Акрил (оргстекло, полиметилметакрилат, ПММА, плекс) - это, свойства, применение, технология производства

Информация о торгах полимерными материалами

Марка
Пос. цена
Изм.
% Изм.

Смотреть все марки >
Марка 1РУБ.
1 месяц3 месяца6 месяцев1 годвсё время
    Россия

    Акрил (оргстекло, полиметилметакрилат, ПММА, плекс)

    Полиметилметакрилат (акрил, ПММА, плекс) – это полимер термопластичной смолы метакрилата. Также возможно встретить его достаточно распространенное бытовое название «оргстекло».

    Формула акрила

    Ниже приведены формулы метакриловой кислоты и полиметилметакрилата соответственно:

    Ниже приведена таблица характерных значений для ПММА, выпускаемого современной промышленностью:

    Физические

     

    Плотность (при 23 °C), г/см3

    1,14

    Механические

     

    Прочность при растяжении (при 23 °C), МПа

    38

    Модуль упругости при растяжении (при 23 °C), МПа

    1600

    Относительное удлинение при растяжении (при 23 °C), %

    2

    Теплофизические

     

    Температура размягчения по Вика (50Н), °C

    80

    Электрические

     

    Удельное поверхностное электрическое сопротивление (23 °C), Ом

    1014

    Другие

     

    Водопоглощение (при 23 °C, 24ч, влажность 50%), %

    0,3

    Ниже рассмотрим и другие свойства полимера, не менее важные. Так, акрил или полиметилметакрилат имеет характерные особенности:

    • Отличная светопропускаемость

    • Пластичность

    • Прочность

    • Легкость (в 2,5 раза легче обычного стекла)

    • Ударная прочность (она в 5 раз больше относительно стекла)

    • Простота обработки

    • Легкая формуемость

    • Отсутствие острых краев у осколков

    Температура эксплуатации полиметилметакрилата варьируется от -40 °C до +70 °C; он гнется на струне в температурном диапазоне 150 - 160 °C. Про ПММА говорят: «Горюч, но не вонюч».

    Немаловажным свойством материала является устойчивость к ультрафиолетовому излучению в отличие от других прозрачных пластиков, он не желтеет и не разрушается около 10 лет.

    Также акрил классифицируют следующим образом:

    • По методу изготовления

    • По светопропусканию (прозрачный, тонированный, цветной, глухой)

    • По цвету

    • По светорассеиванию

    Как правило, оргстекло в промышленности производится двумя способами: экструзией и литьем (блочный метод).

    В литературе в основном приводится на рассмотрение процесс производства блочного полиметилметакрилата, поэтому ниже рассмотрим именно его.

    Пластифицированный или непластифицированный ПММА получают путем блочной полимеризации исходного метилметакрилата в специальных формах, изготовленных из силикатного стекла под действием инициирующих агентов. При полимеризации в силикатных формах для того, чтобы уменьшить количество выделяющегося тепла и исключить усадку, в формы заливают 10—30%-ный раствор ПММА в мономере (также этот раствор получил название «сироп»). При получении пластифицированного полиметилметакрилата в качестве пластификатора возможно применение фталатов (дибутилфталатов), фосфатов и других соединений (5—15% от массы мономера).

    Технологический процесс получения листового органического стекла является периодическим, он состоит из нескольких стадий, таких как: изготовление стеклянных форм, приготовление мономера или сиропа, заливание его в формы, полимеризация (мономера или сиропа) в формах, охлаждения, разъема форм, обработки и последующей упаковки.

    Мономер готовится при комнатной температуре в аппарате с мешалкой. В него загружают исходное вещество - метилметакрилат и инициатор, в нашем случае, - пероксид бензоила (0,1—1,0% от массы мономера). Смесь подвергается тщательному перемешиванию. А далее приготовленный мономер направляется в специальный аппарат-мерник, из которого затем подается в формы.

    Мономер подвергается полимеризации в туннельной полимеризационной камере, в которой циркулирует горячий воздух, или в ваннах с циркулирующей водой, температура которой не превышает 20°C. Горизонтально расположенные формы в специальных тележках нагреваются при постоянном повышении температуры воздуха от 45°C до 120°C в течение одного-двух дней. Формы проходят последовательный ряд камер, в одной из которых нагреваются.

    Процесс полимеризации при использовании сиропа состоит из двух стадий: предварительной полимеризации метилметакрилата с образованием сиропа (форполимера) и окончательной полимеризации сиропа с получением органического стекла. Применение сиропа обеспечивает более высокую степень полимеризации (уменьшается обрыв цепи, повышается молекулярная масса полимера), кроме того при его использовании снижается образование вздутий и пузырей, что способствует улучшению качества органического стекла. Сироп получают форполимеризацией мономера в аппарате с мешалкой, обратным холодильником, системой обогрева и охлаждения в присутствии незначительных количеств инициатора (0,05—0,1%) при 70— 80 °С в течение 2 ч при слабом перемешивании. В результате полимеризации образуется раствор полимера в мономере, содержащий 5— 10% полимера. После охлаждения в полученный сироп вводят инициатор и тщательно перемешивают. Затем сироп заливают в формы для окончательной полимеризации.

    Сироп можно готовить также, растворяя полиметилметакрилат в виде «крупки» (отходы органического стекла) в мономере. В аппарат-смеситель 1 загружают ММА, «крупку» ПММА, инициатор, пластификатор и краситель (при получении окрашенного стекла).

    Рассмотрим схему процесса производства органического стекла:

    1 – аппарат-смеситель

    2 – вакуумизатор

    3 – формы

    4 – шкафы для полимеризации

    В процессе измельчения на станке обрезков или бракованных листов оргстекла, просеивания через сито и термообработки до 8 часов при температуре от 40°С до 150°С получается «крупка».

    Чтобы на выходе получить матовое стекло с перламутровым оттенком, вводят от 6 до 9 масс.ч. полистирола.

    В аппарате-смесителе 1 сначала растворяют «крупку» путем перемешивания в ММА при 45°С а течение 2-3 ч, а затем вводят все необходимые компоненты: инициатор пластификатор и др. Получившийся сироп перемешивают, а затем сливают в вакуумизатор 2 для извлечения из реакционной массы растворившегося воздуха. Далее сироп заливается в формы 3, которые потом помещают в шкафы полимеризации 4. Туда подается горячий воздух, нагреваемый в калориферах. В зависимости от толщины получаемого листа температуру процесса полимеризации изменяют, повышая ее постепенно от 40°С до 100°С.

    Продолжительность полимеризации зависит от желаемой толщины получаемого продукта и варьируется в пределах от 20 и до 100ч. Окончание процесса полимеризации проверяют в формах по содержанию остаточного мономера.

    После окончания полимеризации формы подвергаются охлаждению, их разнимают и вынимают листовой или блочный полимер. Разъем форм производится или сухим, или мокрым методом. При сухом методе разъема охлаждение форм до необходимой температуры происходит в термокамере с помощью воздуха. А при мокром – формы погружают в специальные ванны с горячей водой. Полученные листы оргстекла поступают на обработку и контроль, после чего их оклеивают бумажными листами. Силикатные стекла поступают на мойку для дальнейшего использования.

    Нужно отметить, что в качестве инициаторов реакции получения полимера метилметакрилата применяют также перкарбонаты. Когда проводится процесс получения толстых листов органического стекла и его крупных блоков, применяются различные окислительно-восстановительные системы, позволяющие проводить полимеризацию ММА при более низких температурах.

    Естественно, что каждый вариант получения полиметилметакрилата наполняет полимер различными свойствами, особенностями, определенным качеством и ценой.

    Сравнивая литой и экструзионный акрил, можно выделить их отличительные свойства.

    Литой акрил:

    • Имеет большую толщину в сравнении с экструзионным

    • Ударопрочный

    • Химически стоек к различным воздействиям

    • Практически не колется

    • Удобно формуется

    • Возможность производства малыми партиями

    • Широкая палитра цветов

    Экструзионный акрил:

    • Возможно получение листов большего размера

    • Имеет меньшие допуски по толщине

    • Дешевый

    Таким образом, если необходима стабильная толщина листа – стоит отдать предпочтение экструзионному оргстеклу; если нужны нестандартные дизайнерские решения, глубокая формовка или особые требования к жесткости и геометрии – идеально подойдет литой акрил.

    Спектр применения акрила очень широк. Так, например, акрил, имитирующий силикатное органическое стекло со слегка зеленоватым торцом, применяется для уличных вывесок; оргстекло с текстурированной поверхностью – как элемент дизайна в интерьере и при изготовлении светофоров; из зеркального органического стекла изготовляют информационные таблички, уличные и магазинные зеркала безопасности, а также такое стекло применяется в качестве дизайнерских решений в интерьере. Самое распространенное применение для акрила – это изготовление из него органайзеров, контейнеров для косметики, визитниц, подставок для рекламы на столиках ресторанов и кафе, монетниц, ценникодержателей и много другого. Такое широкое применение обусловлено возможностью гравировать акрил, резать его лазером, придавать различные формы и цвета. Благодаря своей светопропускаемости, из акрила выполняют сувенирные изделия с подсветкой; им защищают различные изображения и плакаты на улицах.