Ekologiskt glas

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 9 juli 2022; kontroller kräver 4 redigeringar .
Polymetylmetakrylat

Allmän
Systematiskt
namn		 poly(metyl-2-metylpropenoat).
Förkortningar PMMA
Traditionella namn polymetylmetakrylat, plexiglas, plexiglas, akrylglas
Chem. formel ( C5O2H8 ) n _ _ _ _
Fysikaliska egenskaper
Densitet 1,19 g/cm³
Klassificering
Reg. CAS-nummer 9011-14-7
PubChem 3032549
Reg. EINECS-nummer 618-466-4
InChI   InChI=1S/C5H9O2/c1-4(2)5(6)7-3/h1-3H3PMAMJWJDBDSDHV-UHFFFAOYSA-N
CHEBI 53205
ChemSpider 2297496
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Organiskt glas (plexiglas), eller polymetylmetakrylat (PMMA) - akrylharts [1] , syntetisk termoplastisk vinylpolymer av metylmetakrylat , termoplastisk transparent plast , känd under de kommersiella namnen Plexiglas , Deglas , Acrylite , Lucite , Perspex , Setacryl , Vikuglas, Evoglas, plexiglas , akrima , novattro , plexima , lymacryl , plazcryl , acrylex , akryl , akryplast, akrylglas , akryl , metaplex, vikuglas, evoglas och många andra.

Kan färgas och tonas [2] .

Historik

Materialet under varumärket Plexiglas skapades 1928 , patenterades 1933 av Otto Röhm ( tyska:  Otto Röhm ) [2] . Sedan 1933 började dess industriella produktion av Röhm och Haas ( Darmstadt ) [3] , den första försäljningen av färdiga produkter går tillbaka till 1936 [2] .

Utseendet på organiskt glas (på den tiden kallat "plexiglas") under perioden mellan de två världskrigen krävdes av den snabba utvecklingen av flyget, den kontinuerliga ökningen av flyghastigheterna för alla typer av flygplan och utseendet på maskiner med en stängd sittbrunn (besättning). Ett nödvändigt element i sådana strukturer är cockpitkapellet. För användning i dåtidens flyg hade organiskt glas en framgångsrik kombination av de nödvändiga egenskaperna: optisk transparens, spricksäkerhet, det vill säga säkerhet för piloten, vattenbeständighet, okänslighet för verkan av flygbensin och smörjoljor [4] .

Under andra världskriget användes organiskt glas i stor utsträckning vid konstruktionen av cockpittaken, defensiva beväpningstorn på tunga flygplan och glaselement av ubåtsperiskop. Men på grund av den mycket lätta brännbarheten bytte de vid första tillfället inom flyget till andra transparenta material.

Ändå kan polymerer endast delvis ersätta värmebeständiga silikatglas med ökad styrka - i modern flygning är de i många fall endast tillämpliga i form av kompositer . Utvecklingen av modernt flyg innebär flygningar i den övre atmosfären och hypersoniska hastigheter, höga temperaturer och tryck, där organiskt glas inte alls är tillämpligt. Exempel är flygplan som kombinerar rymdskepps och flygplans egenskaper: rymdfärjan och Buran .

Det finns organiska alternativ till akrylglastransparent polykarbonat , polyvinylklorid och polystyren .

Historien om produktionen i Sovjetunionen

I Sovjetunionen syntetiserades inhemskt plexiglas - plexiglas 1936 vid Research Institute of Plastics (Moskva). Idag används värmebeständiga organiska fluoroakrylatglas som lätta och tillförlitliga glasdelar för hyttventiler i militära och civila flygplan och används vid temperaturer från -60 till +250 °C [5] .

Komposition

Organiskt glas är en polymer av metylmetakrylat  , en ester av metakrylsyra och metanol , polymeriserad för att öppna dubbelbindningen mellan kolatomer. Den kemiska strukturen hos standardpolymetylmetakrylglas är densamma för alla tillverkare. För att erhålla ett material med olika specificerade egenskaper: slagtålig, ljusspridande, ljusgenomsläppande, bullerskyddande, UV -skyddande, värmebeständig och andra, kan dess struktur ändras i processen för att erhålla materialet eller komponenterna kan läggas till som ger de nödvändiga egenskaperna.

Egenskaper

Dessa organiska material benämns endast formellt glas och tillhör en helt annan klass av ämnen, som själva namnet antyder och vad som främst bestämmer egenskapernas begränsningar och som en följd av tillämpningsmöjligheterna, som skiljer sig från oorganiskt glas i många sätt. Organiska glas kan närma sig egenskaperna hos de flesta typer av oorganiska glas endast i kompositmaterial , men de kan inte vara eldfasta . Motståndskraften mot aggressiva miljöer och organiska lösningsmedel hos organiska glas är mycket sämre.

Detta material, när dess egenskaper ger uppenbara fördelar (exklusive speciella typer av glas), används dock som ett alternativ till silikatglas. Skillnaderna i egenskaperna hos dessa två material är följande:

Specifikationer

Indikatorer Gjuten plexiglas Extrudering utan UV-skydd Extrudering med UV-skydd
Draghållfasthet, MPa (vid 23 °C) 70 70
Dragmodul, MPa 3000 3500
Dragförlängning % (vid 23°C) fyra 5
Mjukningspunkt, °C 95 100 105
Slaghållfasthet, kJ/m² (inte mindre än) plåttjocklek 2,5–4 mm 9 9 12
Slaghållfasthet, kJ/m² (inte mindre än) plåttjocklek 5–24 mm 13
Maximal drifttemperatur, °C 80 80 80
Formningstemperatur, °C 150-170 150-155 150-155
Densitet, g/cm³ 1.19 1.19 1.19
Ljusgenomsläppskoefficient, % 92 92 92

Fördelar och nackdelar

Huvudsakliga fördelar Brister

Egenskaper hos extruderat plexiglas jämfört med gjutet plexiglas

Kemisk resistens

Plexiglas angrips av utspädda fluorväte- och blåvätesyror , samt koncentrerade svavel- , salpeter- och kromsyror . Plexiglaslösningsmedel är klorerade kolväten (dikloretan, kloroform , metylenklorid ), aldehyder , ketoner och estrar . Alkoholer påverkar också plexiglas: metyl , etyl , propyl , butyl . En 10% lösning av etylalkohol fungerar inte på plexiglas under en kort tid.

Skaffa plexiglasskivor

Plexiglas erhålls på två sätt: extrudering och gjutning. Därför finns det två typer av plexiglas - extruderad och gjuten.

Själva tillverkningsmetoden medför ett antal restriktioner och bestämmer en del av plastens egenskaper.

Extruderat plexiglas ( engelsk  extrudering , tyska  Extrudiert ) erhålls genom kontinuerlig extrudering (extrudering) av den smälta massan av granulerad PMMA genom en slitsform, följt av kylning och skärning till specificerade dimensioner.

Block ( eng.  cast , termerna "cast", "cast" har också etablerat sig på ryska) erhålls genom att hälla en monomer - metylmetakrylat mellan två plana skivor av oorganiskt glas och dess vidare polymerisation.

Bearbetningsmetoder

Borrning, gängning, gängning, fräsning och profilering, svarvning, svarvning, pimpsten[ förtydliga ] , slipning, polering, formning, vakuumformning, stämpling, ritning, blåsning, bockning, uppvärmning, kylning, glödgning, dockning, limning, svetsning, målning och plätering. Kallformningsmetoden används också.

Under de senaste åren har PMMA-laserskärning vunnit stor popularitet. Koldioxidlasrar är mest lämpade för detta, eftersom våglängden för laserstrålning för denna typ av laser (9,4 - 10,6 μm) faller på absorptionstoppen för PMMA i det infraröda området. Snittet som erhålls genom laserbearbetning är jämnt, utan förkolning. Vid laserskärning av färglös PMMA sker ingen färgförändring på snittet. Färgad PMMA kan ändra färg på sektionen i vissa fall.

Applikation

Porthål för flygplan och helikoptrar från den tidigare generationen är glaserade med enskikts- eller flerskikts (komposit) material baserade på organiska och silikatglas ( triplex ).

Många produkter gjorda av dessa polymerer kan ersättas med produkter gjorda av silikatglas, men plexiglas är mycket lättare att bearbeta och forma, och har också en lägre densitet . Detta avgör dess fördel för tillverkning av olika inredningsdetaljer, skyltar, reklamartiklar och akvarier . Vanligtvis används oorganiska glas för tillverkning av fiberoptiska kommunikationer - kvartsglas och glas baserat på germaniumdioxid . Oorganiska glas, trots materialets billighet, är dyrare än plastglas på grund av komplexiteten i tillverkningen och de höga kostnaderna för högteknologisk utrustning för deras produktion. Organiska glasögon är billigare, men sämre när det gäller transparens, därför, i icke-kritiska applikationer i optiska informationslinjer med kort längd, används polymeroptisk fiber i stor utsträckning.

PMMA har funnit bred användning inom oftalmologi : i flera decennier har stela gastäta kontaktlinser och stela intraokulära linser (IOL) tillverkats av det, som för närvarande implanteras i världen upp till flera miljoner bitar per år. Intraokulära (det vill säga intraokulära) linser är kända som konstgjorda linser och de ersätter ögats lins, grumlade som ett resultat av åldersrelaterade förändringar och andra orsaker som leder till grå starr .

Organiska glas som biokompatibla material. Det är just på grund av egenskaper som plasticitet som biokompatibilitet har gjort det möjligt att ersätta oorganiska glasögon (till exempel i kontaktlinser ) inom oftalmologi. I slutet av 1990-talet skapades silikonhydrogellinser , som på grund av kombinationen av hydrofila egenskaper och hög syrepermeabilitet kan användas kontinuerligt i 30 dagar utan att de tas bort från ögat [7] . Men dessa är inte akrylorganiska glas, utan ett polymeroptiskt material med sina egna egenskaper.

Användningsområden: belysningsutrustning (plattor, skiljeväggar, frontskärmar, diffusorer), utomhusreklam (frontglas för lådor, belysta bokstäver, gjutna tredimensionella produkter), kommersiell utrustning (ställ, montrar, prislappar), VVS (badrumsutrustning), konstruktion och arkitektur (glasning av öppningar, skiljeväggar, kupoler, dansgolv, tredimensionella gjutna produkter, akvarier), transport (glasning av flygplan, båtar, kåpor), instrumentering (urtavlor, visningsfönster, hus, dielektriska delar, containrar).

PMMA används i mikro- och nanoelektronik . I synnerhet har PMMA funnit tillämpning som en positiv elektronresist i elektronstrålelitografi . En lösning av PMMA i ett organiskt lösningsmedel appliceras på en kiselskiva eller annat substrat. Med hjälp av en centrifug bildas en tunn film, varefter det erforderliga mönstret skapas med en fokuserad elektronstråle , till exempel i ett svepelektronmikroskop (SEM). I de exponerade områdena av PMMA-filmen bryts intermolekylära bindningar, som ett resultat bildas en latent bild i filmen. Med hjälp av ett framkallande lösningsmedel tvättas de exponerade områdena bort. Förutom elektronstrålen kan PMMA-skiktet mönstras av ultraviolett och röntgenstrålning . Fördelen med PMMA i jämförelse med andra resist är att den kan användas för att erhålla mönster med nanometerupplösning. Den släta ytan av PMMA kan struktureras genom behandling i högfrekvent syreplasma, och den strukturerade ytan av PMMA kan utjämnas genom bestrålning med vakuum ultraviolett ( VUV ) [8] [9] [10] .

Det används som material för att göra imitationer av bärnsten [2] .

Sportturism

Långa och smala bitar av plexiglas (30-50 × 5-9 cm) dämpar inte, sätts lätt i brand och ger en ljus, vindbeständig låga, tack vare vilken skuren plexiglas ofta används inom sportturism , på campingturer för att göra upp eld och, under de mörka dagarna, för lokal belysning.

Musikinstrument

Plexiglas används vid tillverkning av trumskal (DW Design Acryl ShellSet, Tama Mirage). Dessa trumset ser väldigt imponerande ut på scenen. Akryltrummor låter dock sämre än trätrummor (på grund av deras resonansegenskaper) och används i allmänhet inte vid studioinspelningar.

Brusisolering och ljudreflektion

Organiskt glas reflekterar ljud i genomskinliga ljudisolerande skärmar, i ljudisolerande barriärer på motorvägar, broar, övergångsställen, järnvägsövergångar, i byar, för ljudisolering av byggnader och så vidare.

Till exempel är värdet på ljudisolering PLEXIGLAS SOUNDSTOP med en tjocklek på 12 mm normaliserat - 32 dB; 15 mm tjock - 34 dB; 20 mm tjock - 36 dB; 25 mm tjock - 38 dB.

Typer av plexiglas och deras användningsområden

Transparent plexiglas

Ett färglöst ark med en ljusgenomsläpplighet på 92-93 % (vid 3 mm tjocklek), med släta ytor, kännetecknad av hög glans på båda sidor. Har hög transparens, förvränger inte genomskinliga scener. Användning: glasfönster i byggnader och strukturer (extern och intern), skyltfönster, transparenta paneler och skyddsglas av enheter och mekanismer.

Transparent färgat plexiglas

Transparent plexiglas likformigt färgat i massa. De mest populära tonade arken är grå (rökiga), blå och bruna (under brons) nyanser. Ark kan målas i vilken färg som helst med olika grader av mättnad, samtidigt som de förblir transparenta och inte förvränger bilden.

Användning: inglasning av fordon , i medicinsk utrustning, i skiljeväggar, i omslutande strukturer, kupoler, baldakiner, atrium , lyktor, växthus , växthus , solarier , möbelelement, bänkskivor, hyllor, handels- och utställningsutrustning, stativ, hållare, "fickor" informationsmontrar, demonstrationsstrukturer, modeller, utomhus- och interiörreklamprodukter, souvenirer, nummer, taggar, olika termoformade produkter, glasering av fotografier, målningar och montrar, akvarier , inredningsdetaljer, transparenta golv, trappor, räcken och så vidare. Registrering av utställningar, shower, konserter, tv-studior.

Transparent korrugerad plexiglas

Transparent färglöst och färgat plexiglas med en korrugerad yta på ena sidan av arket, den andra sidan är vanligtvis slät. Den har ljusspridning på grund av ljusets brytning i olika riktningar samtidigt som den bibehåller hög transparens. Bakom sådana glasögon får föremål och bilder suddiga konturer. Typer av korrugering har oberoende namn, klassiska typer av korrugering: "flisad is", liten och stor korrugering "prismatisk", "honeycomb", "små vågor", "droppe". Sällsynta typer av korrugering: "ström", "nålsstick", "fyrkanter", "pyramider", "sammet", "läder". Funktioner: transparens, ljusbrytning, delvis döljande av bilden bakom arket, dekorativ effekt.

Användning: inglasning av duschkabiner, badkarsskärmar, inglasning av innerdörrar, inglasning av skiljeväggar, möbler, designelement, lampspridare, undertak med invändig belysning, dekorativa inredningselement.

Matt vitt plexiglas

Ljusspridande vit plåt med ljusgenomsläpplighet från 20 (utåt ogenomskinlig) till 70 % (genomskinlig) med en slät och högblank yta på båda sidor. Enhetlig ljusspridning, fullständig döljning av bilden bakom arket (när den är upplyst på andra sidan bildas en ljusskärm).

Färgat frostat plexiglas

Ljusspridande ark av en viss färg (indikerar färgen enligt RAL- standarden , Pantone eller tillverkarens katalog) med olika grader av ljusgenomsläpplighet, blank yta. Det kännetecknas av enhetlig ljusspridning, fullständig döljande av bilden bakom arket (när den är upplyst bildas en ljusskärm).

Användning: ljusspridare, självhäftande undertak, podier , invändigt belysta golv, belysningsskyltar för handel och reklam (så kallade ljuslådor) med applicering av självhäftande filmer, fotolaminering, silkscreentryck , vägljuslådor , pyloner , skyltar för allmänheten institutioner, parkeringsplatser, tredimensionella bokstäver, modeller av annonserade produkter med intern belysning, miniatyrljuslådor som indikerar gator (husnummer), med tryckteknik på plast, medicinsk utrustning, apparater och så vidare.

Korrugerad matt vit och färgad plexiglas

Vitt (eller färgat) plexiglas med olika grader av ljusgenomsläpplighet, korrugerad på ena sidan av arket, den andra sidan är slät. Ojämn ljusspridning, fullständig döljning av bilden bakom glaset. Den har de mest begränsade användningsområdena: lampdiffusorer för lysrör, dekorativa inredningselement med inre belysning.

Förvaring och transport

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Matushevskaya A., 2013 , sid. femton.
  2. ↑ 1 2 3 4 Wagner-Vysetskaya E., 2013 , sid. 32.
  3. ↑ Det moderna namnet på företaget är Evonik Industries
  4. ↑ Karl Anders und Hans Eichelbaum Wörterbuch des Flugwesens. Verlag von Quelle och Meyer. Leipzig, 1937, S. 266-267.
  5. ↑ Beider E. Ya et al. Erfarenhet av användning av fluorpolymermaterial inom flyg  // Journal of the Russian Chemical Society. D. I. Mendeleev. - 2008. - T. LII , nej. 3 . - S. 30-44 .
  6. ↑ Sammansättning av POLYMETYLMETAKRALAT (LUCITE, PERSPEX, PLEXIGLAS  ) . NIST. Hämtad 30 januari 2018. Arkiverad från originalet 20 januari 2017.
  7. ↑ Nytt material för kontaktlinser från St. Petersburg-avdelningen av Institute of Catalysis. G. K. Boreskova SB RAS - Vetenskap i Sibirien nr 5 (2491) 4 februari 2005 . Datum för åtkomst: 22 januari 2009. Arkiverad från originalet 20 januari 2009.
  8. ↑ Fotolitografi med polymetylmetakrylat (PMMA)
  9. ↑ En jämförelse av elektronstrålelitografi motstår PMMA och ZEP520A . Hämtad 10 april 2018. Arkiverad från originalet 19 augusti 2019.
  10. ↑ Fundamentals of Electron Beam Exposure and Development Arkiverad 29 maj 2015 på Wayback Machine 2.1.2 EBL motstår
  11. ↑ 1 2 3 GOST 10667-90. Ekologisk plåt av glas. Specifikationer

Litteratur