PMMA的工业化生产开始于1930年。成型用树脂主要采用悬浮聚合法生产,也有部分用连续本体聚合法、溶液聚合法生产;树脂板的生产有浇铸法、连续浇铸法和挤出法;涂料、胶黏剂、树脂加工塑料助剂和抗冲改性剂等主要采用乳液聚合法和溶液聚合法生产。在悬浮聚合法中往往加入0.5%一15%的丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯,以防止成型时的降解。引发剂为偶氮化合物或有机过氧化物,一般采用硫醇作为相对分子质量调节剂。聚合温度50—100℃,聚合时间为1—3h。
PMMA具有如下特征。
(1)光学性能超群,透光率是所有塑料中高的,可透过99%以上的阳光,比普通玻璃还高10%以上。透光范围宽,可透过从大部分紫外光(透过率73.5%,而普通玻璃仅0.6%)到大部分红外线(透过极限为2600nm)。PMMA对光线吸收率极小,因此可用作光线的全反射装置。表2—107所列为其光学性能。
(2)耐候性,即使在热带气候下曝晒多年,其透明度和色泽变化极小。
(3)常温下具有较高的力学强度,弹性模量高(弯曲弹性模量3000—4000MPa)。
(4)双折射率小(约20nm,而PC约60nm)。
(5)冲击强度不太高,悬臂梁冲击强度仅2J/m,将折射率与PMMA相近的丙烯酸酯橡胶微粒子分散在PMMA中形成的高分子合金,在保持透明性的同时,冲击强度可提高数倍(悬臂梁冲击强度达到50J/m)。
(6)均聚PMMA的热变形温度较低,无法满足特殊用途。采用共聚物时,热变形温度可提高10—20℃。
(7)表面硬度较低(铅笔硬度约2H)。采用热固化或UV固化的硬质涂料表面硬化处理后,铅笔硬度可达到4—6H。
(8)耐溶剂性不太好,但涂装、黏结容易。
(9)大吸水率约为2%,用于精密用途时有问题。
聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate),简称PMMA),又称做压克力、亚克力(英文Acrylic)或有机玻璃、Lucite(商品名称),在香港多称做阿加力胶,具有高透明度,格,易于机械加工等优点,是平常经常使用的玻璃替代材料。
聚甲基丙烯酸甲酯的单体为甲基丙烯酸甲酯(MMA,压克力单体)。
性质编辑
聚甲基丙烯酸甲酯经常用作玻璃的替代品,两种物质的性质分别如下:
物理性质
PMMA的密度比玻璃低:PMMA的密度大约在 1.15-1.19 g/cm3,是玻璃(2.40-2.80 g/cm3)的一半、金属铝(属于轻金属)的43%。
PMMA的机械强度较高:PMMA的相对分子质量大约为200万,是长链的高分子聚合物,而且形成分子的链很柔软,因此,PMMA的强度比较高,抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7~18倍。有一种经过加热和拉伸处理过的有机玻璃,其中的分子链段排列得非常有次序,使材料的韧性有显著提高。用钉子钉进这种有机玻璃,即使钉子穿透了,也不产生裂纹。这种有机玻璃被子弹击穿后同样不会破成碎片。因此,拉伸处理的PMMA可用作防弹玻璃,也用作飞机上的座舱盖。
PMMA的熔点较低:PMMA的熔点约130–140°C(265–285°F),比玻璃约1000度的高温低很多。
PMMA的透光率较高
可见光:PMMA是目前优良的高分子透明材料,透光率达到92%,比玻璃的透光度高。
紫外光:石英能完全透过紫外线,但价格高昂,普通玻璃只能透过0.6%的紫外线。PMMA能有效滤除波长小于300nm的紫外光,但300nm至400nm之间滤除效果较差。部分制造商在PMMA表面进行镀膜,以增加其滤除300nm至400nm紫外光的效果和性质。另一方面,在照射紫外光的状况下,与聚碳酸酯相比,PMMA具有更佳的稳定性
红外线:PMMA允许小于2800nm波长的红外线(IR) 通过。更长波长的IR,小于25,000nm时,基本上可被阻挡。存在特殊的有色PMMA,可以让特定波长IR透过,同时阻挡可见光(应用于远程控制或热感应等)。
PMMA的玻璃转化温度为大约105°C。
化学性质
由于其较大的支链,聚甲基丙烯酸甲酯的黏度较高,因此在使用热加工方法时加工速度比较慢,有机玻璃不但能用车床进行切削,钻床进行钻孔,而且能用丙酮、氯仿等粘结成各种形状的器具,也能用吹塑、注射、挤出等塑料成型的方法加工成大到飞机座舱盖,小到假牙和牙托等形形色色的制品。
氰基丙烯酸酯、二氯甲烷或氯仿等都可以轻微地溶解有机玻璃,然后可以把两块有机玻璃牢固地黏合在一起。
生产1公斤的PMMA,需要大约2公斤的石油。在有氧的情况下,PMMA在458°C开始燃烧,燃烧后生成二氧化碳、水、一氧化碳及包括甲醛在内的一些低分子化合物
物理性质
PMMA的密度比玻璃低:PMMA的密度大约在 1.15-1.19 g/cm3,是玻璃(2.40-2.80 g/cm3)的一半、金属铝(属于轻金属)的43%。
PMMA的机械强度较高:PMMA的相对分子质量大约为200万,是长链的高分子聚合物,而且形成分子的链很柔软,因此,PMMA的强度比较高,抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7~18倍。有一种经过加热和拉伸处理过的有机玻璃,其中的分子链段排列得非常有次序,使材料的韧性有显著提高。用钉子钉进这种有机玻璃,即使钉子穿透了,也不产生裂纹。这种有机玻璃被子弹击穿后同样不会破成碎片。因此,拉伸处理的PMMA可用作防弹玻璃,也用作飞机上的座舱盖。
PMMA的熔点较低:PMMA的熔点约130–140°C(265–285°F),比玻璃约1000度的高温低很多。
PMMA的透光率较高
可见光:PMMA是目前优良的高分子透明材料,透光率达到92%,比玻璃的透光度高。
紫外光:石英能完全透过紫外线,但价格高昂,普通玻璃只能透过0.6%的紫外线。PMMA能有效滤除波长小于300nm的紫外光,但300nm至400nm之间滤除效果较差。部分制造商在PMMA表面进行镀膜,以增加其滤除300nm至400nm紫外光的效果和性质。另一方面,在照射紫外光的状况下,与聚碳酸酯相比,PMMA具有更佳的稳定性
红外线:PMMA允许小于2800nm波长的红外线(IR) 通过。更长波长的IR,小于25,000nm时,基本上可被阻挡。存在特殊的有色PMMA,可以让特定波长IR透过,同时阻挡可见光(应用于远程控制或热感应等)。
PMMA的玻璃转化温度为大约105°C。