PMMA

PMMA

一種高分子聚合物
PMMA也叫亞克力或者亞加力,源自英文acrylic(丙烯酸塑料)。化學名稱為聚甲基丙烯酸甲酯,是一種開發較早的重要可塑性高分子材料,具有較好的透明性、化學穩定性和耐候性、易染色、易加工、外觀優美,在建築業中有着廣泛的應用。有機玻璃産品通常可以分為澆注闆、擠出闆和模塑料。[1]
    中文名:亞加力或亞克力 外文名:polymethyl methacrylate(PMMA) 别名: 英文名:Acrylic 又稱為:PMMA或亞加力 化學名:聚甲基丙烯酸甲酯 應用:建築業、亮化工程等

用途

亞克力制品有亞克力闆、亞克力塑膠粒、亞克力燈箱、招牌、亞克力浴缸、亞克力人造大理石、亞克力樹脂、亞克力(乳膠)漆,亞克力膠黏劑等等産品,種類繁多。人們所常見到的亞克力産品系由亞克力粒料、闆材或樹脂等原材料經由各種不同的加工方法,并配合各種不同材質及功能之零配件加以組裝而成之亞克力制品。至于一般常聽到的亞克力纖維、亞克力棉、亞克力紗、亞克力尼龍等,系指由丙烯酸聚合而成之人造纖維,與亞克力制品并無關聯。其中,人們常說的亞克力闆就是聚甲基丙烯酸甲酯Polymeric Methyl Methacrylate(PMMA)闆材,它是由“甲基丙烯酸甲酯單體Methyl Methacrylate(MMA)”聚合而成。或是由亞克力粒料經由擠闆機擠出而成的。以往闆俗稱為有機玻璃。亞克力源自英文acrylic,意指由有機化合物之MMA所制成之PMMA闆,其透明與透光度如同玻璃一般。因将所有由透明塑料如PS、PC等或由劣質之回收MMA所制成之闆材均統稱為有機玻璃。為求區隔起見,特将由高品質之純料MMA所制成之PMMA闆一律以亞克力闆稱呼之,以和一般之有機玻璃闆區隔。

主要分類

有機玻璃(亞克力)闆材的種類

亞克力闆材的規格種類很多。普通闆有:透明闆,染色透明闆,乳白闆,彩色闆;特種闆有:衛浴闆,雲彩闆,鏡面闆,夾布闆,中空闆,抗沖闆,阻燃闆,超耐磨闆,表面花紋闆,磨砂闆,珠光闆,金屬效果闆等。不同的性能,不同的色彩及視覺效果以滿足千變萬化的要求。

1、亞克力闆按生産工藝分澆鑄闆和擠壓闆,按透光度可分為透明闆、半透明闆(包括染色闆透明闆)、色闆(包括黑白及彩色闆);按性能分抗沖擊闆、抗紫外線闆、普通闆和特殊闆如高抗沖闆、阻燃闆、磨砂闆、金屬效果闆、高耐磨闆、導光闆等。

A:澆鑄闆:分子量高,具有出色的剛度、強度以及優異的抗化學品性能。因而比較适合加工大尺寸的标識牌匾,相對在軟化過程中時間稍長。這種闆材的特點是小批量加工,在顔色體系和表面紋理效果方面有無法比拟的靈活性,且産品規格齊全,實用于各種特殊用途。

B:擠壓闆:與澆鑄闆相比,擠壓闆分子量較低,機械性能稍弱,柔性比較高。然而,這一特點有利于折彎和熱成型加工,軟化時間較短。在處理尺寸較大的闆材時,有利于各種快速真空吸塑成型。同時,擠壓闆的厚度公差比澆鑄闆小。由于擠壓闆是大批量自動化生産,顔色和規格不便調理,所以産品規格多樣性受到一定的限制。

2、亞克力還有一種叫回料再生闆是采用回收亞克力邊角料,經過熱降解後得到再生MMA(甲基丙烯酸甲酯)單體,再由化學聚合反應之後得來。經過嚴格的工藝流程,可以重新得到純淨的MMA單體,與新合成單體,品質上沒有任何區别。但生産出來的降解單體,純度不高,闆材成型後,其品質、性能很差。

總結:擠壓闆使用顆粒原料,經過高溫溶解後擠壓成型,而澆鑄闆是用MMA單體(液态)直接澆鑄成型,雖然擠壓闆外形上較為平整光潔,但因其在顆粒原料成型時以完成聚合。在加工成闆材時其結構、性能較弱,并不适合作為戶外标識産品的材料,隻适合作水晶字或産品支架等戶内産品。另外由于擠壓闆多數不具防紫外線功能,其戶外使用的壽命與澆鑄闆不可同日而語,顔色會漸褪并且很容易脆化,直至破裂。澆鑄闆是在闆材加工過程中完成結構聚合,其間加入紫外線吸收劑,具有極高的強度和UV功能,戶外使用壽命長達5年以上甚至10年,使用期間色澤一直亮麗如新。

工藝特性

1、聚甲基丙烯酸甲酯含有極性側甲基,具有較明顯的吸濕性,吸水率一般在0.3%-0.4%,成型前必須幹燥,幹燥條件是80℃-85℃下幹燥4-5h。

2、聚甲基丙烯酸甲酯在成型加工的溫度範圍内具有效明顯的非牛頓流體特性,熔融粘度随剪切速率增大會明顯下降,熔體粘度對溫度的變化也很敏感。因此,對于聚甲基丙烯酸甲酯的成型加工,提高成型壓力和溫度都可明顯降低熔體粘度,取得較好的流動性。

3、聚甲基丙烯酸甲酯開始流動的溫度約160℃,開始分解的溫度高于270℃,具有較寬的加工溫度區間。

4、聚甲基丙烯酸甲酯熔體粘度較高,冷卻速率又較快,制品容易産生内應力,因此成型時對工藝條件控制要求嚴格,制品成型後也需要進行後處理。

5、聚甲基丙烯酸甲酯是無定形聚合物,收縮率及其變化範圍都較小,一般約在0.5%-0.8%,有利于成型出尺寸精度較高的塑件。

6、聚甲基丙烯酸甲酯切削性能甚好,其型材可很容易地機加工為各種要求的尺寸。

加工工藝

聚甲基丙烯酸甲酯可以采用澆鑄、注塑、擠出、熱成型等工藝。

澆鑄成型

澆鑄成型用于成型有機玻璃闆材、棒材等型材,即用本體聚合方法成型型材。澆鑄成型後的制品需要進行後處理,後處理條件是60℃下保溫2h,120℃下保溫2h。

注塑成型

注塑成型采用懸浮聚合所制得的顆粒料,成型在普通的柱塞式或螺杆式注塑機上進行。表1是聚甲基丙烯酸甲酯注塑成型的典型工藝條件。

注塑制品也需要後處理消除内應力,處理在70-80℃熱風循環幹燥箱内進行,處理時間視制品厚度,一般均需4h左右。

擠出成型

聚甲基丙烯酸甲酯也可以采用擠出成型,用懸浮聚合生産的顆粒料制備有機玻璃闆材、棒材、管材、片材等,但這樣制備的型材,特别是闆材,由于聚合物分子量小,力學性能、耐熱性、耐溶劑性均不及澆注成型的型材,其優點是生産效率高,特别是對于管材和其它用澆注法時模具。難以制造的型材。擠出成型可采用單階或雙階排氣式擠出機,螺杆長徑比一般在20-25。表2是擠出成型的典型工藝條件。

熱成型

熱成型是将有機玻璃闆材或片材制成各種尺寸形狀制品的過程,将裁切成要求尺寸的坯料夾緊在模具框架上,加熱使其軟化,再加壓使其貼緊模具型面,得到與型面相同的形狀,經冷卻定型後修整邊緣即得制品。加壓可采用抽真空牽伸或用對帶有型面的凸模直接加壓的方法。熱成型溫度可參照表3推薦的溫度範圍。采用快速真空低牽伸成型制品時,宜采用接近下限溫度,成型形狀複雜的深度牽伸制品時宜采用接近上限溫度,一般情況下采用正常溫度。

雕刻切割

主要針對已經成型的亞克力或者有色亞克力材料進行的镂空和雕刻。普通的激光雕刻切割機就可以滿足多數亞克力制品的雕刻和镂空需要。

發展

亞克力(ACRYLIC),俗名特殊處理有機玻璃。亞克力的研究開發,距今已有一百多年的曆史。1872年丙烯酸的聚合性始被發現;1880年甲基丙烯酸的聚合性為人知曉;1901年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成;1927年運用前述合成法嘗試工業化制造;1937年甲基酸脂工業制造開發成功,由此進入規模性制造。二戰期間因亞克力具有優異的強韌性及透光性,首先,被應用于飛機的擋風玻璃,坦克司機駕駛室的視野鏡。1948年世界第一隻亞克力浴缸的誕生,标志着亞克力的應用進入了新的裡程碑。。

性能特點

特性

1、具有水晶般的透明度,透光率在92%以上,光線柔和、視覺清晰,用染料着色的亞克力又有很好的展色效果。

2、亞克力闆具有極佳的耐候性、較高的表面硬度和表面光澤,以及較好的高溫性能。

3、亞克力闆有良好的加工性能,既可采用熱成型,也可以用機械加工的方式。

4、透明亞克力闆材具有可與玻璃比拟的透光率,但密度隻有玻璃的一半。此外,它不像玻璃那麼易碎,即使破壞,也不會像玻璃那樣形成鋒利的碎片。

5、亞克力闆的耐磨性于鋁材接近,穩定性好,耐多種化學品腐蝕。

6、亞克力闆具有良好的适印性和噴塗性,采用适當的印刷和噴塗工藝,可以賦予亞克力制品理想的表面裝飾效果。

7、耐燃性:不自燃但屬于易燃品,不具備自熄性。

特點

1、硬度

硬度是最能體現澆注亞克力闆生産工藝和技術的參數之一,是品質控制中的重要一環。硬度能反映出原料PMMA純度、闆材耐候性以及耐高溫性能等。硬度直接影響到闆材是否會收縮彎曲變形,加工時表面是否會出現皲裂等情況。硬度是評判亞克力闆品質好壞硬性指标之一,平均達洛氏硬度值8、9度左右。

2、厚度(亞克力公差)

亞克力闆材厚度存在亞克力公差,所以亞克力公差的控制是品質管理和生産技術的重要體現。亞克力的生産都有一個國際标準ISO7823

澆注闆的公差要求:公差=±(0.4+0.1x厚度)

擠出闆的公差要求:公差=<3mm厚度:±10%>3mm厚度: ±5 %

3、透明度/白度

嚴格的原料配選、先進的配方跟進和現代化的生産工藝制作,确保闆材極佳的透明度和純白度。火焰抛光後晶瑩剔透。

屬性

力學性能

聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的綜合力學性能,在通用塑料中居前列,拉伸、彎曲、壓縮等強度均高于聚烯烴,也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等,沖擊韌性較差,但也稍優于聚苯乙烯。澆注的本體聚合聚甲基丙烯酸甲酯闆材(例如航空用有機玻璃闆材)拉伸、彎曲、壓縮等力學性能更高一些,可以達到聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料的水平。

一般而言,聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸強度可達到50-77MPa水平,彎曲強度可達到90-130MPa,這些性能數據的上限已達到甚至超過某些工程塑料。其斷裂伸長率僅

2%-3%,故力學性能特征基本上屬于硬而脆的塑料,且具有缺口敏感性,在應力下易開裂,但斷裂時斷口不像聚苯乙烯和普通無機玻璃那樣尖銳參差不齊。40℃是一個二級轉變溫度,相當于側甲基開始運動的溫度,超過40℃ ,該材料的韌性,延展性有所改善。聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低,容易擦傷。

聚甲基丙烯酸甲酯的強度與應力作用時間有關,随作用時間增加,強度下降。經拉伸取向後的聚甲基丙烯酸甲酯(定向有機玻璃)的力學性能有明顯提高,缺口敏感性也得到改善。

聚甲基丙烯酸甲酯的耐熱性并不高,它的玻璃化溫度雖然達到104℃,但最高連續使用溫度卻随工作條件不同在65℃-95℃之間改變,熱變形溫度約為96℃(1.18MPa),維卡軟化點約113℃。可以用單體與甲基丙烯酸丙烯酯或雙酯基丙烯酸乙二醇酯共聚的方法提高耐熱性。聚甲基丙烯酸甲酯的耐寒性也較差,脆化溫度約9.2℃。聚甲基丙烯酸甲酯的熱穩定性屬于中等,優于聚氯乙烯和聚甲醛,但不及聚烯烴和聚苯乙烯,熱分解溫度略高于270℃,其流動溫度約為160℃,故尚有較寬的熔融加工溫度範圍。

聚甲基丙烯酸甲酯的熱導率和比熱容在塑料中都屬于中等水平,分别為0.19W/CM.K和1464J/Kg.K

電性能

聚甲基丙烯酸甲酯由于主鍊側位含有極性的甲酯基,電性能不及聚烯烴和聚苯乙烯等非極性塑料。甲酯基的極性并不太大,聚甲基丙烯酸甲酯仍具有良好的介電和電絕緣性能。值得指出的是,聚甲基丙烯酸甲酯乃至整個丙烯酸類塑料,都具有優異的抗電弧性,在電弧作用下,表面不會産生碳化的導電通路和電弧徑迹現象。20℃是一個二級轉變溫度,相應于側甲酯基開始運動的溫度,低于20℃,側甲酯基處于凍結狀态,材料的電性能比處于20℃以上時會有所提高。

耐溶劑性

聚甲基丙烯酸甲酯可耐較稀的無機酸,但濃的無機酸可使它侵蝕,可耐堿類,但溫熱的氫氧化鈉、氫氧化鉀可使它浸蝕,可耐鹽類和油脂類,耐脂肪烴類,不溶于水、甲醇、甘油等,但可吸收醇類溶脹,并産生應力開裂,不耐酮類、氯代烴和芳烴。它的溶解度參數約為18.8(J/CM3)1/2 ,在許多氯代烴和芳烴中可以溶解,如二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、甲苯等,乙酸乙烯和丙酮也可以使它溶解。

聚甲基丙烯酸甲酯對臭氧和二氧化硫等氣體具有良好的抵抗能力。

耐侯性

聚甲基丙烯酸甲酯具有優異的耐大氣老化性,其試樣經4年自然老化試驗,重量變化,拉伸強度、透光率略有下降,色澤略有泛黃,抗銀紋性下降較明顯,沖擊強度還略有提高,其它物理性能幾乎未變化。

燃燒性

聚甲基丙烯酸甲酯很容易燃燒,極限氧指數僅17.3。

粘接方法

亞克力制品的粘接是亞克力加工中中一個十分關鍵的工藝環節,如何展現有機玻璃清澈透明的特性,體現亞克力煙酒包裝工藝品的價值感,最大限度的提高亞克力工藝品的檔次與品味,粘接技術起到了舉足輕重的作用。

有機玻璃闆的粘接主要受兩方面的影響,一是粘接劑本身的适用性;二是粘接的技巧。

國内外市場上有很多粘接劑,主要有二種類型,一種是雙組份的,如萬能膠、環氧樹脂類;還有一種是單組份的,如CHCl3(氯仿)。一般來說,雙組份的粘接劑是通過固化反應來實現粘接,單組份的粘接劑是一溶劑的最終揮發而實現粘接。

雙組份粘接劑的特點是粘接效果較好,粘接後無氣泡、不發白、強度大。缺點是操作複雜、難度大、固化時間長、速度慢、很難适應大批量生産的要求。而一般的單組份粘接劑的特點是速度快,可滿足批量産品生産的工藝要求,缺點是粘接後的制品易産生氣泡、易發白、耐候性差,從而直接影響了有機玻璃制品的外在美觀與産品質量,因此,在有機玻璃制品的加工中,如何選擇合适的粘接劑,提高有機玻璃制品的品位與檔次,是粘接工藝中必須首先解決的一個大問題。

另外,粘接的技巧也十分重要,下面就我們常見的幾種粘接工藝,簡單分析它們的實際操作經驗。

1、對接:将兩塊需對接的有機玻璃闆水平放在操作平台上,合攏,并在底部粘一膠帶,留下一條不大于0.3mm寬的縫隙以備塗注粘接劑。用注射器将粘接劑從一邊均勻緩慢從縫隙裡注入,直至全部注滿,待完全固化後揭去膠帶即可。

2、 立面粘接:立面粘接是應用最廣泛的一種粘接技術,在制作各種有機玻璃IT電子數碼展示架制品中得到普遍使用。首先應将需粘接的表面擦拭幹淨。最好使用靠模實現粘接,使粘接物不晃動,有利于提高粘接的質量。厚度為3mm的有機玻璃闆粘接,可墊入細金屬絲,利用毛細作用完成粘接,在粘接劑固化之前抽出金屬絲,或可采用粘膠帶,再塗粘接劑的方法粘接。

3、斜面粘接:粘接斜面必須使用90度角等靠模,才能防止被粘面的移位。塗注粘接劑應均勻、緩慢。待完全固化後才能取下靠模。

4、面粘接:平面粘接是一種比較特殊的粘接方法。首先将被粘面擦拭幹淨,并水平放置,在上面注上适量的粘接劑。将另一塊有機玻璃闆的一邊斜放接觸被塗粘接劑的有機玻璃闆上,然後均勻緩慢放下,從一邊将氣泡趕出去而完成粘接。有機玻璃粘接劑能侵蝕有機玻璃闆的表面,并留下難以消除的痕迹,因此可以用貼不幹膠帶的方法來保護不需粘接的部位。油脂、灰塵或氣孔會妨礙粘接劑的均勻塗布而留下氣泡。過分少量的使用粘接劑會使粘接收縮時帶入空氣。直接的吹風會使粘接面的邊沿因粘接劑的揮發而發白。室内濕度、溫度等等都對有機玻璃闆的粘接有直接的影響。

主要用途

PMMA是以丙烯酸及其酯類聚合所得到的聚合物統稱丙烯酸類樹酯,相應的塑料統稱聚丙烯酸類塑料,其中以聚甲基丙烯酯甲酯應用最廣泛。聚甲基丙烯酸甲酯縮寫代号為PMMA,俗稱有機玻璃,是迄今為止合成透明材料中質最優異的。

PMMA具有質輕、價廉,易于成型等優點。它的成型方法有澆鑄,射出成型,機械加工、熱成型等。尤其是射出成型,可以大批量生産,制程簡單,成本低。因此,它的應用日趨廣泛,它廣泛用于儀器儀表零件、汽車車燈、光學鏡片、透明管道等。

優點

亞克力是繼陶瓷之後能夠制造衛生潔具的最好的新型材料。與傳統的陶瓷材料相比,亞克力除了無與倫比的高光亮度外,還有下列優點:韌性好,不易破損;修複性強,隻要用軟泡沫蘸點牙膏就可以将潔具擦拭一新;質地柔和,冬季沒有冰涼刺骨之感;色彩鮮豔,可滿足不同品位的個性追求。用亞克力制作台盆、浴缸、坐便器,不僅款式精美,經久耐用,而且具有環保作用,其輻射線與人體自身骨骼的輻射程度相差無幾。亞克力潔具最早出現于美國,已占據整個國際市場的70%以上。

缺點

由于亞克力生産難度大、成本高,故市場上有不少質低價廉的代用品。這些代用品也被稱為“亞克力”,其實是普通有機闆或複合闆(又稱夾心闆)。普通有機闆用普通有機玻璃裂解料加色素澆鑄而成,表面硬度低,易褪色,用細砂打磨後抛光效果差。複合闆隻有表面很薄一層亞克力,中間是ABS塑料,使用中受熱脹冷縮影響容易脫層。真假亞克力,可從闆材斷面的細微色差和抛光效果中去識别亞克力應用廣泛,可用于測試架,貼片托盤。

應用領域

1、建築應用:櫥窗、隔音門窗、采光罩、電話亭等

2、廣告應用:燈箱、招牌、指示牌、展架等

3、交通應用:火車、汽車等車輛門窗等

4、醫學應用:嬰兒保育箱、各種手術醫療器具 民用品:衛浴設施、工藝品、化妝品、支架、水族箱等

5、工業應用:儀器表面闆及護蓋等

6、照明應用:日光燈、吊燈、街燈罩等

運用領域:酒店、商場、辦公樓、會所、别墅、博物館、醫療、教育、餐飲、展覽展示等等

運用區域:吊頂、集成吊頂、隔斷、屏風、移門、透明牆、酒店家具、辦公家具、吧台、燈飾、吊燈、标識、标牌、地闆、景觀等等

最新應用

亞克力家具

亞克力家具最早出現在歐洲發展于90年代,到21世紀亞克力家具才獲得了長足的發展,高檔酒店、别墅内都可以看到亞克力家具在家居裝飾領域演繹唯美的經典。

自1920年德國羅門哈斯(Rohm & Haas)公司生産出第一塊亞克力闆材起,亞克力的應用就越來越廣泛亞克力家具最早出現在德國。在1941年德國一家工藝品的設計師在設計飾品的時候突發感想,如果能亞克力作為家具的材料那肯定是很完美的事,于是設計了一款使用亞克力為材料的茶幾設計圖紙,并在三天後把茶幾制作出來了,和他原來預想的一樣外觀很完美隻是結構設計的欠缺了些,至此亞克力家具誕生了。

亞克力也可以用來做環保鈕扣。因為其高透光性,做出來的扣子閃閃發亮。同時由于其硬度強不易碎,因此可以達到長久使用的效果。

市場上的家具大多采用木質材料、金屬材料、玻璃材料等傳統材料制成,這類材料制成的家俱存在成本高、不環保、工藝複雜等問題.

如何去除水分

PMMA注塑去除水分,有兩種方案可考慮使用:1、熱風幹燥機去除水分,此幹燥機,需要幹燥的時間長一般4-6個小時。如果對水份含量要求比較低的話,不建議選擇此方案。2、真空除濕幹燥機去除水分,此幹燥機,價格比較貴,一般幹燥時間是2個小時,幹燥效果比較好,可以幹燥的非常徹底;檢測水分采用深芬儀器CSY-L5鹵素水分測定儀,PMMA(亞克力)其制作的産品一般要求透明度比較高,所以在注塑之前的水分幹燥過程及水分含量檢測過程都是非常重要的,如果水分含量過高,其注塑出來的産品上會産生氣泡、水紋、霧狀等不良形态。聚甲基丙烯酸甲酯,以丙烯酸及其酯類聚合所得到的聚合物統稱丙烯酸類樹酯,相應的塑料統稱聚丙烯酸類塑料,其中以聚甲基丙烯酸甲酯應用最廣泛。聚甲基丙烯酸甲酯縮寫代号為PMMA,俗稱有機玻璃,是迄今為止合成透明材料中質地最優異,價格又比較适宜的品種。應用方面:PMMA溶于有機溶劑,如苯酚,苯甲醚等,通過旋塗可以形成良好的薄膜,具有良好的介電性能,可以作為有機場效應管(OFET)亦稱有機薄膜晶體管(OTFT)的介質層。

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