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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。
PMMA的用途
有机玻璃具有以上优良性能,使它的用途极为广泛。除了在飞机上用作座舱盖、风挡和弦窗外,也用作吉普车的风挡和车窗、大型建筑的天窗(可以防破碎)、电视和雷达的屏幕、仪器和设备的防护罩、电讯仪表的外壳、望远镜和照相机上的光学镜片。
用有机玻璃制造的日用品琳琅满目,如用珠光有机玻璃制成的纽扣,各种玩具、灯具也都因为有了彩色有机玻璃的装饰作用,而显得格外的美观。
有机玻璃在医学上还有一个绝妙的用处,那就是制造人工角膜。如果人眼的透明角膜长满了不透明的物质,光线就不能进入眼内。这就是全角膜白斑病引起的失明,而且这种病无法用药物治疗。
于是,医学家设想用人工角膜代替长满白斑的角膜。所谓人工角膜,就是用一种透明的物质做成一个直径只有几毫米的镜柱,然后在人眼的角膜上钻一个小孔,把镜柱固定在角膜上,光线通过镜柱进入眼内,人眼就能重见光明。
早在1771年,就有眼科医生用光学玻璃做成镜柱,植入角膜,但并未获得成功。后来,用水晶代替光学玻璃,也只用了半年就失效了。在第二次世界大战中,有些飞机失事时,飞机上用有机玻璃做的座舱盖被炸,飞行员的眼睛里嵌入了有机玻璃碎片。经过了许多年以后,虽然这些碎片并未被取出,但也未进一步引起人眼发生炎症或其他不良反应。这件偶然发生的事说明有机玻璃和人体组织有良好的相容性。同时也启发了眼科医生,可以用有机玻璃制造人工角膜,它的透光性好,化学性质稳定,对人体,容易加工成所需形状,能与人眼长期相容。现在,用有机玻璃做的人工角膜已经普遍用于临床。
化学名称叫 聚甲基丙烯酸甲酯。
聚甲基丙烯酸甲酯是由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成。平均分子量50-l00万。根据聚合机理的不同,PMMA有四种不同的构型:无规立构、全同立构、间同立构、立构规整,性能也有所不同。高度透明的无定形热塑性聚合物,相对密度(30 ℃/4℃)1.188-1.22。高度通明性,透光率90%-92%,比无机玻璃还高,并能透过紫外线光达73.5%。折射率1. 49。机械强度高、韧性好,拉伸强度60一75MPa,冲击强度12-13kJ/m,比无机玻璃高8-10倍。可拉伸定向,冲击强度提高1.5倍。具有优良的耐紫外线和大气老化性。玻璃化温度80-100 ℃,分解温度>200 ℃。使用温度-40~80℃。耐碱、耐稀酸、耐水溶性无机盐、烷烃和油脂。溶于二氯乙烷、氯仿、丙酮、冰醋酸、二氧六环、四氢呋喃、醋酸乙酯等,不溶乙醇、石油醚等。电绝缘性良好。
常见产品为 亚克力 亚加力 (都是英文 acrylic 的中文叫法),翻译过来其实就是有机玻璃!
化学名为聚甲基丙烯酸甲酯。由于PMMA抗冲击性能低、成型流动性能差等缺点,PMMA的改性相继出现。如甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、丁二烯的共聚,PMMA与PC的共混等。