聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),俗称有机玻璃。具有质硬、不易碎裂、高度透明、耐侯性好、易于染色和成型等特点,成为应用广泛的透明塑料材料。
合成方法
1、本体聚合:
本体聚合散热困难,反应过程中有明显的自动加速现象,在工业生产中常采用三段式聚合:预聚合→聚合→高温处理
特点:
(1)相对分子质量较高,可达10万左右;
(2)杂质少,具有高度透明性;
(3)本体聚合反应与成型同时进行:
即:本体聚合反应器也就是模具,反应结束后,可获得与模具形状相同的产品,主要有板、捧、管等。
2、悬浮聚合:
悬浮聚合工艺控制较容易,聚合物的相对分子质量较低,可进行注塑、挤出等成型加工。但聚合过程中加入的分散剂等易残留于产品中,因而其纯度不如本体法树脂。
悬浮聚合产物主要用于生产复杂的有机玻璃制品。
性能
1、物理性能
(1) PMMA高度透明;
(2)无毒无味,密度约为1.18kg/m³,在水中下沉;
(3)易燃,火焰呈浅兰色,下端为白色。燃烧时起泡、融熔滴落,并伴有腐烂水果、蔬菜的气味。
2、光学性能
PMMA是质地均匀的无定型热塑性塑料,匀质,有均一的透光率达92%,比无机硅酸盐玻璃还高,其透明性是常用塑料中最好的。
这也是其俗称“有机玻璃”的由来。
3、力学性能
PMMA具有较高的刚性,但稍逊于无机玻璃;冲击强度是无机玻璃的7~18倍,韧性不仅大大高于无机玻璃而且高于PS,但比ABS树脂低得多;硬度不足,表面磨毛后对透明性有一定影响。
4、热性能
PMMA的Tg为105℃,维卡软化点100~102℃,脆化温度在-60℃以下。通常,PMMA可在-60~65℃范围内长期使用,短时使用温度不宜超过105℃。
5、耐候性
与其它树脂相比,PMMA具有优良的耐候性。在室外大气条件下经过4年的老化试验,它的拉伸强度和透光率仅稍有下降,重量基本保持不变,外观色泽泛黄,但无裂纹、翘曲、起泡等现象。
相比无机玻璃的优点
(1)比无机玻璃更透明;
(2)比无机玻璃的韧性大大提高,不易脆裂;
(3)比无机玻璃更易成型,可容易地成型出更复杂的各类制品。
加工与应用
一、浇铸成型——聚合过程,由小分子变成大分子的过程
浇铸成型是指在不加压或稍加压的情况下,将单体原料注入模内并使其成为制品或型材的方法。产品有透明、半透明或不透明的各种颜色及珠光的扳、棒、管等。该种PMMA性能较好,是有机玻璃的主要品种。
二、模塑料成型——指挤出、注塑成型等。
① PMMA易于吸湿,成型加工前必须进行干燥,使水分含量降低到0.02%以下。干燥时,可采用循环鼓风干燥或远红外线干燥等方法,干燥温度80~95℃,干燥时间视料层厚度而定,一般4~10h。
② PMMA的成型加工温度范围较窄,一般为180~250℃,温度超过260℃易引起材料分解,因而成型加工中必需严格控制温度。
③ 在成型加工温度下PMMA的熔体黏度较高,对温度的敏感性大。除采用较高的成型压力外,要求严格控制成型加工温度,温度波动时难以得到尺寸精度较高的制品。
④ PMMA大分子链具有一定刚性,为减小制品内应力,成型模具温度一般不低于40℃,对力学性能和尺寸精度要求较高的制品可进行热处理。
三、聚甲基丙烯酸甲酯二次成型加工
通过拉伸成型 、热成型、机加工等二次成型加工方法,PMMA也可制造各类透明制品或配件。
四、聚甲基丙烯酸甲酯的应用
PMMA具有优良的耐候性、光学透明性及力学性能,在航空、交通、建筑、仪表、采光、照明、光学等领域作为无机硅玻璃的替代品应用极为广泛,下表给出了在这些方面的具体用途。
应用领域 | 用途举例 |
航空交通仪表建筑采光照明光学 | 飞机座舱盖、风挡、机舱、舷窗、宇航器械
汽车、船舶的防弹玻璃及窗玻璃、汽车及摩托车的挡风玻璃、路标 仪表零件、指示灯罩、表面覆盖板、仪表盘 色有机玻璃浴缸、洗脸盆等高级卫生洁具、大理石 太阳能集热器的外罩、林业温室、水族海底隧道 室内外照明器具、汽车尾灯、交通信号灯罩 光学镜片(如眼镜、放大镜、各种透镜)、激光防护镜、光导纤维、电视屏幕 |
本文来源公众号:塑料技术咨询,仅供参考学习。