Pobierz Polimetakrylan - Notatki - Materiałoznawstwo i więcej Notatki w PDF z Inżynieria materiałowa tylko na Docsity! POLI(METAKRYLAN METYLU), TWORZYWA ACETALOWE I POLIWĘGLANY Poli(metakrylan metylu) (PMMA) Jest produktem polimeryzacji metakrylanu metylu, czyli estru metylowego kwasu metakrylowego, CH3 CH3 | | nCH2 = C -- CH2 - C --- | | COOCH3 COOCH3 n Polimeryzację tego monomeru można prowadzić metodą blokową, suspensyjną, emulsyjną lub w roztworze. Pierwszą z nich wytwarza się prawie połowę płyt produkowanych z PMMA. natomiast przez polimeryzację suspensyjną są otrzymywane granulki do przetwórstwa metodami wtrysku i wytłaczania. Poli(metakrylan metylu) należy do nielicznych polimerów, które ulegają wcześniej depolimeryzacji niż rozkładowi termicznemu. Umożliwia to ponowne otrzymywanie monomeru z tego tworzywa przez ogrzewanie w temperaturze ok. 360 °C. Proces ten należy przeprowadzać bardzo ostroznie, ponieważ temperatura zapłonu metakrylanu metylu jest niewiele wyższa od temperatury depolimeryzacji PMMA. Omawiane tworzywo jest znane z bardzo dobrej przepuszczalności światła widzialnego, wynoszącej 90 — 92 %. Przepuszczalność promieni nadfioletowych wynosi ok. 70 % w porównaniu z ok. 5% dla zwykłego szkła. Z tego powodu PMMA jest nazywany również szkłem organicznym. W porównaniu ze zwykłym szkłem krzemianowym poli(metakylan metylu) jest znacznie lżejszy odporniejszy na stłuczenia oraz odznacza się większą plastycznością. Wykazuje on jednak mniejszą sztywność i odporność na zarysowania powierzchni. Poli(metakrylan metylu) jest tworzywem nisko syntetyczny, odpornym na działanie niskiej temperatury i praktycznie niechłonący wody. W porównaniu z innymi tworzywami termoplastycznymi jego właściwości są ogólnie dobre z wyjątkiem małego wydłużenia przy zerwaniu oraz małej udarności, szczególnie z karbem. Korzystną cechą PMMA jest prawie stała wartość udamości, zarówno z karbem jak i bez karbu, w zakresie temperatury od - 40 do + 80°C. Bardzo dobre właściwości optyczne poli (metakrylanu metylu) ulegają Łatwo pogorszeniu z powodu małej odporności na ścieranie (łatwość zarysowania) oraz uszkodzeń powierzchni pod wpływem czynników mechanicznych. W celu zwiększenia odporności na zarysowanie podaje się metakrylan metylu kopolimeryzacji z innymi monomerami lub pokrywa powierzchnię tworzywa związkami fluorowęglowymi. Poli(metakrylan metylu) jest odporny na działanie rozcieńczonych kwasów i stężonych alkaliów w temperaturze pokojowej oraz olejów mineralnych, roślinnych i zwierzęcych. Wskazuje natomiast brak odporności na estry, etery, ketony, węglowodory aromatyczne, chlorowane alkohole i stężone kwasy organiczne. PMMA rozpuszcza się m.in. w acetonie, toluenie, dichloroetanie, chloroformie i octanie etylu. Formowanie wyrobów z poli(metakrylenu metylu) może być prowadzone metodami wtrysku. kształtowania próżniowego i wytłaczania oraz przez polimeryzację blokową. Ze względu na właściwości i przeznaczenie granulaty PMMA dzieli się na trzy grupy: miękkie, półtwarde i twarde. Za podstawę tęgo podziału przyjmowana jest zawartość zmiękczacza w granulacie. Najlepszymi właściwościami mechanicznymi i cieplnymi odznaczają się granulaty twarde, których przetwórstwo stwarza jednak nąjwięcej trudności. Najniższą wytrzymałość mechaniczną i cieplną mają granulaty miekkie ale ich przetwórstwo jest jednocześnie najtańsze. Granulaty półtwarde charakteryzuja się właściwościami pośrednimi i są stosowane do wytwarzania wyrobów dla przemysłu samochodowego, optycznego i chemicznego. Z granulatów miękkich wytwarza się przede wszystkim artykuły galanteryjne, natomiast z twardych wyroby specjalne. Przetwórstwo poli(metakrylanu metylu) metodą wytłaczania jest stosowane praktycznie tylko do formowania płyt. Metoda ta stwarza wiele trudności technologicznych i dlatego płyty wytłaczane są wytwarzane przeważnie przez producentów granulatu. Inną metodą formowania wyrobów z PMMA jest polimeryzacja blokowa monomeru bezpośrednio w formie. Czas polimeryzacji jest bardzo długi, gdyż w celu zapobieżenia powstawaniu naprężeń wewnętrznych proces prowadzi się w stosunkowo niskiej temperaturze, wynoszącej 30-50°C. Pojedyncze wyroby ze szkła organicznego mogą być wytwarzane metodami obróbki wiórowej przez cięcie, toczenie, struganie, frezowanie, szlifowanie lub polerowanie. Na tak wytworzonych wyrobach powstają ślady obróbki w postaci zarysowan i zadrapań, co prowadzi do zmniejszenia przezroczystości i obniżenia estetyki gotowych wyrobów. W celu przywrócenia wymaganej przezroczystości należy wypolerować uszkodzone powierzchnie. O zastosowaniu poli(metakrylanu metylu) decydują jego najważniejsze właściwości, jakimi są; przezroczystość, odporność na czynniki atmosferyczne, łatwość obróbki mechanicznej i możliwość wielokrotnego polerowania. Płyty i arkusze PMMA wykorzystuje się do szklenia kabin i okien samolotów, śmigłowców, szybowców, autobusów. Nie wykazują one zamglenia nawet przy dużych różnicach temperatury, występujących po obu stronach płyty. W budownictwie wykonuje się z nich ścianki działowe, zadaszenia, świetliki wanny, umywalki oraz przedmioty użytkowe i zdobnicze. Płyty i arkusze PMMA są stosowane w technice oświetleniowej do wyrobu osłon na lampy. Znajdują one również zastosowanie do wytwarzania skal radiowych i tablic dalekopisów. Duża odporność na działanie chemikaliów nieorganicznych spowodowała, że płyty te stosuje się do produkcji elementów aparatury chemicznej oraz urządzeń galwanizerskich. Granulat poli(metakrylanu metylu) jest przeznaczony w większości do wyrobu osłon świateł i odbłyśników samochodowych. Poza tym wytwarza się z niego elementy aparatury optycznej i kontrolno- pomiarowej, szkiełka do zegarków, artykuły gospodarstwa domowego, przemysłowe okulary ochronne, galanterię ozdobną itp. W kraju poli(metakrylan metylu) wytwarzają Zakłady Chemiczne w Oświęcimiu od nazwą handlową Metapleks, w postaci płyt i granulatu. Za granicą granulat PMMA jest produkowany m.in. pod nazwami handlowymi: Vedri1 (Montepolimeri - Włochy). Diakon (ICI - Wielka Brytania), Lucite (Du Pont -USA). Tworzywa acetalowe Do grupy tworzyw acetalowych (poliacetali) jest zaliczany homopolimer (poliformaldehyd) oraz kopolimer acetalowy. Poliformaldehyd otrzymuje się przez polimeryzacje gazowego formaldehydu w środowisku mewodnym np. w heksanie, w obecności odpowiedniego katalizatora. n H2C = O -> [-CH2 - O -]n Kopolimer acetalowy jest wytwarzany w wyniku kopolimeryzacji pierścieniowego trimeru formaldehydu (trioksanu) z niewielką ilością (2 - 5%) cyklicznych acetali np. z diksolanem. /CH2-O\ CH2--O \ O CH2 | CH2 \CH2-O/ CH2--O / Trioksan dioksonal ( formal glikolu etylowego) Właściwości mechaniczne i cieple tworzyw acetalowych mogą być modyfikowane masą cząsteczkową polimeru oraz przez dodatek elastomerów lub napełniaczy. Standardowe typy homopolimeru kopolimeru są produkowane w trzech zasadniczych odmianach. Pierwsza z nich, o największej masie cząsteczkowej, a zatem o najmniejszej płynności (wskaźnik szybkości płynięcia WSP ok. 2,5 g/l O min) przeznaczona jest do wytłaczania lub formowania wtryskowego wyrobu o grubych ściankach. Druga o mniejszej masie cząsteczkowej, czyli o większej płynności (WSP ok. 9 g/10 min), jest przetwarzana głownie metodą wtrysku. Ostatnia odmiana charakteryzuje się dużą płynnością (WSP ok. 27 g/10 min). Jest to tworzywo o strukturze drobnokrystalicznej, z którego wytwarza się wyroby wtryskowe cienkościenne. Na początku lat osiemdziesiątych uruchomiono produkcję poliacetali modyfikowanych elastomerami. Tworzywa te odznaczają się dużą elastycznością i udarnością, ale wykazują mniejszą sztywność niż materiał standardowy. Właściwości użytkowe poliacetali modyfikuje się również przez napełnienie tworzywa włóknem szklanym, dwusiarczkiem molibdenu lub politetrafluoroetylenem. W prawidłowo wykonanych wyrobach z tworzyw acetalowych stopień krystaliczności polimeru wynosi 70 - 75 %. Z tego względu mają one mlecznobiałe zabarwienie. Stosunkowo wysoki stopień krystaliczności powoduje, że poliacetyle charakteryzują znaczną sztywnością, twardością, wytrzymałością mechaniczną, odpornością na ścieranie i działanie podwyższonej temperatury, znamienne jest, że udamość z karbem w szerokim przedziale temperatury zmienia się dla tworzyw acetalowych tylko w niewielkim zakresie. Wyroby o większym stopniu krystaliczności wykazują mniejszą przepuszczalność par i gazów, a zarazem większa jest ich odporność na rozpuszczalniki krystaliczne. Występujące w łańcuchu kopolimeru ugrupowania pochodzące z acetali cyklicznych zmniejszają tendencję tworzywa do krystalizacji. Z tego względu kopolimer ma gorsze właściwości mechaniczne w porównaniu z homopolimerem. Tworzywa acetalowe odznaczają się dużą odpornością na zmęczenie i pełzanie. Na przykład naprężenie rozciągające 20Mpa przyłożone do próbki wykonanej z kopolimeru powoduje po upływie