Organikus üveg

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2022. július 9-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 4 szerkesztést igényelnek .
Polimetil-metakrilát

Tábornok
Szisztematikus
név		 poli(metil-2-metilpropenoát).
Rövidítések PMMA
Hagyományos nevek polimetil-metakrilát, plexi, plexi, akrilüveg
Chem. képlet (C 5 O 2 H 8 ) n
Fizikai tulajdonságok
Sűrűség 1,19 g/cm³
Osztályozás
Reg. CAS szám 9011-14-7
PubChem 3032549
Reg. EINECS szám 618-466-4
InChI   InChI=1S/C5H9O2/c1-4(2)5(6)7-3/h1-3H3PMAMJWJDBDSDHV-UHFFFAOYSA-N
CHEBI 53205
ChemSpider 2297496
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

Szerves üveg (plexiüveg), vagy polimetil-metakrilát (PMMA) - akrilgyanta [1] , metil-metakrilát szintetikus hőre lágyuló vinilpolimerje , hőre lágyuló átlátszó műanyag , plexi , deglas , akrilát , lucite , perspex , vikuglass , kereskedelmi néven ismert . Evoglas, plexi , akrima , novattro , plexima , lymacryl , plazcryl , akrilex , akrilfény , akrilplaszt, akrilüveg , akril , metaplex, vikuglas, evoglas és még sokan mások.

Pácolható és színezhető [2] .

Történelem

A Plexiglas márkanév alatti anyagot 1928 - ban hozták létre , 1933-ban Otto Röhm ( németül  Otto Röhm ) szabadalmaztatta [2] . 1933 óta megkezdődött ipari gyártása a Röhm and Haas ( Darmstadt ) [3] által, a késztermékek első értékesítése 1936-ig nyúlik vissza [2] .

Az organikus üveg (akkori nevén plexi) megjelenését a két világháború közötti időszakban a repülés rohamos fejlődése, minden típusú repülőgép repülési sebességének folyamatos növekedése és a zárt légterű gépek megjelenése követelte meg. pilótafülke (legénység). Az ilyen szerkezetek szükséges eleme a pilótafülke előtetője. Az akkori repülésben való felhasználáshoz a szerves üveg sikeresen kombinálta a szükséges tulajdonságokat: optikai átlátszóság, törésállóság, azaz biztonság a pilóta számára, vízállóság, érzéketlenség a repülőgépbenzin és kenőolajok hatására [4] .

A második világháború idején a szerves üveget széles körben használták a pilótafülke-előtető, a nehéz repülőgépek védelmi fegyverzettornyainak és a tengeralattjáró periszkópok üvegelemeinek építésénél. A nagyon könnyű gyúlékonyság miatt azonban a repülésben az első adandó alkalommal áttértek más átlátszó anyagokra.

Ennek ellenére a polimerek csak részben képesek kiváltani a hőálló szilikát üvegeket , amelyek megnövelt szilárdságúak - a modern repülésben sok esetben csak kompozitok formájában alkalmazhatók . A modern repülés fejlődése magában foglalja a felső légkörben végzett repüléseket és hiperszonikus sebességet, magas hőmérsékletet és nyomást, ahol a szerves üveg egyáltalán nem alkalmazható. Ilyenek például az űrhajók és repülőgépek tulajdonságait ötvöző repülőgépek: a Space Shuttle és a Buran .

Léteznek szerves alternatívák az akril üveg - átlátszó polikarbonát , polivinil - klorid és polisztirol helyett .

Gyártás története a Szovjetunióban

A Szovjetunióban a hazai plexit - plexit 1936-ban szintetizálták a Műanyagkutató Intézetben (Moszkva). Napjainkban a hőálló fluorakrilát szerves üvegeket könnyű és megbízható üvegezési alkatrészként használják katonai és polgári repülőgépek lőnyílásaihoz, és –60 és +250 °C közötti hőmérsékleten üzemelnek [5] .

Összetétel

A szerves üveg metil-metakrilát polimerje  , amely a metakrilsav és a metanol észtere, amelyet a szénatomok közötti kettős kötés megnyitására polimerizálnak . A szabványos polimetil-metakril üveg kémiai szerkezete minden gyártónál azonos. Különböző meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyag előállításához: ütésálló, fényszórásos, fényáteresztő, zajvédő, UV -védő, hőálló és egyebek, szerkezete megváltoztatható az anyag vagy az alkatrészek beszerzése során. hozzá kell adni, amelyek biztosítják a szükséges jellemzőket.

Tulajdonságok

Ezeket a szerves anyagokat csak formálisan emlegetik üvegnek , és egy teljesen más anyagosztályba tartoznak, amint azt már a nevük is jelzi, és ami főként meghatározza a tulajdonságok korlátait és ebből adódóan az alkalmazási lehetőségeket, amelyek a szervetlen üvegtől eltérőek. sok út. A szerves üvegek csak kompozit anyagokban képesek megközelíteni a legtöbb szervetlen üvegtípus tulajdonságait , de nem lehetnek tűzállóak . A szerves üvegek agresszív környezettel és szerves oldószerekkel szembeni ellenállása sokkal rosszabb.

Ezt az anyagot azonban, ha tulajdonságai nyilvánvaló előnyöket kínálnak (a speciális üvegtípusok kivételével), a szilikátüveg alternatívájaként használják. A két anyag tulajdonságai közötti különbségek a következők:

Specifikációk

Mutatók Öntött plexi Extrudálás UV-védelem nélkül Extrudálás UV védelemmel
Szakítószilárdság, MPa (23 °C-on) 70 70
Szakító modulus, MPa 3000 3500
Szakító nyúlás % (23°C-on) négy 5
Lágyuláspont, °C 95 100 105
Ütőszilárdság, kJ/m² (legalább) lemezvastagság 2,5-4 mm 9 9 12
Ütőszilárdság, kJ/m² (legalább) lemezvastagság 5-24 mm 13
Maximális üzemi hőmérséklet, °C 80 80 80
Formázási hőmérséklet, °C 150-170 150-155 150-155
Sűrűség, g/cm³ 1.19 1.19 1.19
Fényáteresztési tényező, % 92 92 92

Előnyök és hátrányok

Fő előnyei Hibák

Az extrudált plexi tulajdonságai az öntött plexihez képest

Vegyi ellenállás

A plexit a híg fluor- és hidrogén - ciánsav , valamint a tömény kénsav , salétromsav és krómsav támadja meg . A plexi oldószerek klórozott szénhidrogének (diklór-etán, kloroform , metilén-klorid ), aldehidek , ketonok és észterek . Az alkoholok a plexire is hatással vannak: metil , etil , propil , butil . A 10%-os etil-alkohol oldat rövid ideig nem működik a plexi üvegen.

Plexiüveg lapok beszerzése

A plexit kétféleképpen állítják elő: extrudálással és öntéssel. Ezért kétféle plexi létezik - extrudált és öntött.

Maga a gyártási módszer számos korlátozást ír elő, és meghatározza a műanyag bizonyos tulajdonságait.

Az extrudált plexiüveget ( angolul  extrudálás , németül  Extrudiert ) a granulált PMMA megolvadt tömegének folyamatos extrudálásával (extrudálásával) állítják elő egy résszerszámon keresztül, majd hűtéssel és meghatározott méretekre vágással.

A tömböt ( angol  öntvény , az „öntött”, „öntvény” kifejezések oroszul is meghonosodtak) úgy állítják elő, hogy monomer-metil-metakrilátot öntenek két lapos szervetlen üveglap közé, és tovább polimerizálják.

Feldolgozási módszerek

Fúrás, menetfúrás, menetvágás, marás és profilozás, esztergálás, esztergálás, habkő[ pontosítás ] , köszörülés, polírozás, alakítás, vákuumformázás, sajtolás, húzás, fújás, hajlítás, melegítés, hűtés, izzítás, dokkolás, ragasztás, hegesztés, festés és bevonat. A hidegalakítási módszert is alkalmazzák.

Az elmúlt években a PMMA lézeres vágás nagy népszerűségre tett szert. Erre a legalkalmasabbak a szén-dioxid lézerek , mivel az ilyen típusú lézerek lézersugárzásának hullámhossza (9,4 - 10,6 μm) a PMMA abszorpciós csúcsára esik az infravörös tartományban. A lézeres megmunkálással kapott vágás sima, elszenesedés nélkül. Színtelen PMMA lézeres vágásakor a vágáson nincs színváltozás. A színes PMMA bizonyos esetekben megváltoztathatja a metszet színét.

Alkalmazás

Az előző generációs repülőgépek és helikopterek nyílásait szerves és szilikát üveg ( triplex ) alapú egy- vagy többrétegű (kompozit) anyagokkal üvegezik .

Sok ilyen polimerből készült termék helyettesíthető szilikátüvegből készült termékekkel, de a plexi sokkal könnyebben feldolgozható és formázható, és sűrűsége is kisebb . Ez meghatározza annak előnyeit különféle belső részletek, táblák, reklámcikkek és akváriumok gyártásában . Jellemzően szervetlen üvegeket használnak száloptikai kommunikációs anyagok – kvarcüveg és germánium -dioxid alapú üveg – gyártásához . A szervetlen üvegek az anyag olcsósága ellenére drágábbak, mint a műanyagok a gyártás összetettsége és a gyártásukhoz szükséges csúcstechnológiás berendezések magas költsége miatt. A szerves üvegek olcsóbbak, de az átlátszóság szempontjából rosszabbak, ezért a rövid hosszúságú optikai információs vonalakban a nem kritikus alkalmazásokban széles körben alkalmazzák a polimer optikai szálat.

A PMMA széleskörű alkalmazásra talált a szemészetben : évtizedek óta merev gáztömör kontaktlencséket és merev intraokuláris lencséket (IOL) gyártanak belőle, amelyeket jelenleg évente akár több millió darabot is beültetnek a világon. Az intraokuláris (vagyis az intraokuláris) lencsék mesterséges lencsékként ismertek, és helyettesítik a szemlencsét, amely az életkorral összefüggő változások és egyéb szürkehályoghoz vezető okok következtében elhomályosodott .

Organikus üvegek, mint biokompatibilis anyagok. Pontosan az olyan tulajdonságok miatt, mint a plaszticitás, a biokompatibilitás lehetővé tette a szervetlen szemüvegek (például kontaktlencsék ) cseréjét a szemészetben. Az 1990-es évek végén megszülettek a szilikon-hidrogél lencsék , amelyek a hidrofil tulajdonságok és a magas oxigénáteresztő képesség kombinációja miatt 30 napig folyamatosan használhatók anélkül, hogy kivennék a szemből [7] . De ezek nem akril szerves üvegek, hanem polimer optikai anyag, saját jellemzőkkel.

Alkalmazások: világítóberendezések (plafonok, válaszfalak, előlapok, diffúzorok), kültéri reklámozás (dobozok előlapi üvegei, világító betűk, öntött háromdimenziós termékek), kereskedelmi berendezések (állványok, vitrinek, árcédulák), vízvezetékek (fürdőszoba felszerelések), építés és építészet (nyílások üvegezése, válaszfalak, kupolák, táncparkett, háromdimenziós fröccsöntött termékek, akváriumok), szállítás (repülőgépek, csónakok üvegezése, burkolatok), műszerezés (számlapok, betekintő ablakok, házak, dielektromos alkatrészek, konténerek).

A PMMA-t a mikro- és nanoelektronikában használják . A PMMA-t különösen pozitív elektronellenállásként alkalmazták az elektronsugaras litográfiában . A PMMA szerves oldószerben készült oldatát szilícium lapkára vagy más hordozóra visszük fel. Centrifuga segítségével vékony filmet hoznak létre, majd fókuszált elektronsugárral , például pásztázó elektronmikroszkópban (SEM) létrehozzák a kívánt mintát . A PMMA film exponált területein az intermolekuláris kötések megszakadnak, ennek következtében látens kép képződik a filmben. Előhívó oldószer segítségével a kitett területeket lemossuk. Az elektronsugár mellett a PMMA réteg ultraibolya és röntgensugárzással is mintázható . A PMMA előnye a többi reziszthez képest, hogy nanométeres felbontású mintázatok készítésére használható. A PMMA sima felülete oxigénes nagyfrekvenciás plazmában történő kezeléssel strukturálható, a PMMA strukturált felülete pedig vákuum ultraibolya ( VUV ) besugárzással simítható [8] [9] [10] .

Anyagként használják borostyánutánzatok készítéséhez [2] .

Sportturizmus

A hosszú és keskeny plexidarabok (30-50 × 5-9 cm) nem nedvesítenek be, könnyen meggyulladnak és erős, szélálló lángot adnak, aminek köszönhetően a vágott plexit gyakran használják a sportturizmusban , kempingezéskor . tűzrakáshoz és sötét napokon helyi világításhoz.

Hangszerek

A plexit dobhéjak gyártásához használják (DW Design Acryl ShellSet, Tama Mirage). Ezek a dobkészletek nagyon lenyűgözőek a színpadon. Az akrildobok azonban rosszabbul szólnak, mint a fadobok (rezonáns tulajdonságaik miatt), és általában nem használják stúdiófelvételeken.

Zajszigetelés és hangvisszaverés

A szerves üveg visszaveri a hangot átlátszó hangszigetelő képernyőkön, autópályákon, hidakon, gyalogátkelőhelyeken, vasúti átkelőhelyeken, falvakban, épületek hangszigetelésére stb.

Például a PLEXIGLAS SOUNDSTOP hangszigetelésének értéke 12 mm vastagságú normalizálva van - 32 dB; 15 mm vastag - 34 dB; 20 mm vastag - 36 dB; 25 mm vastag - 38 dB.

A plexi típusai és felhasználási területeik

Átlátszó plexi

Színtelen lap 92-93%-os fényáteresztő képességgel (3 mm vastagságnál), sima felülettel, mindkét oldalon magas fényességgel. Nagy átlátszóságú, nem torzítja el az áttetsző jeleneteket. Alkalmazása: épületek és építmények (külső és belső) üvegezése, kirakatok, átlátszó panelek és eszközök, mechanizmusok védőüvegei.

Átlátszó színes plexi

Átlátszó plexi, egyenletesen színezett tömegben. A legnépszerűbb színezett lapok a szürke (füstös), a kék és a barna (bronz alatti) árnyalatok. A lapok bármilyen színre festhetők, változó telítettséggel, miközben átlátszóak maradnak és nem torzítják a képet.

Alkalmazás: járművek üvegezése , orvosi berendezésekben, válaszfalakban, záródó szerkezetekben, kupolákban, előtetőkben, átriumokban , lámpákban, üvegházakban , üvegházakban , szoláriumokban , bútorelemekben, munkalapokban, polcokban, kereskedelmi és kiállítási eszközökben, állványokban, tartókban, "zsebekben" információs standok, bemutató szerkezetek, makettek, kültéri és belső reklámtermékek, ajándéktárgyak, számok, címkék, különféle hőformázott termékek, fényképek üvegezése, festmények és állványok, akváriumok , belső részletek, átlátszó padlók, lépcsők, korlátok és így tovább. Kiállítások, előadások, koncertek, televíziós stúdiók regisztrációja.

Átlátszó hullámos plexi

Átlátszó színtelen és színes plexi, a lap egyik oldalán hullámos felülettel, a másik oldala általában sima. Fényszórással rendelkezik a különböző irányú fénytörés miatt, miközben megőrzi a nagy átlátszóságot. Az ilyen szemüvegek mögött a tárgyak és képek elmosódott körvonalakat kapnak. A hullámosítás típusainak önálló neve van, a klasszikus hullámosítási típusok: „forgácsolt jég”, kis és nagy hullámos „prizmás”, „méhsejt”, „kis hullámok”, „csepp”. Ritka hullámosítási típusok: „patak”, „csapszúrás”, „négyzetek”, „piramisok”, „bársony”, „bőr”. Jellemzők: átlátszóság, fénytörés, a kép részleges elrejtése a lap mögött, dekoratív hatás.

Alkalmazása: zuhanykabinok üvegezése, kádparavánok, beltéri ajtók üvegezése, válaszfalak üvegezése, bútorok, design elemek, lámpa diffúzorok, álmennyezetek belső világítással, dekoratív belső elemek.

Matt fehér plexi

Fényt diffúz fehér lemez 20-tól (kifelé átlátszatlan) 70%-ig (áttetsző) fényáteresztéssel, mindkét oldalán sima és magasfényű felülettel. Egységes fényszórás, a kép teljes elrejtése a lap mögé (a másik oldalon megvilágítva fényernyő képződik).

Színes matt plexi

Meghatározott színű fényáteresztő lap (a színt RAL szabvány szerint jelöli , Pantone vagy a gyártó katalógusa) változó fényáteresztő fokú, fényes felülettel. Jellemzője az egyenletes fényszórás, a lap mögötti kép teljes elrejtése (megvilágítva fényernyő képződik).

Alkalmazás: világító diffúzorok, világító álmennyezetek, pódiumok , belső megvilágított padlók, kereskedelmi és reklám világító táblák (ún. light box) öntapadó fóliák felvitelével , fotó laminálás, szitanyomás , közúti világítódobozok , pilonok , közterületi táblák intézmények, parkolók, háromdimenziós betűk, reklámozott termékek modelljei belső megvilágítással, utcákat (házszámokat) jelző miniatűr világítódobozok , műanyagok nyomtatási technológiájával, orvosi berendezések, készülékek stb.

Hullámos matt fehér és színes plexi

Fehér (vagy színes) plexi, változó fényáteresztéssel, a lap egyik oldalán hullámos, másik oldala sima. Egyenetlen fényszórás, a kép teljes elrejtése az üveg mögött. A legkorlátozottabb felhasználási területekkel rendelkezik: fénycsövek fényszórói, dekoratív belső elemek belső világítással.

Tárolás és szállítás

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Matushevskaya A., 2013 , p. tizenöt.
  2. ↑ 1 2 3 4 Wagner-Vysetskaya E., 2013 , p. 32.
  3. ↑ A cég mai neve Evonik Industries
  4. ↑ Karl Anders és Hans Eichelbaum Wörterbuch des Flugwesens. Verlag von Quelle és Meyer. Lipcse, 1937, S. 266-267.
  5. ↑ Beider E. Ya. et al. Tapasztalatok a fluorpolimer anyagok repülésben való használatában  // Az Orosz Kémiai Társaság folyóirata. D. I. Mengyelejev. - 2008. - T. LII , sz. 3 . - S. 30-44 .
  6. ↑ POLIMETIL-METAKRALÁT (LUCIT, PERSPEX, PLEXIGLASS  ) összetétele . NIST. Letöltve: 2018. január 30. Az eredetiből archiválva : 2017. január 20.
  7. ↑ Új anyag a Katalízis Intézet szentpétervári részlegének kontaktlencséihez. G. K. Boreskova SB RAS - Science in Siberia No. 5 (2491) 2005. február 4 .. Hozzáférés dátuma: 2009. január 22. Az eredetiből archiválva : 2009. január 20.
  8. ↑ Fotolitográfia polimetil-metakriláttal (PMMA)
  9. ↑ Az elektronsugaras litográfia összehasonlítása a PMMA-val és a ZEP520A-val szemben . Letöltve: 2018. április 10. Az eredetiből archiválva : 2019. augusztus 19.
  10. ↑ Az elektronsugaras expozíció és fejlesztés alapjai archiválva : 2015. május 29., a Wayback Machine 2.1.2 EBL ellenáll
  11. ↑ 1 2 3 GOST 10667-90. Organikus üveglap. Műszaki adatok

Irodalom