Økologisk glas

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 9. juli 2022; checks kræver 4 redigeringer .
Polymethylmethacrylat

Generel
Systematisk
navn
poly(methyl-2-methylpropenoat).
Forkortelser PMMA
Traditionelle navne polymethylmethacrylat, plexiglas, plexiglas, akrylglas
Chem. formel ( C5O2H8 ) n _ _ _ _
Fysiske egenskaber
Massefylde 1,19 g/cm³
Klassifikation
Reg. CAS nummer 9011-14-7
PubChem
Reg. EINECS nummer 618-466-4
InChI   InChI=1S/C5H9O2/c1-4(2)5(6)7-3/h1-3H3PMAMJWJDBDSDHV-UHFFFAOYSA-N
CHEBI 53205
ChemSpider
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Organisk glas (plexiglas), eller polymethylmethacrylat (PMMA) - akrylharpiks [1] , syntetisk termoplastisk vinylpolymer af methylmethacrylat , termoplastisk gennemsigtig plast , kendt under de kommercielle navne Plexiglas , Deglas , Acrylite , Lucite , Perspex , Setacryl , Vikuglas , Evoglas, plexiglas , akrima , novattro , plexima , lymacryl , plazcryl , acrylex , acryllight , akryplast, akrylglas , akryl , metaplex, vikuglas, evoglas og mange andre.

Kan farves og tones [2] .

Historie

Materialet under mærkenavnet Plexiglas blev skabt i 1928 , patenteret i 1933 af Otto Röhm ( tysk:  Otto Röhm ) [2] . Siden 1933 begyndte dens industrielle produktion af Röhm og Haas ( Darmstadt ) [3] , det første salg af færdige produkter går tilbage til 1936 [2] .

Udseendet af organisk glas (på det tidspunkt kaldet "plexiglas") i perioden mellem de to verdenskrige blev krævet af den hurtige udvikling af luftfarten, den kontinuerlige stigning i flyvehastigheder for alle typer fly og udseendet af maskiner med en lukket cockpit (besætning). Et nødvendigt element i sådanne strukturer er cockpit baldakinen. Til brug i datidens luftfart havde organisk glas en vellykket kombination af de nødvendige egenskaber: optisk gennemsigtighed, brudsikkerhed, det vil sige sikkerhed for piloten, vandmodstand, ufølsomhed over for virkningen af ​​flybenzin og smøreolier [4] .

Under Anden Verdenskrig blev organisk glas i vid udstrækning brugt i konstruktionen af ​​cockpittets baldakin, defensive bevæbningstårne ​​af tunge fly og glaselementer af ubådsperiskoper. Men på grund af den meget lette brændbarhed skiftede de ved første lejlighed i luftfarten til andre gennemsigtige materialer.

Ikke desto mindre er polymerer kun delvist i stand til at erstatte varmebestandige silikatglas med øget styrke - i moderne luftfart er de i mange tilfælde kun anvendelige i form af kompositter . Udviklingen af ​​moderne luftfart indebærer flyvninger i den øvre atmosfære og hypersoniske hastigheder, høje temperaturer og tryk, hvor organisk glas slet ikke er anvendeligt. Eksempler er fly, der kombinerer kvaliteterne fra rumskibe og fly: Rumfærgen og Buran .

Der er organiske alternativer til akrylglasgennemsigtig polycarbonat , polyvinylchlorid og polystyren .

Produktionshistorie i USSR

I USSR blev indenlandsk plexiglas - plexiglas syntetiseret i 1936 på Research Institute of Plastics (Moskva). I dag bruges varmebestandige organiske fluoracrylatglas som lette og pålidelige glasdele til koøjer i militære og civile fly og opereres ved temperaturer fra -60 til +250 °C [5] .

Sammensætning

Organisk glas er en polymer af methylmethacrylat  , en ester af methacrylsyre og methanol , polymeriseret for at åbne dobbeltbindingen mellem carbonatomer. Den kemiske struktur af standard polymethylmethacrylglas er den samme for alle producenter. For at opnå et materiale med forskellige specificerede egenskaber: slagfast, lysspredende, lystransmitterende, støjbeskyttende, UV - beskyttende, varmebestandigt og andre, kan dets struktur ændres i processen med at opnå materialet eller komponenterne kan tilføjes det, der giver de nødvendige egenskaber.

Egenskaber

Disse organiske materialer omtales kun formelt som glas og tilhører en helt anden klasse af stoffer, som selve deres navn indikerer, og hvad der hovedsageligt bestemmer egenskabernes begrænsninger og som følge heraf anvendelsesmulighederne, som adskiller sig fra uorganisk glas i mange måder. Økologiske glas er kun i kompositmaterialer i stand til at nærme sig egenskaberne for de fleste typer uorganiske glas , men de kan ikke være ildfaste . Modstandsdygtighed over for aggressive miljøer og organiske opløsningsmidler i organiske glas er meget værre.

Men dette materiale, når dets egenskaber giver åbenlyse fordele (undtagen specielle typer glas), bruges som et alternativ til silikatglas. Forskellene i egenskaberne af disse to materialer er som følger:

Specifikationer

Indikatorer Støbt plexiglas Ekstrudering uden UV-beskyttelse Ekstrudering med UV-beskyttelse
Trækstyrke, MPa (ved 23 °C) 70 70
Trækmodul, MPa 3000 3500
Trækforlængelse % (ved 23°C) fire 5
Blødgøringspunkt, °C 95 100 105
Slagstyrke, kJ/m² (ikke mindre end) pladetykkelse 2,5-4 mm 9 9 12
Slagstyrke, kJ/m² (ikke mindre end) pladetykkelse 5-24 mm 13
Maksimal driftstemperatur, °С 80 80 80
Støbetemperatur, °C 150-170 150-155 150-155
Massefylde, g/cm³ 1.19 1.19 1.19
Lystransmissionskoefficient, % 92 92 92

Fordele og ulemper

Vigtigste fordele Fejl

Egenskaber ved ekstruderet plexiglas sammenlignet med støbt plexiglas

Kemisk resistens

Plexiglas angribes af fortyndede flus- og blåsyrer samt koncentrerede svovl- , salpeter- og chromsyrer . Plexiglas opløsningsmidler er chlorerede kulbrinter (dichlorethan, chloroform , methylenchlorid ), aldehyder , ketoner og estere . Alkoholer påvirker også plexiglas: methyl , ethyl , propyl , butyl . En 10% opløsning af ethylalkohol virker ikke på plexiglas i kort tid.

Indhentning af plexiglasplader

Plexiglas opnås på to måder: ekstrudering og støbning. Derfor findes der to typer plexiglas - ekstruderet og støbt.

Selve produktionsmetoden pålægger en række begrænsninger og bestemmer nogle af plastens egenskaber.

Ekstruderet plexiglas ( engelsk  ekstrudering , tysk  ekstruderet ) opnås ved kontinuerlig ekstrudering (ekstrudering) af den smeltede masse af granuleret PMMA gennem en spalteform, efterfulgt af afkøling og skæring til specificerede dimensioner.

Blok ( eng.  støbt , udtrykkene "støbt", "støbt" er også blevet etableret på russisk) opnås ved at hælde en monomer - methylmethacrylat mellem to flade plader af uorganisk glas og dets yderligere polymerisering.

Behandlingsmetoder

Boring, anboring, gevindskæring, fræsning og profilering, drejning, drejning, pimpsten[ afklare ] , slibning, polering, formning, vakuumformning, stempling, tegning, blæsning, bukning, opvarmning, afkøling, udglødning, docking, limning, svejsning, maling og plettering. Koldformningsmetoden anvendes også.

I de senere år har PMMA laserskæring vundet stor popularitet. Kuldioxidlasere er mest velegnede til dette, da bølgelængden af ​​laserstråling af denne type laser (9,4 - 10,6 μm) falder på absorptionstoppen af ​​PMMA i det infrarøde område. Snittet opnået ved laserbehandling er glat uden forkulning. Ved laserskæring af farveløs PMMA er der ingen farveændring på snittet. Farvet PMMA kan i nogle tilfælde ændre farve på sektionen.

Ansøgning

Koøjer i fly og helikoptere fra den tidligere generation er glaseret med enkeltlags eller flerlags (komposit) materialer baseret på organiske og silikatglas ( triplex ).

Mange produkter fremstillet af disse polymerer kan erstattes af produkter fremstillet af silikatglas, men plexiglas er meget lettere at forarbejde og forme, og har også en lavere densitet . Dette bestemmer dens fordel til fremstilling af forskellige interiørdetaljer, skilte, reklameartikler og akvarier . Typisk anvendes uorganiske glas til fremstilling af fiberoptiske kommunikationer - kvartsglas og glas baseret på germaniumdioxid . Uorganiske briller er, på trods af materialets billighed, dyrere end plastik på grund af kompleksiteten af ​​fremstillingen og de høje omkostninger ved højteknologisk udstyr til deres produktion. Økologiske briller er billigere, men dårligere med hensyn til gennemsigtighed, derfor i ikke-kritiske applikationer i optiske informationslinjer med kort længde, er polymer optisk fiber meget udbredt.

PMMA har fundet bred anvendelse inden for oftalmologi : I flere årtier er der fremstillet stive gastætte kontaktlinser og stive intraokulære linser (IOL'er), som i øjeblikket implanteres i verden op til adskillige millioner stykker om året. Intraokulære (det vil sige intraokulære) linser er kendt som kunstige linser, og de erstatter øjets linse, der er sløret som følge af aldersrelaterede ændringer og andre årsager, der fører til grå stær .

Økologiske glas som biokompatible materialer. Det er netop på grund af kvaliteter som plasticitet, at biokompatibilitet har gjort det muligt at erstatte uorganiske briller (for eksempel i kontaktlinser ) i oftalmologi. I slutningen af ​​1990'erne blev der skabt silikonehydrogellinser , som på grund af kombinationen af ​​hydrofile egenskaber og høj oxygenpermeabilitet kan bruges uafbrudt i 30 dage uden at blive fjernet fra øjet [7] . Men disse er ikke organiske akrylglas, men et polymeroptisk materiale med sine egne karakteristika.

Anvendelsesområde: belysningsudstyr (plader, skillevægge, frontskærme, diffusorer), udendørs reklame (frontglas til kasser, oplyste bogstaver, støbte tredimensionelle produkter), kommercielt udstyr (standere, montrer, prisskilte), VVS (badeværelsesudstyr), konstruktion og arkitektur (glasering af åbninger, skillevægge, kupler, dansegulv, tredimensionelle formstøbte produkter, akvarier), transport (glasering af fly, både, kåber), instrumentering (skiver, udsigtsvinduer, huse, dielektriske dele, containere).

PMMA bruges i mikro- og nanoelektronik . Især har PMMA fundet anvendelse som en positiv elektronresist i elektronstrålelitografi . En opløsning af PMMA i et organisk opløsningsmiddel påføres en siliciumwafer eller andet substrat. Ved hjælp af en centrifuge dannes en tynd film, hvorefter det nødvendige mønster skabes med en fokuseret elektronstråle , for eksempel i et scanningselektronmikroskop (SEM). I de eksponerede områder af PMMA-filmen brydes intermolekylære bindinger, som følge heraf dannes et latent billede i filmen. Ved hjælp af et udviklende opløsningsmiddel vaskes de udsatte områder af. Ud over elektronstrålen kan PMMA-laget være mønstret af ultraviolet og røntgenbestråling . Fordelen ved PMMA i sammenligning med andre resists er, at den kan bruges til at opnå mønstre med nanometeropløsning. Den glatte overflade af PMMA kan struktureres ved behandling i oxygen højfrekvent plasma, og den strukturerede overflade af PMMA kan udglattes ved bestråling med vakuum ultraviolet ( VUV ) [8] [9] [10] .

Det bruges som materiale til fremstilling af imitationer af rav [2] .

Sportsturisme

Lange og smalle stykker plexiglas (30-50 × 5-9 cm) dæmper ikke, antændes let og giver en lys, vindafvisende flamme, takket være hvilken skåret plexiglas ofte bruges i sportsturisme , på campingture til at lave bål og i de mørke dage til lokal optænding.

Musikinstrumenter

Plexiglas bruges til fremstilling af trommeskaller (DW Design Acryl ShellSet, Tama Mirage). Disse trommesæt ser meget imponerende ud på scenen. Akryltrommer lyder dog dårligere end trætrommer (på grund af deres resonanskvaliteter) og bruges generelt ikke i studieoptagelser.

Støjisolering og lydrefleksion

Organisk glas reflekterer lyd i gennemsigtige lydisolerende skærme, i lydisolerende barrierer på motorveje, broer, fodgængerfelter, jernbaneoverskæringer, i landsbyer, til lydisolering af bygninger og så videre.

For eksempel er værdien af ​​lydisolering PLEXIGLAS SOUNDSTOP med en tykkelse på 12 mm normaliseret - 32 dB; 15 mm tyk - 34 dB; 20 mm tyk - 36 dB; 25 mm tyk - 38 dB.

Typer af plexiglas og deres anvendelser

Gennemsigtigt plexiglas

En farveløs plade med en lystransmission på 92-93% (ved 3 mm tykkelse), med glatte overflader, kendetegnet ved høj glans på begge sider. Har høj gennemsigtighed, forvrænger ikke gennemsigtige scener. Anvendelse: ruder af bygninger og strukturer (udvendige og interne), butiksvinduer, gennemsigtige paneler og beskyttelsesglas af enheder og mekanismer.

Transparent farvet plexiglas

Gennemsigtigt plexiglas ensartet farvet i massen. De mest populære tonede plader er grå (røgede), blå og brune (under bronze) nuancer. Ark kan males i enhver farve med varierende grad af mætning, mens de forbliver gennemsigtige og ikke forvrænger billedet.

Anvendelse: glasering af køretøjer , i medicinsk udstyr, i skillevægge, i omsluttende strukturer, kupler, baldakiner, atrier , lanterner, drivhuse , drivhuse , solarier , møbelelementer, bordplader, hylder, handels- og udstillingsudstyr, stande, holdere, "lommer" informationsstandere, demonstrationsstrukturer, modeller, udendørs og interiør reklameprodukter, souvenirs, numre, tags, forskellige termoformede produkter, glasering af fotografier, malerier og stande, akvarier , interiørdetaljer, transparente gulve, trapper, gelændere og så videre. Registrering af udstillinger, shows, koncerter, tv-studier.

Transparent korrugeret plexiglas

Gennemsigtigt farveløst og farvet plexiglas med en korrugeret overflade på den ene side af arket, den anden side er normalt glat. Den har lysspredning på grund af lysets brydning i forskellige retninger, mens den opretholder høj gennemsigtighed. Bag sådanne briller får genstande og billeder slørede konturer. Korrugeringstyper har uafhængige navne, klassiske typer af korrugering: "chipped ice", lille og stor korrugering "prismatisk", "honeycomb", "små bølger", "drop". Sjældne typer af korrugering: "strøm", "nålestik", "firkanter", "pyramider", "fløjl", "læder". Funktioner: gennemsigtighed, lysbrydning, delvis skjulning af billedet bag arket, dekorativ effekt.

Anvendelse: glasering af brusekabiner, badekarafskærmninger, glasering af indvendige døre, glasering af skillevægge, møbler, designelementer, lampediffusorer, falske lofter med indvendig belysning, dekorative interiørelementer.

Mat hvid plexiglas

Lysspredende hvid plade med lystransmission fra 20 (udadgående uigennemsigtig) til 70 % (gennemskinnelig) med en glat og højglans overflade på begge sider. Ensartet lysspredning, fuldstændig skjul af billedet bag arket (når den er oplyst på den anden side, dannes en lysskærm).

Farvet matteret plexiglas

Lysspredende plade af en bestemt farve (angiver farven i henhold til RAL -standarden , Pantone eller producentens katalog) med varierende grader af lystransmission, blank overflade. Det er kendetegnet ved ensartet lysspredning, fuldstændig skjul af billedet bag arket (når det er belyst, dannes en lysskærm).

Anvendelse: lysdiffusorer, lysende falske lofter, podier , indvendigt oplyste gulve, handels- og reklamebelyste skilte (såkaldte lyskasser) med påføring af selvklæbende film, fotolaminering, silketryk, vejlyskasser , pyloner , skilte af offentlige institutioner, parkeringspladser, tredimensionelle bogstaver, modeller af annoncerede produkter med indvendig belysning, miniature lyskasser, der angiver gader (husnumre), ved hjælp af printteknologi på plastik, medicinsk udstyr, enheder og så videre.

Bølget mat hvid og farvet plexiglas

Hvidt (eller farvet) plexiglas med varierende grader af lystransmission, bølget på den ene side af arket, den anden side er glat. Ujævn lysspredning, fuldstændig skjul af billedet bag glasset. Den har de mest begrænsede anvendelsesområder: lampediffusorer til lysstofrør, dekorative interiørelementer med indvendig belysning.

Opbevaring og transport

Se også

Noter

  1. Matushevskaya A., 2013 , s. femten.
  2. 1 2 3 4 Wagner-Vysetskaya E., 2013 , s. 32.
  3. Det moderne navn på virksomheden er Evonik Industries
  4. Karl Anders und Hans Eichelbaum Wörterbuch des Flugwesens. Verlag von Quelle og Meyer. Leipzig, 1937, S. 266-267.
  5. Beider E. Ya. et al. Erfaring i brugen af ​​fluorpolymermaterialer i luftfarten  // Journal of the Russian Chemical Society. D. I. Mendeleev. - 2008. - T. LII , no. 3 . - S. 30-44 .
  6. Sammensætning af POLYMETHYL METHACRALAT (LUCITE, PERSPEX, PLEXIGLAS  ) . NIST. Hentet 30. januar 2018. Arkiveret fra originalen 20. januar 2017.
  7. Nyt materiale til kontaktlinser fra St. Petersburg-afdelingen af ​​Katalyseinstituttet. G. K. Boreskova SB RAS - Videnskab i Sibirien nr. 5 (2491) 4. februar 2005 . Dato for adgang: 22. januar 2009. Arkiveret fra originalen 20. januar 2009.
  8. Fotolitografi med polymethylmethacrylat (PMMA)
  9. En sammenligning af elektronstrålelitografi modstår PMMA og ZEP520A . Hentet 10. april 2018. Arkiveret fra originalen 19. august 2019.
  10. Fundamentals of Electron Beam Exposure and Development Arkiveret 29. maj 2015 på Wayback Machine 2.1.2 EBL modstår
  11. 1 2 3 GOST 10667-90. Økologisk glasplade. specifikationer

Litteratur