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폴리카보네이트

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목차

1. 개요

폴리카보네이트는 비스페놀 A와 포스젠 또는 디페닐카보네이트를 원료로 하여 제조되는 열가소성 플라스틱의 일종이다. 높은 내열성, 내충격성, 광학적 특성을 가지며, 일반 플라스틱과 엔지니어링 플라스틱의 중간 위치를 차지한다. 제조 방법으로는 포스젠을 이용한 계면 중합법과 디페닐카보네이트를 이용한 에스터 교환법이 있다. 폴리카보네이트는 젖병, 안경 렌즈, 자동차 부품, 건축 자재 등 다양한 분야에서 활용되며, CD, DVD, 블루레이 디스크와 같은 광학 매체의 기판으로도 사용된다. 하지만, 폴리카보네이트는 알칼리성 세제나 용제에 약하고, 고온 다습한 환경에서 가수 분해될 수 있으며, 자외선에 의해 열화될 수 있다는 단점이 있다. 또한, 폴리카보네이트 용기의 식품 보관 시 비스페놀 A(BPA)의 용출 문제가 발생할 수 있다. 폴리카보네이트는 1898년 알프레드 아인혼에 의해 처음 발견되었고, 1953년 헤르만 슈넬과 다니엘 폭스에 의해 상업화되었다.

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폴리카보네이트 - [화학 물질]에 관한 문서
개요
비스페놀 A로 만든 폴리카보네이트의 반복 화학 구조 단위
비스페놀 A로 만든 폴리카보네이트의 반복 화학 구조 단위
폴리카보네이트의 투과 스펙트럼
폴리카보네이트의 투과 스펙트럼
물리적 특성
밀도1.20–1.22 g/cm³
아베 수34.0
굴절률1.584–1.586
인화성HB-V2
제한 산소 지수25–29%
물 흡수율 (평형)0.16–0.35%
물 흡수율 (24시간)0.1%
자외선 저항공정
영률2.0–2.4 GPa
인장 강도55–75 MPa
압축 강도>80 MPa
연신율80–150%
푸아송 비0.37
로크웰 경도M70
아이조드 충격 강도600–850 J/m
노치 시험20–35 kJ/m²
내마모성 (ASTM D1044)10–15 mg/1000 회전
마찰 계수0.31
음속2270 m/s
유리 전이 온도147 °C
비카트 연화점 (50 N)145–150 °C
열 변형 온도 (0.45 MPa)140 °C
열 변형 온도 (1.8 MPa)128–138 °C
상한 작동 온도115–130 °C
하한 작동 온도-40 °C
선형 팽창 계수65–70 × 10⁻⁶/K
비열1.2–1.3 kJ/(kg·K)
열전도율 (23 °C)0.19–0.22 W/(m·K)
열 확산율 (25 °C)0.144 mm²/s
유전 상수 (1 MHz)2.9
유전율 (1 MHz)2.568 × 10⁻¹¹ F/m
상대 투자율 (1 MHz)0.866(2)
투자율 (1 MHz)1.089(2) μN/A²
절연 파괴 강도15–67 kV/mm
손실 계수 (1 MHz)0.01
표면 저항10¹⁵ Ω/sq
체적 저항10¹²–10¹⁴ Ω·m
화학적 저항성
산 (농축)불량
산 (희석)양호
알코올양호
알칼리양호 - 불량
방향족 탄화수소불량
그리스/오일양호 - 공정
할로겐화 알칸양호 - 불량
할로겐불량
케톤불량
기체 투과성 (20 °C)
질소10–25 cm³·mm/(m²·day·bar)
산소70–130 cm³·mm/(m²·day·bar)
이산화탄소400–800 cm³·mm/(m²·day·bar)
수증기 (85%–0% RH 구배)1–2 g·mm/(m²·day)
기타 정보
가격2.6–2.8 €/kg

2. 제조법

폴리카보네이트는 주로 비스페놀 A(BPA)와 포스젠(염화카르보닐)을 반응시키는 계면 중축합 방법, 또는 BPA와 디페닐카보네이트를 반응시키는 에스테르 교환 중합 방법으로 생산된다. 포스젠법은 계면 중축합을 통해, 에스테르 교환법은 에스터교환반응을 통해 폴리머를 합성한다.

일본에서는 미쓰비시 가스화학이 1971년에 폴리카보네이트 양산화를 시작했다.[45] 가시마 공장(이바라키현 카미스시)에서 연간 120000ton, 태국 공장에서 140000ton, 상하이시 공장에서 80000ton의 생산 능력을 보유하고 있으며, 일본 국내 시장 점유율 1위를 차지하고 있다.[45]

2. 1. 포스젠(Phosgene)법

비스페놀 A와 포스젠에서 폴리탄산염이 생성된다. 비스페놀 A와 포스젠(또는 디페닐카보네이트)을 원료로 생산되며 염화카르보닐(포스젠)을 이용하는 경우 계면 중축합에 의해 폴리머화(polymerization)된다. 또한 디페닐카보네이트를 사용하는 경우는 에스테르 교환에 의한 중합으로 합성된다.[6]



합성의 첫 번째 단계는 수산화나트륨으로 비스페놀 A를 처리하여 비스페놀 A의 하이드록시기를 탈양성자화하는 것이다.[6]

:(HOC6H4)2CMe2 + 2 NaOH → Na2(OC6H4)2CMe2 + 2 H2O

디페녹사이드(Na2(OC6H4)2CMe2)는 포스겐과 반응하여 클로로포르메이트를 생성하고, 이것은 이후 다른 페녹사이드에 의해 공격받는다. 디페녹사이드로부터의 순 반응은 다음과 같다.

:Na2(OC6H4)2CMe2 + COCl2 → 1/n [OC(OC6H4)2CMe2]n + 2 NaCl

이러한 방식으로 매년 약 10억kg의 폴리카보네이트가 생산된다. 비스페놀 A 대신 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥산 및 디하이드록시벤조페논과 같은 많은 다른 디올이 시험되었다. 사이클로헥산은 BPA 유래 생성물의 결정화 경향을 억제하기 위해 코모노머로 사용된다. 테트라브로모비스페놀 A는 내화성을 향상시키는 데 사용된다. 테트라메틸사이클로부탄디올은 BPA의 대체제로 개발되었다.[6]

2. 2. 에스테르 교환법

비스페놀 A와 디페닐카보네이트를 원료로 하여 에스터 교환에 의한 중합으로 합성한다. 비스페놀 A(BPA)와 디페닐 카보네이트의 재에스터화 반응을 이용하는 것이다.[6]

(HOC6H4)2CMe2 + (C6H5O)2CO → 1/n [OC(OC6H4)2CMe2]n + 2 C6H5OH[6]

이 방법은 유독성 물질인 포스젠을 사용하지 않아 친환경적인 방법으로 평가받는다.

3. 물성

폴리카보네이트는 투명하고, 내충격성이 뛰어나며, 넓은 온도 범위(-100°C ~ 180°C)에서 사용 가능하다. 또한, 난연성과 치수 안정성이 우수하다.[51] 내산성, 내유성이 우수하고 자외선에 강하며 알칼리성이다. 일반 유리에 비해 250배 이상의 충격을 견딜 수 있다.

3. 1. 물리적 성질

물성치값
밀도1.20 g/cm³
사용 온도-100°C ~ 180°C
융점약 250°C
굴절률1.585 ± 0.001
광투과율90% ± 1%
열전도율0.19 W/mK
선팽창률3.8×10-5 cm/cm℃





카보네이트 에스터는 평면적인 OC(OC)2 중심을 가지고 있으며, 이는 강성을 부여한다. 고유한 O=C 결합은 짧다(그림의 예에서 1.173 Å). 반면 C-O 결합은 더 에테르와 유사하다(그림의 예에서 1.326 Å의 결합 거리). 폴리카보네이트는 카보네이트기(-O-(C=O)-O-)를 포함하는 폴리머이기 때문에 그 이름이 붙여졌다. 내열성, 내충격성, 광학적 특성을 포함한 유용한 특성의 균형은 폴리카보네이트를 일반 플라스틱과 엔지니어링 플라스틱 사이에 위치시킨다.

폴리카보네이트는 내구성이 뛰어난 재료이다. 높은 내충격성을 가지고 있지만 내스크래치성은 낮다. 따라서 폴리카보네이트 안경 렌즈와 폴리카보네이트 외장 자동차 부품에는 단단한 코팅이 적용된다. 폴리카보네이트의 특성은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA, 아크릴)와 비슷하지만, 폴리카보네이트는 더 강하고 극한 온도에도 더 오래 견딘다. 열처리된 재료는 일반적으로 완전히 비정질[7]이며, 그 결과 많은 종류의 유리보다 더 나은 광 투과율을 가진 투명한 가시광선이 된다.

폴리카보네이트의 유리 전이 온도는 약 147°C이며, 이 온도 이상에서 점차적으로 부드러워지고 약 155°C 이상에서 흐른다.[9] 무변형 및 무응력 제품을 만들려면 공구를 일반적으로 80°C 이상의 높은 온도로 유지해야 한다. 분자량이 낮은 등급은 분자량이 높은 등급보다 성형이 용이하지만, 그 결과 강도가 낮다. 가장 강한 등급은 분자량이 가장 높지만 가공이 더 어렵다.

대부분의 열가소성 플라스틱과 달리, 폴리카보네이트는 균열이나 파손 없이 큰 소성 변형을 겪을 수 있다. 결과적으로 판금 기술, 예를 들어 브레이크에서 굽힘과 같은 방법을 사용하여 상온에서 가공 및 성형할 수 있다. 반경이 작은 예각 굽힘의 경우에도 가열이 필요하지 않을 수 있다. 이는 금속판으로 만들 수 없는 투명하거나 전기적으로 비전도성 부품이 필요한 프로토타이핑 응용 분야에서 유용하다. 폴리카보네이트와 외관이 유사한 PMMA/아크릴은 취성이 있으며 상온에서는 구부릴 수 없다.

폴리카보네이트 수지의 주요 변환 기술:

  • 다층을 포함한 튜브, 막대 및 기타 프로필로의 압출
  • 실린더(캘린더)를 사용한 압출로 시트(0.5mm ~ 20mm) 및 필름(1mm 미만) 제작. 이를 직접 사용하거나 열성형 또는 굽힘, 드릴링 또는 라우팅과 같은 2차 가공 기술을 사용하여 다른 모양으로 제작할 수 있다. 화학적 특성으로 인해 레이저 절단에는 적합하지 않다.
  • 완제품으로의 사출 성형


폴리카보네이트는 25 kGy (kJ/kg) 이상의 이온화 방사선에 노출되면 취성이 될 수 있다.[10]

폴리카보네이트로 만든 병

3. 2. 광학적 성질

폴리카보네이트는 굴절률이 1.585 ± 0.001이고 광투과율은 90% ± 1%이다.

4. 장점

폴리카보네이트는 투명성, 내충격성, 내열성, 난연성, 치수 안정성이 우수하다.[51] 일반 유리의 250배 이상이나 되는 내충격성을 가지고 있어[46] 안전성이 요구되는 곳에 널리 사용된다. 내산성, 내유성이 우수하고 자외선에 강하며 알칼리성이다.

엔지니어링 플라스틱 중에서도 평균적으로 높은 물성을 갖는 합성수지이며, 투명한 성질을 이용해 광학 용도로도 사용할 수 있다. 항공기, 자동차 등 운송 장비, 전기·전자·광학·의료 기기, 방탄 유리 재료 등으로 널리 사용된다. 기계적 강도도 우수하기 때문에 하중을 받는 수지나사(플라스틱 나사)에도 가장 많이 사용되는 재료이다.

폴리카보네이트는 높은 내충격성을 가지고 있지만, 스크래치가 잘 생기는 단점이 있다. 따라서 폴리카보네이트 안경 렌즈와 폴리카보네이트 외장 자동차 부품에는 단단한 코팅을 적용한다. 폴리카보네이트의 특성은 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA, 아크릴)와 비슷하지만, 폴리카보네이트는 더 강하고 극한 온도에도 더 오래 견딘다. 열처리된 재료는 일반적으로 완전히 비정질[7]이며, 그 결과 많은 종류의 유리보다 더 나은 광 투과율을 가진 투명한 가시광선이 된다.

썬스타 문구(サンスター文具)는 폴리카보네이트로 만든 필통 "암 필통"(アーム筆入れ)의 견고함을 "코끼리(ゾウ)가 밟아도 망가지지 않는다"는 광고 카피의 텔레비전 CM으로 어필하기도 했다.[47]

5. 단점

폴리카보네이트는 투명하고 단단하지만, 다음과 같은 몇 가지 단점을 가지고 있다.


  • 화학적 내구성 문제: 알칼리성 세제나 용제에 의해 쉽게 손상되며, 접착제를 사용할 수 없다.
  • 가수분해: 에스터 결합을 가지고 있어 고온 다습한 환경에서 가수 분해된다.
  • 백화 현상: 인장 강도 이상의 힘을 가하면 백화하여 투명도가 현저히 떨어진다.
  • 낮은 내스크래치성: 표면 경도가 낮아(연필 경도 HB 정도) 쉽게 긁히지만, 특수 코팅으로 개선한 제품도 있다.[49][50]
  • 자외선에 의한 열화: 자외선에 장기간 노출 시 황변 현상이 발생하고 투과율이 저하될 수 있다.[48] 자동차 전조등에 사용될 경우, 시간이 지나면서 투과율이 떨어져 안전 기준을 충족하지 못할 수 있으며, 심하면 차량 검사에서 불합격될 수 있다.

5. 1. 화학적 상호작용

폴리카보네이트는 특정 화학 물질에 의해 분해될 수 있다. 아세톤, 암모니아, 벤젠 등은 폴리카보네이트를 분해하는 대표적인 물질이다.[7] 반면, 아세트산, 에탄올, 20% 농도의 염산 등에는 비교적 안정적인 모습을 보인다.[7]

폴리카보네이트를 분해하는 물질주의해야 할 물질폴리카보네이트에 무해한 물질



폴리카보네이트는 알칼리성 세제나 용제에 의해 손상될 수 있으며, 에스터 결합을 가지고 있어 고온 다습한 환경에서 가수 분해될 수 있다.[48] 또한 자외선에 의해서도 열화된다.[48]

6. 응용 분야

폴리카보네이트는 그 특성상 다양한 분야에서 활용되고 있다.


  • '''전기·전자·광학 기기''': CD, DVD 등 광학 매체의 기판 재료나 스마트폰 케이스 등에 사용된다.
  • '''운송 장비''': 전투기 조종석의 캐노피, 자동차 헤드램프 렌즈, 오토바이 헬멧 보호 덮개 등에 사용된다.
  • '''건축 자재''': 돔형 채광창, 평면 또는 곡면 유리, 지붕 시트 및 방음벽 등 다양한 건축 자재로 활용된다. 예를 들어 온실, 지하철 역사 캐노피, 수영장, 터미널, 쇼핑센터, 재래시장 지붕, 방음벽, 방음터널, 학교 및 교육기관의 스탠드, 식수대 및 통학로 지붕 및 차양, 파티션 및 칸막이 등으로 사용된다.[46]
  • '''생활 용품''': 젖병, 선글라스, 여행 가방 등에 사용된다.
  • '''의료 기기''': 120°C의 증기, 감마선 조사 또는 에틸렌 옥사이드(EtO) 방법을 사용하여 멸균할 수 있어 의료 분야에서 사용된다.[20]
  • '''보안 및 방호 장비''': 방탄 유리, 경찰 방패, 헬멧 바이저 등에 사용된다. 일반 유리의 250배 이상의 내충격성을 가진다.[46]
  • '''3D 프린팅''': 녹는점이 높고 내구성이 강한 플라스틱 제품을 생산하는 데 사용된다.


실험용 안전고글


폴리카보네이트로 만든 그릇


F-22 랩터의 조종석 캐노피


온실 폴리카보네이트 시트


6. 1. 전기·전자·광학 기기

CD, DVD, BD 등 광학 매체의 기판 재료, 광섬유, 카메라 본체, 쌍안경 등에 사용된다. 액정 TV 백라이트 시스템용 광확산판, 개인용 컴퓨터 케이스 (맥북 등), 스마트폰 케이스 (아이폰 5C 등), 시계 (HEB MILANO 등), 복사기와 레이저 프린터의 감광체에도 사용된다.

노키아는 N9의 일체형 케이스, 삼성은 갤럭시 S III의 탈착식 배터리 덮개, 애플은 아이폰 5C의 일체형 케이스에 폴리카보네이트를 사용했다. 폴리카보네이트는 유리 및 금속 커버에 비해 깨짐, 굽힘, 긁힘에 강하고 충격 흡수력이 좋으며, 제조 비용이 저렴하고, 무선 신호 및 무선 충전에 방해가 되지 않는 장점이 있다.[24]

6. 2. 운송 장비

폴리카보네이트는 항공기, 자동차, 오토바이 등 다양한 운송 장비에 사용된다.

  • 항공기: F-16 이후 출시된 전투기 및 군용기(F-22 등) 조종석의 캐노피, 여객기 객실 창문 등에 사용된다. 록히드 마틴 F-22 랩터 전투기의 조종석 캐노피는 고광학적 품질의 폴리카보네이트로 제작되며, 이는 이러한 종류의 제품 중 가장 큰 것이다.[14][15]

  • 자동차 및 오토바이: 방향지시등, 미등 및 각 렌즈류, 경량창, 보호격벽, 자동차 헤드램프 렌즈 등에 사용된다. 가벼운 무게와 높은 내충격성을 가지지만, 낮은 내스크래치성과 자외선에 의한 황변 때문에 외부 표면 코팅이 필요하다.
  • 오토바이: 헬멧의 모자형 페이스 실드에 사용된다.
  • 철도차량: 신칸센 N700계 전차의 보통차 창이나 나고야 철도 2000계 전차의 전면부 등에 사용된다.

6. 3. 건축 자재

폴리카보네이트는 돔형 채광창, 평면 또는 곡면 유리, 지붕 시트 및 방음벽 등 다양한 건축 자재로 활용된다. 예를 들어 온실, 지하철 역사 캐노피, 수영장, 터미널, 쇼핑센터, 재래시장 지붕, 방음벽, 방음터널, 학교 및 교육기관의 스탠드, 식수대 및 통학로 지붕 및 차양, 파티션 및 칸막이 등으로 사용된다.[46]

폴리카보네이트는 내구성이 있으면서 가벼워야 하는 건축 자재를 만드는 데 사용된다. 투명성, 내충격성, 내열성, 난연성, 치수 안정성 등에서 높은 물성을 나타낸다. 내충격성은 일반적인 유리의 250배 이상이라고 한다.[46]

6. 4. 생활 용품

폴리카보네이트는 가공 및 물리적 특성이 우수하여 다양한 소규모 응용 분야에서 사용된다. 사출 성형된 음료수 병, 컵, 식품 용기 등에 사용되지만, 폴리카보네이트 제조에 사용되는 BPA는 우려를 불러일으켜 (식품 접촉 용도의 잠재적 위험 참조) 다양한 제형의 "BPA 무첨가" 플라스틱이 개발 및 사용되고 있다.

6. 5. 의료 기기

다양한 등급의 폴리카보네이트가 의료 분야에 사용되며 ISO 10993-1 및 USP Class VI 표준(때로는 PC-ISO라고도 함)을 준수한다. Class VI는 6가지 USP 등급 중 가장 엄격한 등급이다. 이러한 등급의 폴리카보네이트는 120°C의 증기, 감마선 조사 또는 에틸렌 옥사이드(EtO) 방법을 사용하여 멸균할 수 있다.[20] 나노 의학 분야의 적용을 위해 향상된 생체 적합성과 생분해성을 갖춘 지방족 폴리카보네이트가 개발되었다.[23]

6. 6. 보안 및 방호 장비

폴리카보네이트는 투명하고 내충격성이 뛰어나며, 내열성과 난연성도 우수하여 보안 및 방호 장비에 널리 사용된다. 일반 유리의 250배 이상의 내충격성을 가진다.[46]

종류설명
방탄 유리여러 겹으로 겹쳐 방탄 유리를 만드는 데 사용된다. 은행 창구나 방탄벽에도 사용되는 두꺼운 투명 플라스틱 차폐물 역시 폴리카보네이트로 제작된다.
경찰 방패대한민국 경찰은 집회 및 시위 관리를 위한 진압 장비로 폴리카보네이트 방패를 사용한다.
헬멧 바이저특수부대가 사용하는 헬멧의 방탄 바이저에도 폴리카보네이트가 사용된다.
기타


6. 7. 3D 프린팅

폴리카보네이트는 녹는점이 높고 내구성이 강한 플라스틱 제품을 생산하는 3D FDM 프린팅에서 널리 사용된다. 폴리카보네이트는 녹는점이 높고, 프린트 베드 접착력이 낮으며, 프린팅 중 뒤틀림 경향이 있고, 습한 환경에서 습기를 흡수하는 경향이 있다. 이 때문에 폴리젖산(PLA) 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)과 같은 열가소성 플라스틱에 비해 일반적인 취미 사용자에게는 프린팅이 비교적 어렵다. 이러한 문제에도 불구하고, 폴리카보네이트를 사용한 3D 프린팅은 전문가 커뮤니티에서 일반적이다.

7. 환경적 영향

폴리카보네이트는 재활용이 가능한 열가소성 플라스틱이지만, 매립 시 자연 분해되지 않아 환경 문제를 야기할 수 있다. 소각 시 유해 물질이 발생할 수 있으며, 자외선에 노출되면 광산화 반응을 통해 유해 물질이 생성될 수 있다.

70°C 이상의 고온과 높은 습도에서 폴리카보네이트는 비스페놀 A(BPA)로 가수분해된다.[34] BPA는 잠재적인 환경 유해 화학 물질로, 여러 국가에서 감시 대상이다.[35] 폴리카보네이트에서 BPA가 용출되는 현상은 일반적인 환경 온도와 pH에서도 발생하며, 오래될수록 용출량이 증가한다. 매립지에서는 BPA가 분해되지 않고 지속적으로 존재하여 수질 오염을 유발할 수 있다.[35][36]

자외선에 노출되면 폴리카보네이트는 산화되어 케톤, 페놀, o-페녹시벤조산, 벤질알코올 등 불포화 화합물을 생성한다.[37] 광산화는 폴리카보네이트의 또 다른 열화 경로로, 광프리즈 전위반응 등을 통해 살리실산페닐, 디히드록시벤조페논기, 히드록시디페닐에테르기 등을 생성한다.[37][39][40]

폐 폴리카보네이트를 고온에서 열분해하면 고체, 액체, 기체 오염 물질이 생성된다. 한 연구에 따르면 액체 40~50%, 기체 14~16%, 고체 잔류물 34~43% 비율로 생성물이 발생했다.[39] 폴리카보네이트는 제철 산업에서 탄소원으로 사용될 수 있다.[41]

폴리카보네이트 분해 과정에서 발생하는 페놀 유도체는 휘발성 유기 화합물(VOC)로, 오존 형성 및 광화학 스모그를 유발할 수 있다.[42] 또한 수생 생태계에 축적될 수 있으며, 매립지에서 지속적으로 존재하고 대기 중에도 남아 있을 수 있다.[43]

7. 1. 비스페놀 A (BPA) 문제

폴리카보네이트 용기를 식품 보관 용도로 사용하는 것은 논란의 여지가 있다. 이러한 논란은 고온에서 가수분해(물에 의한 분해, 용출이라고도 함)가 일어나 비스페놀 A가 방출되기 때문이다.

:1/n [OC(OC6H4)2CMe2]n + H2O → (HOC6H4)2CMe2 + CO2

100건 이상의 연구에서 폴리카보네이트에서 유래한 비스페놀 A의 생체 활성을 조사했다. 비스페놀 A는 실온에서 폴리카보네이트 동물 사육장에서 물로 방출되는 것으로 나타났으며, 암컷 생쥐의 생식 기관 비대의 원인이 되었을 수 있다.[30] 그러나 연구에 사용된 동물 사육장은 FDA 식품 등급 폴리카보네이트가 아니라 산업용 폴리카보네이트로 제작되었다.

2005년 8월 봄잘(vom Saal)과 휴즈(Hughes)가 발표한 비스페놀 A 용출물 저농도 효과에 대한 문헌 분석 결과, 자금 출처와 결론 사이에 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 산업계에서 자금을 지원받은 연구는 유의미한 영향이 없다고 결론짓는 경향이 있는 반면, 정부 지원 연구는 유의미한 영향이 있다고 결론짓는 경향이 있다.[31]

차아염소산나트륨 표백제 및 기타 알칼리성 세척제는 폴리카보네이트 용기에서 비스페놀 A의 방출을 촉진한다.[32][33]

70 °C 이상의 고온 및 높은 습도에서는 폴리카보네이트가 비스페놀 A(BPA)로 가수분해된다는 연구 결과가 있다. 85 °C/96% 상대습도에서 약 30일 후에는 표면에 결정이 형성되는데, 이는 70%가 BPA로 구성되어 있다.[34] BPA는 현재 잠재적인 환경 유해 화학 물질 목록에 포함되어 있으며 미국과 독일 등 여러 국가의 감시 목록에 있다.[35]

:-(-OC6H4)2C(CH3)2CO-)-n + H2O → (CH3)2C(C6H4OH)2 + CO2

폴리카보네이트에서 BPA가 용출되는 현상은 환경 온도 및 일반적인 pH(매립지)에서도 발생할 수 있다. 용출량은 폴리카보네이트 부품의 노후화가 진행될수록 증가한다. 한 연구에 따르면 매립지(혐기성 조건)에서 BPA의 분해는 일어나지 않는다.[35] 따라서 매립지에서 지속적으로 존재하게 되며, 결국 수계로 유입되어 수질 오염에 기여하게 된다.[35][36]

8. 역사

폴리카보네이트는 1898년 독일 뮌헨 대학교에서 연구하던 독일 과학자 알프레드 아인혼(Alfred Einhorn)에 의해 처음 발견되었다.[25] 그러나 30년간의 실험실 연구에도 불구하고 상업화되지 않고 연구가 중단되었다. 1953년 독일 우어딩겐의 바이엘에서 헤르만 슈넬(Hermann Schnell)이 최초의 선형 폴리카보네이트를 특허로 등록하면서 연구가 재개되었다. "마크롤론(Makrolon)"이라는 브랜드 이름은 1955년에 등록되었다.[26]

같은 해 1953년, 바이엘의 발명 후 일주일 뒤, 매사추세츠주 피츠필드의 제너럴 일렉트릭(GE)에서 다니엘 폭스(Daniel Fox)는 독자적으로 가지 달린 폴리카보네이트를 합성했다. 두 회사 모두 1955년에 미국 특허를 출원했고, 우선권이 없는 회사는 해당 기술에 대한 라이선스를 받는 것에 동의했다.[27][28]

특허 우선권은 바이엘에 유리하게 결정되었고, 바이엘은 1958년에 마크롤론(Makrolon)이라는 상품명으로 상업 생산을 시작했다. GE는 1960년 렉산(Lexan)이라는 이름으로 생산을 시작했고, 1973년에 GE 플라스틱 부문을 설립했다.[29]

1970년 이후, 원래의 갈색빛 폴리카보네이트 색상은 "유리처럼 투명한" 색상으로 개선되었다.

일본에서는 三菱가스화학이 1971년에 양산화하였다.[45]

참조

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[48] 웹사이트 ポリカーボネートの紫外線劣化 https://rigaku.com/j[...] 2024-10-11
[49] 웹사이트 ポリカーボネート（PC）の特徴 高い透明性・自己消火性・耐衝撃性をもつ樹脂 https://www.yumoto.j[...] 湯本電機株式会社 2019-05-11
[50] 뉴스 ポリカーボネート樹脂として世界最高水準の高表面硬度を実現【帝人化成】 http://guide.jsae.or[...] 2011-12-13
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