-ethan (THPE)
|-
| [[Datei:Tetramethylbisphenol A.svg|220px]] Tetramethylbisphenol A
| [[Datei:BPTMC.svg|210px]] 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)- 3,3,5-trimethylcyclohexan (BPTMC)
|}

Durch Verwendung von Gemischen obiger Komponenten können Eigenschaften des entstehenden Polycarbonats z. T. stufenlos variiert werden. Cokondensate aus Bisphenol A und BPTMC führen zu hochtransparenten, wärmeformbeständigen Kunststoffen. THPE erlaubt den Einbau von Kettenverzweigungen, die die [[Strukturviskosität]] bei der Verarbeitung des Materials (beispielsweise bei der [[Extrusion (Verfahrenstechnik)|Extrusion]]) positiv beeinflussen. Dihydroxydiphenylsulfid führt zu einem hohen [[Brechungsindex]] des Kunststoffs, was für die Herstellung von optischen Linsen vorteilhaft ist.

Eine andere Syntheseroute kommt beim Duroplast [[Polyallyldiglycolcarbonat]] zum Einsatz, dort ist bereits das Monomer ein Carbonat, und wird radikalisch polymerisiert.

== Eigenschaften ==
Polycarbonate weisen in der Regel einen [[Kristallit]]anteil von weniger als 5 % auf und gelten daher als [[amorph]]. Sie zeichnen sich durch hohe [[Festigkeit]], [[Schlagzähigkeit]], [[Steifigkeit]] und [[Härte]] aus. Außerdem sind Polycarbonate gute [[Nichtleiter|Isolatoren]] gegen elektrische Spannung.<ref name="roempp" />

Polycarbonate sind entflammbar, die Flamme erlischt jedoch nach Entfernen der Zündquelle. Polycarbonat erfüllt die Anforderungen der [[Brandverhalten|Baustoffklasse]] B2 nach DIN 4102. In Schichtdicken zwischen 1 und 6 mm ist es im Falle von Innenanwendungen in die Baustoffklasse B1, „schwer entflammbar“ eingestuft. Auch die Anforderungen an das Brandverhalten von PC-Fahrzeugscheiben gemäß Zulassungsrichtlinien wie TA29 (national), ECE43 oder ANSI Z26.1 (USA) werden erfüllt.

Der wasserklare Kunststoff zeichnet sich durch Glas-ähnliche Licht-[[Transmissionsgrad]]e (88 % bei 3 mm Dicke nach DIN 5036-1) und [[Brechungsindex|Brechungsindizes]] (1,59 nach ISO 489-A) aus.

Polycarbonat ist empfindlich gegenüber [[UV-Licht]] im Wellenlängen-Bereich um 340 nm. Bestrahlung mit Licht dieser Wellenlänge, u. a. durch Einsatz unter freiem Himmel, führt ohne Schutzbeschichtung zu Brüchen und Umlagerungen im Polymermolekül, die das Material mit der Zeit verspröden und vergilben lassen.

Die maximale Gebrauchstemperatur liegt bei 125 °C, kurzzeitig bis zu 135 °C. Die [[Glasübergangstemperatur]] ist 148 °C. Wie alle amorphen Kunststoffe hat Polycarbonat keinen Schmelzpunkt.

=== Chemikalienbeständigkeit ===

Polycarbonate haben eine Beständigkeit gegenüber<ref name="Domininghaus2012"/><ref name=roempp />:
* Wasser,
* Alkoholen (mit der Ausnahme von Methanol),
* Fetten,
* Ölen,
* Glycol,
* verdünnte Säuren,
* verdünnte Basen,
* vielen Mineralsäuren und
* wässrigen Lösungen von neutralen Salzen und Oxidationsmitteln.

Keine Beständigkeit haben sie gegen<ref name="Domininghaus2012"/><ref name=roempp />:
* [[Benzol]],
* [[Toluol]],
* [[Xylol]],
* chlorierte [[Kohlenwasserstoffe]]n,
* [[Methanol]],
* starke Säuren,
* starke Laugen,
* alkalische wässrige Lösungen,
* Amine und
* Ammoniak.

Außerdem führt das längere Wirken von heißem Wasser zur [[Hydrolyse]].<ref name="Domininghaus2012"/>

Zu den spannungsrissauslösenden Medien für Polycarbonat zählen<ref name="Domininghaus2012"/>:
* [[Aceton]],
* [[Ether]],
* [[Anilin]],
* [[Ester]],
* [[Kaliumhydroxid]],
* [[Ketone]],
* Kohlenwasserstoffe,
* Methanol,
* [[Natriumhydroxid]],
* chlorhaltige Quellmittel,
* [[Terpentin]] und
* Tetrachlorkohlenstoff.

== Anwendungen ==
[[Datei:Interference-colors.jpg|mini|CD-Rohling aus Polycarbonat]]

Polycarbonate sind transparent und farblos. Sie können jedoch eingefärbt werden.

Polycarbonat ist verhältnismäßig teuer. Es wird daher fast nur dort eingesetzt, wo andere Kunststoffe zu weich, zu zerbrechlich, zu kratzempfindlich, zu wenig formstabil oder nicht transparent genug sind. Darüber hinaus wird Polycarbonat als transparenter Kunststoff wie auch [[Polymethylmethacrylat]] (PMMA) oder [[Styrol-Acrylnitril]] (SAN) häufig als Glas-Alternative eingesetzt. Im Vergleich zum spröden Glas ist Polycarbonat leichter und deutlich schlagfester. Außerdem besteht bei moderaten Aufprallenergien bzw. Geschwindigkeiten keine Gefahr durch Splitterbildung.

Die Anwendbarkeit als transparente Glas-Alternative kann durch die geringere Abriebbeständigkeit des Polycarbonats eingeschränkt sein. Im Taber-Test nach ASTM D1044 (DIN 52347 bzw. ISO 15082 für Kunststoff-Verglasung) erreicht der Kunststoff nach 100 Zyklen lediglich ∆Haze-Werte um 30 %, d. h., er trübt durch Kontakt mit abrasiven Medien wie z. B. Flugsand deutlich ein. Dieses Manko kann durch Beschichtungen, etwa auf Basis von Polysiloxanen, Polyepoxiden oder Polyurethanacrylaten, ausgeglichen werden. Bereits Polysiloxan-Lackschichten von 5 bis 8 µm Dicke können Polycarbonat-Halbzeuge oder -Werkstücke mit einer glasähnlich-harten Oberfläche (∆Haze nach 100 Zyklen < 4 %) ausstatten.

Mittels geeigneter Lacke lässt sich auch die Chemikalien- und UV-Beständigkeit des Werkstoffs deutlich erhöhen.<ref>Korinna Brammer et al.: (Glas)klare Sache. In: Kunststoffe, Heft 8/2006, S. 84–87.</ref> Spezialisierte Beschichtungen können Polycarbonate darüber hinaus mit selbstreinigenden oder wasserabweisenden Oberflächen ausstatten. Auch die Ableitung statischer Elektrizität ist möglich, die Polycarbonat-Scheiben den Einsatz etwa als Maschinenabdeckung in explosionsgeschützten Bereichen erlauben.

Im Verbund mit transparenten thermoplastischen [[Polyurethane]]n (TPU) lassen sich aus Polycarbonat leichte, UV-beständige Verbundsicherheits-Verscheibungen fertigen, die auch im Blick auf das wichtige Head Injury Criterion (HIC) nach DIN 52310 gut abschneiden. Der von der TA29 bzw. ECE 43 (Richtlinie für Fahrzeugverscheibungen) geforderte Grenzwert HIC < 1000 wird von diesen Verbundsicherheitsscheiben unterschritten.

Polycarbonate werden unter anderem eingesetzt zur Herstellung von:
* [[Compact Disc|CDs]], [[DVD]]s und [[Blu-ray Disc]]s
* [[Brillenglas|Brillengläsern]] und optischen [[Linse (Optik)|Linsen]]
* Abschlussscheiben (Streuscheiben) von [[Autoscheinwerfer]]n
* Fenstern von [[Strahlflugzeug]]en
* [[Koffer]]n
* [[Einbruchhemmung|einbruchhemmender]] Verglasung
* [[Unterwassergehäuse]]n für Kameras
* Hinterseitenabdeckungen von [[Mobiltelefon]]en (meist [[Smartphone]]s) und [[Tabletcomputer]]n
* Verscheibungen von [[Wintergarten|Wintergärten]] und [[Gewächshaus|Gewächshäusern]]
* Verkleidungen avantgardistischer Bauwerke<ref>{{Internetquelle |url=https://www.dezeen.com/tag/polycarbonate/ |titel=De Zeen: Polycarbonate |abruf=2020-03-27}}</ref>
* [[Solarmodul]]e
* [[Schutzhelm]]en und [[Visier (Helm)|Visieren]]
* [[Camping]]geschirr
* wegen guter [[Biokompatibilität]] bei einer Vielzahl medizinischer Einmalprodukte
* Mikrofasern mit dem elektrostatischen Sprühverfahren<ref>Walter Loy: Chemiefasern für technische Textilprodukte. 2., grundlegende überarbeitet und erweiterte Auflage. Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 2008, ISBN 978-3-86641-197-5, S. 258.</ref>

Der Weltverbrauch an Polycarbonat lag im Jahr 2009 bei etwa 3 Millionen Tonnen, was etwa einem Wert von 6 Mrd. € entsprach.<ref> Dietrich Braun: Kleine Geschichte der Kunststoffe, 2. Auflage. Carl Hanser Verlag, München 2017, ISBN 978-3-446-44832-2, S. 290.</ref>

== Verarbeitung ==
Polycarbonate lassen sich mit allen für [[Thermoplaste]] üblichen Verfahren verarbeiten. Beim [[Spritzgießen]] wird wegen der hohen [[Viskosität]] der Schmelze ein hoher Spritzdruck benötigt. Die Verarbeitungstemperaturen liegen zwischen 280 und 320 °C und beim [[Extrusion (Verfahrenstechnik)|Extrudieren]] zwischen 240 und 280 °C. Vor der Verarbeitung muss allerdings die Restfeuchte durch [[Trocknung]] (4 bis 24 Stunden bei 120 °C) auf unter 0,01 Prozent gebracht werden. Die Verarbeitungsschwindung von Polycarbonat liegt bei 0,6 bis 0,8 Prozent. Polycarbonat weist so gut wie keine Nachschwindung auf. Es lässt sich mit [[Lösungsmittel]]n wie beispielsweise [[Dichlormethan]] und Reaktionsharzklebstoffen kleben und ist ultraschall- und hochfrequenzschweißbar.

== Sicherheitshinweise ==
Amerikanischen und japanischen Untersuchungen zufolge kann aus bestimmten Polycarbonaten, für deren Herstellung das Monomer [[Bisphenol A]] verwendet wurde, dieses bei Erhitzung wieder freigesetzt werden. Bisphenol A steht im Verdacht, [[Bisphenol A#Studien zu gesundheitlichen Gefahren|erhebliche gesundheitliche Schädigungen]] hervorrufen zu können.<ref>{{Webarchiv|url=http://www.bisphenol-a.org/human/polyplastics.html |wayback=20160519224614 |text=Polycarbonate Plastics and Bisphenol A Release}}.</ref> In der EU ist deshalb der Einsatz von Polycarbonat, das Bisphenol A enthält, beispielsweise als Material für Babyflaschen, verboten.<ref>EU-Koordination Deutscher Naturschutzring (DNR): {{Webarchiv|url=http://www.eu-koordination.de/umweltnews/news/chemie/580-eu-weites-verbot-fuer-bisphenol-a-in-babyflaschen-ab-juni-2011 |wayback=20110901173236 |text=''EU-weites Verbot für Bisphenol A in Babyflaschen ab Juni 2011.''}} Meldung vom 26. November 2010.</ref><ref>Europäische Kommission: [https://europa.eu/rapid/press-release_IP-11-664_de.htm?locale=de ''Bisphenol A: EU-Verbot von Säuglingsflaschen tritt morgen in Kraft'']. Pressemitteilung vom 31. Mai 2011.</ref> Die seither verwendeten Ersatzstoffe [[Bisphenol S]], [[Bisphenol F]] und Bisphenol HPF haben laut des Ausschusses für Risikobewertung (RAC) der [[Europäische Chemikalienagentur|Europäischen Chemikalienagentur]] (ECHA) jedoch die gleichen gesundheitsschädigenden Nebenwirkungen wie BPA.<ref>{{Internetquelle |url=https://echa.europa.eu/de/news-and-events/news-alerts/all-news/-/asset_publisher/yhAseXkvBI2u/content/bpa-being-replaced-by-bps-in-thermal-paper-echa-survey-finds?recipientid=lead-9dc45e64dc3be81180fd005056952b31-e33c42737608483a916fc8370db125a6&esid=8476ef3d-695e-e811-80fe-005056952b31&urlid=0 |titel=All news - ECHA |sprache=de-DE |abruf=2025-01-15}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=CHEM Trust |url=https://www.lobbyregister.bundestag.de/informationen-und-hilfe/hinweise-zum-urheberrecht?documentUrl=/media/e5/f0/365847/Stellungnahme-Gutachten-SG2410030002.pdf |titel=Von BPA bis BPZ - eine toxische Buchstabensuppe? |werk=Lobbyregister des Deutschen Bundestags |abruf=2025-01-15}}</ref>

== Recycling ==
[[Datei:Plastic-recyc-07.svg|mini|hochkant=0.5|[[Recycling-Code]] für Polycarbonate 07 (Andere Kunststoffe)]]
Der [[Recycling-Code]] für Polycarbonate ist 07.

== Trivia ==
Die 180 Fenster des Brüsseler [[Atomium]]s bestehen seit der Restaurierung im Jahr 2006 aus beschichtetem Polycarbonat.

Das Dach des [[Olympiastadion Athen|Olympiastadions Athen]] besteht aus rund 25.000 Quadratmetern Polycarbonat-Platten, die in einem Unternehmen in [[Geesthacht]] (bei Hamburg) zuvor mit einer UV-beständigen Lackschicht versehen wurden.
[[Datei:Lamy 2000 fountain pen-1.jpg|mini|Lamy 2000 mit einem Gehäuse aus Makrolon. ]]
Als Klassiker des deutschen Designs gilt der Füllfederhalter Lamy 2000 der von [[Gerd A. Müller]] gestaltet wurde. Für einen Füller war die Wahl des Werkstoffes Makrolon ungewöhnlich.

[[Datei:The new Steiner Military 8x30 R binoculars MOD 45158980.jpg|mini|Bundeswehrfernglas der Marke Steiner mit Makrolon-Gehäuse]]
Die [[Bundeswehr]] verwendete ab 1965 Ferngläser des Typs Fero-D 12 der Marke [[Steiner-Optik]]. Diese Ferngläser hatten ein Gehäuse aus Makrolon und waren aus diesem Grund deutlich leichter als die Ferngläser mit einem Metallkorpus.<ref>Hans T. Seeger: ''Militärische Ferngläser und Fernrohre in Heer, Luftwaffe und Marine''. Hamburg, 1996, ISBN 3000004572. Zitiert nach [https://www.holgermerlitz.de/zeiss8x30.html ''Review: Zeiss Dienstglas 8x30 vs. Hensoldt DF 8x30 vs. Steiner Fero-D 12 ''], abgerufen am 27. August 2011</ref>

Der [[Lamborghini Gallardo Superleggera]] hat u. a. ein Rückfenster und eine Motorraumabdeckung aus abriebfest beschichtetem, UV-beständigem Polycarbonat. Die Bauteile entstehen durch Warmumformung und [[Computerized Numerical Control|CNC]]-Fräsen von Polycarbonat-Halbzeugen. Grund für die Material-Wahl war unter anderem das im Vergleich zu Glas geringere Gewicht des Werkstoffs. Dies spart Gewicht (und damit Treibstoff) und verlagert den Schwerpunkt des Wagens etwas nach unten (je tiefer der Schwerpunkt eines Fahrzeugs, desto besser liegt es auf der Straße). Bei zivilen Automobilen ist laut Autoverscheibungs-Norm ECE R43 hinter der B-Säule eine maximale Trübungszunahme (ΔHaze) von 10 % nach 500 Zyklen des Taber-Tests zulässig. Diese Werte werden von [[Polysiloxan]]-beschichtetem Polycarbonat gut erreicht.

Der [[Grevenbroich]]er Künstler Matthias Hintz fertigt Skulpturen aus Polycarbonat. Dazu fügt er bis zu 20.000 CDs mit einem Heißluftfön zusammen.<ref>Stefan Albus: ''[https://www.hintz-kunst.de/de/wp-content/uploads/2011/04/Hintz-K-Zeitung-16_2012.pdf Polycarbonat – der Marmor von morgen?]'' In: K-Zeitung, Heft 16/2012, S. 25–26.</ref>

== Weblinks ==
{{Commonscat}}
* [https://materialarchiv.ch/de/ma:material_20/polycarbonat/ Material Archiv: Polycarbonat (PC)] – Umfangreiche Materialinformationen und Bilder

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Polymergruppe|Polycarbonat (PC)]]
[[Kategorie:Thermoplast]]
[[Kategorie:Kohlensäurediester| Polycarbonate]]
[[Kategorie:Isolierstoff]]
[[Kategorie:Polycarbonat| ]]

Polycarbonate - Versionsgeschichte

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