Полиметилметакрилат

Содержание

Введение 

1. Основные характеристики метилметакрилата
2. Получение
3. Свойства
4. Переработка
5. Применение
6. Полиметилметакрилат и полистирол
7. Правила обращения
8. Техника безопасности

Заключение

Список литературы  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

         Полиметилметакрилат  (органическое стекло) – техническое название прозрачных твердых материалов на основе органических полимеров. К этой группе относятся полиакрилаты, полистирол, полимеры аллиловых соединений, поликарбонаты, сополимеры винилхлорида, сополимеры некоторых эфиров целлюлозы и др. в промышленности под “органическим стеклом” чаще всего понимают листовой материал, получаемый полимеризацией в массе метилметакрилата. Производство этого материала покрывает основные потребности в органическом стекле; выпуск остальных видов невелик .

          Полиметилметакрилат (молекулярная масса до 2×10⁶) исключительно прозрачен, обладает высокой проницаемостью для лучей видимого и УФ-света, хорошими физико-механическими и электроизоляционными свойствами, атмосферостоек, устойчив к действию разбавленных кислот и щелочей, воды, спиртов, жиров и минеральных масел; физиологически безвреден и стоек к биологическим средам; размягчается при температуре несколько выше 120 °С и легко перерабатывается.

          В промышленности его получают свободнорадикальной полимеризацией мономера главным образом в массе (блоке) и суспензии, реже — в эмульсии и растворе. Полиметилметакрилат выпускают в основном в виде листов и гранулированных материалов, предназначенных для переработки литьём под давлением или экструзией. Он используется в транспортном машиностроении, авиационной и светотехнической промышленности, строительстве и архитектуре, приборостроении, для изготовления вывесок и реклам, бытовых изделий и др.

Суспензионный полиметилметакрилат производится в СССР (различных марок), США (люсайт), Великобритании (диакон), ФРГ (плексигум), Италии (ведрил). Мировое производство полиметилметакрилата в 1973 составило около 750 тыс. т.

1. Основные характеристики метилметакрилата

Техническая характеристика метилметакрилата:

Гарантийный срок хранения:

          Метилметакрилата, ингибированного дифенилолпропаном — два месяца, ингибированного гидрохиноном и параметоксифенолом — три месяца со дня изготовления.

Упаковка:

Металлические бочки 200 кг 
ПЭТ контейнер 900 кг 
Танк-контейнер 20 - 22 Тн

2. Получение

          Полиметилметакрилатное органическое стекло получают радикальной полимеризацией метилметакрилата в массе. В зависимости от назначения в состав полимеризационной смеси могут входить пластификаторы, красители, замутнители, стабилизаторы, а также другие акриловые мономеры. Сополимеризация метилметакрилата с другими акриловыми мономерами или стиролом, а также введение термостабилизирующих добавок позволяет получить органическое стекло с термостойкостью до 200 ° С.

          Полимеризация метилметакрилата сопровождается усадкой реакционной массы (до 23%), что могло бы привести к получению листов с дефектами. Поэтому процесс обычно проводят в два этапа. Вначале получат полимер невысокой молекулярной массы (форполимер). Затем форполимер заливают в форму для получения листа; дальнейшая полимеризация форполимера сопровождается значительно меньшей усадкой. Аналогичный эффект достигается, если полимеризации подвергают раствор полиметилметакрилата а мономере (сироп-раствор). Применение форполимера или сироп-раствора предотвращает также утечку реакционной массы из недостаточно уплотненных форм. Полимеризацию в один этап осуществляют только в тех случаях, когда необходимо получить полиметилметакрилатное стекло очень высокой оптической прозрачности.

          Все необходимые ингредиенты органического стекла вводят в форполимер или сироп-раствор. Полученную смесь тщательно перемешивают, вакуумируют для удаления пузырьков газа и фильтруют. Полимеризацию проводят в формах, собранных из двух листов полированного силикатного стекла, стали или алюминия, скрепленных зажимами, с проложенными между ними эластичными прокладками. Толщина эластичных прокладок определяет будущую толщину листа органического стекла. В качестве материала для эластичных прокладок используют различные резины, пластики и др. форму либо оклеивают по краям плотной бумагой, либо по периметру формы укладывают резиновые или поливинилхлоридные трубки. Устройство формы обеспечивает возможность усадки в одном направлении – по толщине формы. Форму заполняют через воронку точно отмеренной порцией полимеризованной смеси, герметически закрывают или заклеивают и помещают в камеры с циркулирующим теплым воздухом или в ванны с теплой водой (в некоторых случаях температура воздуха или воды может быть 18 – 20 ° С).

          Полимеризацию проводят в изотермических условиях. Нарушение изотермического режима может привести к перегреву формы, вскипанию мономера, т. е. образованию пузырчатой массы.

          Если отвод тепла осуществляется неравномерно, то глубина полимеризации в различных частях формы будет различной. Обычно полимеризацию в формах проводят медленно, часто в течение 24 – 48 ч, а в толстых слоях (более 50 мм) – неделями при 20 – 50 ° С до конверсии мономера свыше 90 %. Процесс завершается при температурах, близких к температуре размягчения полиметилметакрилата, т. к. при низких температурах диффузия не прореагировавшего мономера затруднена и поэтому даже за большой период невозможно полное превращение мономера.

          По окончании полимеризации формы охлаждают до 50 ° C и отделяют силикатное стекло от органического. Ориентацию осуществляют с помощью машин и прессов различной конструкции, равномерно растягивая (обычно на 50 – 70 %) или сжимая заготовки, разогретые до температуры, на 10 – 12 ° С превышающей температуру размягчения. Ориентированные листы охлаждают под давлением

          В отдельных случаях листы органического стекла получают методом фотополимеризации. Заполненные формы облучают УФ-светом до образования геля, после чего осуществляют процесс по обычной схеме.

          Для производства стержней из полиметилметакрилатного органического стекла полимеризационную смесь заливают в горизонтальные вращающиеся алюминиевые трубы, которые затем в вертикальном положении помещают в водяную ванну. Режимы полимеризации те же, что и при получении листового органического стекла. Изделия сложной конфигурации получают литьем под давлением или экструзией гранулированного полиметилметакрилата.

          При получении литьевого органического полимера метилметакрилата с акрилонитрилом сополимеризацию осуществляют по той же технологии, как и в производстве полиметилметакрилатного стекла. Листы из полистирола, поликарбоната, сополимеров винилхлорида и эфиров целлюлозы получают экструзией, а изделия сложной конфигурации - литьем под давлением гранулированных или порошкообразных полимеров, полученных обычным методами.

Получение:

·  самым распространенным способом получения метилметакрилата остается ацетонциангидринный метод, исходными материалами в котором являются ацетон и цианистый водород:

·  из метакрилонитрила, получаемого дегидратацией ацетонциангидрина, или окислительным аммонолизом изобутилена:

·  метоксикарбонилированием этилена через стадию получения метилпропионата с последующей конденсацией с формальдегидом:

·  окислением изобутилена, получаемого крекингом нефтепродуктов, до трет-бутанола. Последний окисляют в паровой фазе до метакриловой кислоты, которую этерифицируют метанолом:  
(CH₃)₂C=CH₂ + H₂O --> (CH₃)₂C(OH)CH₃ 
(CH₃)₂C(OH)CH₃ + O₂ --> CH₂=C(CH₃)C(O)OH 
CH₂=C(CH₃)C(O)OH + CH₃OH --> CH₂=C(CH₃)COOCH₃ + H₂O 

3. Свойства

          Органическое стекло обладает сравнительно невысокой плотностью и малой хрупкостью, что является существенным преимуществом перед силикатным стеклом. Однако температура размягчения органического стекла значительно ниже, чем у силикатного стекла.

          Полиметилметакрилатное органическое стекло удовлетворительно переносит пребывание на воздухе в условиях 97 %-ной влажности в течение 12 месяцев и старение в атмосферных условиях от 5 до 10 лет и более.      Полистирол менее атмосферостоек; при длительном воздействии солнечного света он желтеет и становится хрупким. Среди оптических свойств органического стекла наиболее важны показатель преломления, оптическая прозрачность (светопрозрачность), оптические искажения и фотоупругость.

          Оптическая прозрачность органического стекла не может превышать 92 % при условии, что рассеяние и поглощение света равны нулю. По оптической прозрачности органические стекла делят на прозрачные в блоке и прозрачные только в пленках (тонких листах). К первой группе относятся полимеры и сополимеры метилметакрилата, полистирол, поликарбонат и др. полимеры, обладающие незначительным поглощением света; ко второй - органические стекла на основе эфиров целлюлозы, винопроз, литые эпоксидные и фенол-формальдегидные стекла.

          Рассеяние света с поверхности изделий из органического стекла можно свести практически к минимуму при условии, что качество обработки поверхности аналогично качеству обработки полированного силикатного стекла. Не наполненные органические стекла прозрачны для рентгеновского излучения и g - излучения, а в тонких листах – для a - и b – излучения.

          Под действием механических нагрузок в первоначально изотропном органическом стекле возникает явление фотоупругости. В результате на поверхности напряженного органического стекла возникают радужные эллиптические картины, которые мешают наблюдению через стекло. Наибольшей фотоупругостью обладают эпоксидные, фенол-формальдегидные и термостойкие полиакрилатные стекла; наименьшей – полиметилметакрилатные, полистирольные и поликарбонатные.

          Оптические искажения предметов, наблюдаемых сквозь органическое стекло, связаны, главным образом, с невозможностью изготовить изделия из этих стекло с истинно плоскопараллельными поверхностями. В результате этого любое изделие из органического стекла является призмой в той или иной мере призмой, обладающей абсолютным (угловым) оптическим искажением.