پلی متیل متاکریلات(PMMA)

پلی متیل متاکریلات(PMMA) 

پلی (متیل متاکریلات) (PMMA) ، همچنین به عنوان اکریلیک ، شیشه اکریلیک یا پلکسی گلاس شناخته می شود ، همچنین با نام های تجاری Crylux ، Plexiglas ، Acrylite ، Astariglas ، Lucite ، Perclax و Perspex ، در میان چندین مورد دیگر (به زیر مراجعه کنید) ، یک ترموپلاستیک شفاف است که اغلب به صورت ورق به عنوان یک جایگزین سبک یا مقاوم در برابر خرد شدن شیشه استفاده می شود. از همین ماده می توان به عنوان یک رزین ریخته گری یا در مرکب و پوشش استفاده کرد ، در میان بسیاری از موارد دیگر. اگرچه این نوع شیشه های آشنا بر پایه سیلیس نیست ، اما این ماده ، مانند بسیاری از ترموپلاستیک ها ، اغلب از نظر فنی به عنوان یک نوع شیشه طبقه بندی می شود (به این دلیل که ماده شیشه ای غیر کریستالی است) ، از این رو گاه گاهی نام تاریخی آن را به عنوان شیشه اکریلیک می دانند. از نظر شیمیایی ، این پلیمر مصنوعی متیل متاکریلات است. این مواد در سال 1928 در چندین آزمایشگاه مختلف توسط بسیاری از شیمیدانان ، مانند ویلیام چالمرز ، اتو رحم و والتر بائر تولید شد و اولین بار در سال 1933 توسط آلمان Röhm & Haas AG به بازار عرضه شد (از ژانویه 2019 ، بخشی از صنایع Evonik) ) و شریک آن و شرکت سابق Rohm and Haas وابسته به ایالات متحده با علامت تجاری پلکسی گلاس. هنگامی که مقاومت در برابر کشش ، مقاومت در برابر خمش ، شفافیت ، قابلیت صاف شدن و تحمل اشعه ماورا بنفش از اهمیت بیشتری برخوردار است PMMA یک گزینه اقتصادی برای پلی کربنات (PC) است. بعلاوه ، PMMA فاقد زیر واحد های بالقوه مضر بیسفنول-A است که در پلی کربنات یافت می شود و برای برش لیزری گزینه بسیار بهتری است.اغلب به دلیل خصوصیات متوسط ​​، کار با آن و پردازش آسان و هزینه پایین ترجیح داده می شود. PMMA غیر اصلاح شده در شرایط زیر بار ، به ویژه تحت نیروی ضربه ، رفتاری شکننده دارد و نسبت به شیشه معدنی معمولی مستعد خراشیدن است ، اما PMMA اصلاح شده گاهی اوقات می تواند به مقاومت در برابر خراش و ضربه بالا دست یابد.

پردازش

دمای انتقال شیشه (Tg) PMMA atactic 105 درجه سانتیگراد (221 درجه فارنهایت) است. مقادیر Tg درجه های تجاری PMMA از 85 تا 165 درجه سانتیگراد (5 تا 329 درجه فارنهایت) است. دامنه به دلیل تعداد زیادی ترکیبات تجاری که کوپلیمرهایی با هم مونومرهای غیر از متیل متاکریلات هستند ، بسیار گسترده است. بنابراین PMMA یک لیوان آلی در دمای اتاق است. یعنی زیر Tg است. دمای تشکیل از دمای انتقال شیشه شروع می شود و از آنجا بالا می رود. تمام فرایندهای قالب گیری معمول ممکن است مورد استفاده قرار گیرد ، از جمله قالب گیری تزریقی ، قالب گیری فشاری و اکستروژن. ورق های PMMA با بالاترین کیفیت توسط ریخته گری سلول تولید می شوند ، اما در این حالت ، مراحل پلیمریزاسیون و قالب سازی همزمان اتفاق می افتد. مقاومت ماده به دلیل جرم مولکولی بسیار بالا از درجه قالب گیری بالاتر است. از سخت شدن لاستیک برای افزایش مقاومت PMMA برای غلبه بر رفتار شکننده آن در پاسخ به بارهای استفاده شده استفاده شده است.

کنترل ، برش ، و پیوست

PMMA را می توان با استفاده از سیمان سیانوآکریلات (معروف به superglue) ، با حرارت (جوشکاری) ، یا با استفاده از حلالهای کلر مانند دی کلرومتان یا تری کلرومتان (کلروفرم) ، پلاستیک محلول را حل کرد ، سپس فیوز می شود و تنظیم می شود ، تشکیل یک جوش تقریباً نامرئی. خراش ها به راحتی با پرداخت یا گرم کردن سطح مواد از بین می روند. برای ایجاد طرحهای پیچیده از ورقهای PMMA ممکن است از برش لیزر استفاده شود. PMMA پس از برش لیزر به ترکیبات گازی (از جمله مونومرهای آن) بخار می شود ، بنابراین برش بسیار تمیز ایجاد می شود و برش بسیار آسان انجام می شود. با این حال ، برش لیزری پالس باعث ایجاد تنش های داخلی زیادی در امتداد لبه برش می شود که در اثر قرار گرفتن در معرض حلال ها ، "ایجاد فشار ناشی از فشار" در لبه برش و عمق چندین میلی متر ایجاد می شود. حتی شیشه تمیزکننده بر پایه آمونیوم و تقریباً هر چیزی که از آب و صابون کم باشد ، دیوانگی های نامطلوب مشابهی را ایجاد می کند ، گاهی اوقات در کل سطح قطعات برش خورده ، در فاصله زیادی از لبه تحت فشار. هنگامی که قصد اتصال قطعات برش لیزر به یکدیگر را دارید ، آنیل کردن ورق / قطعات PMMA یک مرحله اجباری پس از پردازش است. در اکثر برنامه ها ، شکسته نخواهد شد. بلکه به قطعات کسل کننده و بزرگ تبدیل می شود. از آنجا که PMMA نرم تر و راحت تر از شیشه خراشیده می شود ، برای محافظت از آن (و همچنین سایر عملکردهای احتمالی) ، اغلب پوشش های مقاوم در برابر خراش به ورق های PMMA اضافه می شوند.

اصلاح خواص

هموپلیمر پلی خالص (متیل متاکریلات) به ندرت به عنوان محصول نهایی فروخته می شود ، زیرا برای اکثر کاربردها بهینه نشده است. در عوض ، فرمولاسیون های اصلاح شده با مقادیر مختلف دیگر کامونومرها ، مواد افزودنی و مواد پرکننده برای مصارف در صورت نیاز به خصوصیات خاص ایجاد می شوند. مثلا: مقدار کمی از کامونومرهای اکریلات به طور معمول در گریدهای PMMA که برای پردازش گرما تعیین می شوند ، استفاده می شود ، زیرا این امر باعث تثبیت پلیمر در برابر دپلیمریزاسیون ("باز کردن" از آن در حین پردازش می شود).

برای بهبود مقاومت در برابر ضربه ، اغلب کمونرهایی مانند اکریلات بوتیل اضافه می شوند.

برای افزایش دمای انتقال شیشه از پلیمر برای استفاده در دمای بالاتر مانند کاربردهای روشنایی ، می توان کمونرهایی مانند اسید متاکریلیک اضافه کرد.

نرم کننده ها ممکن است برای بهبود خواص پردازش ، کاهش درجه حرارت انتقال شیشه ، بهبود خواص ضربه و بهبود خواص مکانیکی مانند مدول الاستیک اضافه شوند

ممکن است رنگها برای ایجاد رنگ در کاربردهای تزئینی یا محافظت در برابر (یا فیلتر) نور ماورا بنفش اضافه شوند.

برای بهبود مقرون به صرفه بودن ، ممكن است مواد پر كننده اضافه شود.

پلی متیل متاکریلات ترموپلاستیکی است آمورف با جرم مخصوص 1. گرم بر سانتی متر مکعب رنگ پذیر،بسیار شفاف و سطحی خش ناپذیر و بسیار صیقلی،این ماده دارای سختی و استحکام مناسب بوده و از مقاومت خوبی در برابر تنش های فشاری،کششی و تنشی بر خوردار است.ویژگی های نوری آن بسیار بالا و در حدود شیشه است.ضریب شکست نوری PMMA حدود 1.294 می باشد. مقاومت آن در برابر تغییرات دمایی بسیار خوب و قابل استفاده در دمایی ثابت تا حداکثر 65 درجه سانتی گراد است. در ابتدا جالب است بدانید پلی متیل متاکریلات P.M.M.A.P بوی تندی را به همراه دارد. این مواد در اکثر محلول های ارگانیک حلال است ولی در آب به شکل نامحلول می باشد. این ماده جزء پلیمرهای مصنوعی محسوب می شود.

دمای جوش: 200 درجه سانتی گراد

دمای ذوب: 160 درجه سانتی گراد

یکی از مهمترین و اساسی ترین پلاستیک های مهندسی در صنایع پلیمر، پلی متیل متاکریلات P.M.M.A.P می باشد. در واقع می توان به این نکته اشاره کرد که یکی از دلایل پرکاربردی بودن این نوع پلیمر، بالا بودن میزان شفافیت آن است.

به جرات می توان گفت یکی از محکم ترین پلیمرها که دارای سطحی صاف، براق و محکم در برابر هرگونه عوامل محیطی و جوی، پلی متیل متاکریلات P.M.M.A.P می باشد. این ماده در مقایسه با شیشه شفافیت بالاتری را دارد. پلی متیل متاکریلات بسیار مقاومت بسیار بالایی در برابر شرایط جوی دارد. در انواع و اقسام مدل ها تولید می شوند از جمله: شفاف، نیمه شفاف و کدر یا مات در بازار تولید و عرضه می شوند. پلی متیل متاکریلات P.M.M.A.Pدر واقع از کوپلیمر ها و پلیمرها تشکیل شده اند. می توان گفت منومرهای واقعی آن ها در 2 مدل متاکریلات ها و استر اکریلات ها واقع شده اند.

کاربرد های پلی متیل متاکریلات

1-کابین های یخچال (آن دسته از ورق های ABS ،که جهت مصارف کابین داخلی یخچال کاربرد دارند در مقابل عوامل پف دهنده از قبیل:R141R،11b و سیکلو پنتان مقاومت دارند)

2-بخش های داخلی در اتومبیل (اپنل داشبورد)

3-چمدان ها

سایر کاربرد های پلی متیل متاکریلات به شرح زیر است:

• ابزارهای آزمایشگاهی
• صفحه های نمایشگر
• تزئینات و تبلیغات
• درب و پنجره
• صنعت مواد غذایی
• لامپ ها(حباب)

جالب است بدانید به علت عبور عالی نور، از پلی متیل متاکریلات P.M.M.A.P درتهیه و ساخت لنزهای دوربین و لنزهای چشمی استفاده می کنند.

در واقع پلی متیل متاکریلات همانند شیشه است با تفاوتی که وزن سبک تری دارد و نسبت به شیشه ویژگی شکنندگی پایین تری دارد.

رزین های اکسیژن، ورقه های اکریلیک شفاف و محکم همگی از پلی متیل متاکریلات ها ساخته شده است.

معایب پلی متیل متاکریلات P.M.M.A.P

شکستنی بالا

پایین بودن مقاومت شمیایی

داشتن هزینه بالا در برابر پلاستیک های کالایی

P.M.M.A.P چه مزیت هایی دارد؟

استحکام بالا

عایق مناسب

کاهش جذب آب

بالا بودن شفافیت

بالا بودن استحکام مکانیکی

مقاومت بالا در برابر هوازدگی

افزایش استحکام در برابر حرارت

فن آوری های پزشکی و کاشت

PMMA از سازگاری خوبی با بافت انسان برخوردار است و از آن در ساخت لنزهای سفت و سخت داخل چشم استفاده می شود که در هنگام برداشتن لنز اصلی در درمان آب مروارید در چشم کاشته می شوند. این سازگاری توسط چشم پزشک انگلیسی هارولد ریدلی در خلبانان جنگ جهانی دوم جنگ جهانی دوم (RAF) ، که از شکاف های PMMA از پنجره های جانبی جنگنده های Supermarine Spitfire چشم هایشان پر شده بود ، کشف شد - پلاستیک به سختی باعث هرگونه رد شد ، در مقایسه با تکه های شیشه ای هواپیما به عنوان طوفان هاوکر. ریدلی دارای یک لنز بود که توسط شرکت رینر (برایتون و هوو ، سا شرقی) ساخته شده از پرسپکس ساخته شده توسط ICI ساخته شده است. در 29 نوامبر 1949 در بیمارستان سنت توماس لندن ، ریدلی اولین لنز داخل چشم را در بیمارستان سنت توماس در لندن کاشت. به طور خاص ، لنزهای تماسی از نوع اکریلیک برای جراحی آب مروارید در بیمارانی که التهاب چشمی راجعه دارند (یووئیت) مفید هستند ، زیرا مواد اکریلیک التهاب کمتری ایجاد می کنند. لنزهای عینک معمولاً از PMMA ساخته می شوند. از نظر تاریخی ، لنزهای تماسی سخت اغلب از این ماده ساخته می شدند. لنزهای تماسی نرم اغلب از یک پلیمر مرتبط ساخته می شوند ، جایی که مونومرهای اکریلات حاوی یک یا چند گروه هیدروکسیل آنها را آب دوست می کند. در جراحی های ارتوپدی ، از سیمان استخوان PMMA برای چسباندن کاشت و بازسازی استخوان از دست رفته استفاده می شود. این ماده به صورت پودر با متیل متاکریلات مایع (MMA) عرضه می شود. اگرچه PMMA از نظر زیست شناختی سازگار است ، اما MMA یک ماده تحریک کننده و یک ماده سرطان زا محسوب می شود. PMMA همچنین به دلیل افت فشار خون با وقایع قلبی-ریوی در اتاق عمل مرتبط است. سیمان استخوانی مانند دوغاب عمل می کند و در جراحی زیبایی بینی خیلی شبیه چسب نیست. گرچه چسبناک است ، اما به استخوان و کاشت پیوند نمی خورد. بلکه در درجه اول فضای بین پروتز و استخوان را که مانع حرکت می شود پر می کند. یک عیب این سیمان استخوانی این است که در حالی که تا حد 5/82 درجه سانتیگراد (0.5 درجه فارنهایت) گرم می شود که ممکن است باعث نکروز حرارتی بافت همسایه شود. تعادل دقیق آغازگرها و مونومرها برای کاهش میزان پلیمریزاسیون و در نتیجه گرمای تولید شده مورد نیاز است. در جراحی های زیبایی ، میکروسفرهای کوچک PMMA معلق در برخی از مایعات بیولوژیکی به عنوان یک ماده نرم کننده در زیر پوست تزریق می شود تا چین و چروک یا زخم را برای همیشه کاهش دهد. PMMA به عنوان پرکننده بافت نرم در اوایل قرن به طور گسترده ای برای بازگرداندن حجم در بیماران مبتلا به هدر رفتن صورت مربوط به HIV استفاده شد. از PMMA به طور غیرقانونی برای شکل دادن به ماهیچه ها توسط برخی از بدنسازان استفاده می شود. Plombage یک درمان منسوخ سل است که در آن فضای پلور اطراف ریه آلوده با گلوله های PMMA پر شده است ، تا ریه آسیب دیده را فشرده و فروپاشی کند. بیوتکنولوژی و تحقیقات زیست پزشکی نوظهور از PMMA برای ایجاد دستگاه های آزمایشگاه میکروسیال استفاده می کند که برای هدایت مایعات به 100 هندسه عرض میکرومتر نیاز دارند. این هندسه های کوچک قابل استفاده از PMMA در یک فرآیند ساخت biochip هستند و سازگاری زیستی متوسطی را ارائه می دهند. در ستون های کروماتوگرافی زیست پردازش از لوله های اکریلیک ریخته گری شده به عنوان جایگزینی برای شیشه و فولاد ضد زنگ استفاده شده است. اینها دارای فشار نامی هستند و نیازهای سختگیرانه مواد را برای سازگاری زیست ، سمیت و مواد قابل استخراج برآورده می کنند.

موارد استفاده در دندانپزشکی

پلی متیل متاکریلات به دلیل سازگاری بیولوژیکی فوق الذکر ، ماده ای است که معمولاً در دندانپزشکی مدرن ، خصوصاً در ساخت پروتزهای دندانی ، دندانهای مصنوعی و وسایل ارتودنسی مورد استفاده قرار می گیرد.

ساخت پروتز اکریلیک

کره های PMMA پودر شده از قبل پلیمری شده با مونومر مایع متیل متاکریلات ، بنزوئیل پراکسید (آغازگر) و NN-Dimethyl-P-Toluidine (شتاب دهنده) مخلوط می شوند و تحت فشار و حرارت قرار می گیرند تا ساختار PMMA پلیمری سخت شده تولید شود. با استفاده از تکنیک های قالب گیری تزریقی ، طرح های مبتنی بر موم با دندان مصنوعی که در موقعیت های از پیش تعیین شده ساخته شده بر روی مدل های سنگ گچ در دهان بیماران قرار دارند ، می توانند به پروتزهای کاربردی تبدیل شوند که برای جایگزینی دندان های از دست رفته استفاده می شود. سپس مخلوط مونومر پلیمر و متیل متاکریلات PMMA به داخل فلاسک حاوی قالب گچی از پروتز طراحی شده قبلی تزریق می شود و برای شروع فرآیند پلیمریزاسیون تحت حرارت قرار می گیرد. در طول فرآیند پخت از فشار برای به حداقل رساندن انقباض پلیمریزاسیون و اطمینان از تناسب دقیق پروتز استفاده می شود. اگرچه روشهای دیگری برای پلیمریزاسیون PMMA برای ساخت پروتز وجود دارد ، مانند فعال سازی رزین شیمیایی و مایکروویو ، روش پلیمریزاسیون رزین فعال شده با حرارت قبلاً شرح داده شده است که به دلیل مقرون به صرفه بودن و کمترین انقباض پلیمریزاسیون ، معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد.

دندانهای مصنوعی

در حالی که دندان های مصنوعی می توانند از چندین ماده مختلف ساخته شوند ، PMMA ماده ای انتخابی برای ساخت دندانهای مصنوعی مورد استفاده در پروتزهای دندانی است. خواص مکانیکی مواد امکان کنترل بیشتر زیبایی ، تنظیمات آسان سطح ، کاهش خطر شکستگی هنگام عملکرد در حفره دهان و حداقل سایش در برابر دندانهای مخالف را فراهم می کند. علاوه بر این ، از آنجا که پایه های پروتزهای دندانی اغلب با استفاده از PMMA ساخته می شوند ، چسبیدن دندان های پروتز PMMA به پایه های پروتز PMMA بی نظیر است ، که منجر به ساخت یک پروتز مقاوم و مقاوم می شود.

کاربردهای هنری و زیبایی شناختی

رنگ اکریلیک اساساً شامل PMMA معلق در آب است. اما از آنجا که PMMA آبگریز است ، برای تسهیل سیستم تعلیق ، ماده ای با هر دو گروه آبگریز و آب دوست باید اضافه شود.

تولیدکنندگان مدرن مبلمان ، به ویژه در دهه های 1960 و 1970 ، که به محصولات خود زیبایی فضایی می بخشند ، Lucite و سایر محصولات PMMA را به ویژه صندلی های اداری در طراحی خود گنجانیدند. بسیاری از محصولات دیگر (به عنوان مثال گیتار) گاهی اوقات با شیشه اکریلیک ساخته می شوند تا اشیا commonly معمولاً مات شفاف شوند.

از پرسپکس به عنوان سطحی برای رنگ آمیزی استفاده شده است ، به عنوان مثال توسط سالوادور دالی.

Diasec فرایندی است که از شیشه های اکریلیک به عنوان جایگزینی برای شیشه های معمولی در قاب عکس استفاده می کند. این امر به دلیل هزینه نسبتاً کم ، وزن سبک ، مقاومت در برابر خرد شدن ، زیبایی شناسی و به این دلیل است که می توان آن را در اندازه های بزرگتر از شیشه قاب عکس استاندارد سفارش داد.

در اوایل سال 1939 ، Jan De Swart مجسمه ساز هلندی ساکن لس آنجلس با آزمایش نمونه هایی از Lucite که توسط DuPont برای او ارسال شده بود ، آزمایش کرد. دی سوارت ابزاری برای ایجاد لوسیت برای مجسمه سازی و مواد شیمیایی مخلوط ایجاد کرد تا اثرات خاصی از رنگ و شکست ایجاد کند.

تقریباً از دهه 1960 به بعد ، مجسمه سازان و هنرمندان شیشه مانند Jan Kubí ،ek ، Leroy Lamis و Frederick Hart شروع به استفاده از اکریلیک کردند ، خصوصاً با استفاده از انعطاف پذیری مواد ، وزن سبک ، هزینه و قابلیت شکستن و فیلتر کردن نور.

در دهه های 1950 و 1960 ، Lucite یک ماده بسیار محبوب برای جواهرات بود ، با چندین شرکت متخصص در ایجاد قطعات با کیفیت بالا از این مواد. مهره ها و تزئینات لوسیت هنوز توسط فروشندگان جواهرات به فروش می رسد.

ورق های اکریلیک در ده ها رنگ استاندارد تولید می شوند ، که بیشتر آنها با استفاده از شماره های رنگی که توسط Rohm & Haas در دهه 1950 ساخته شده فروخته می شوند.

شرکت پرتونیل