有机玻璃制品加工

有机玻璃制品加工

2019-11-05 11:50:36   322

有机玻璃的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯,是由甲基丙烯酸酯聚合成的高分子化合物。表面光滑、色彩艳丽,比重小,强度较大,耐腐蚀,耐湿,耐晒,绝缘性能好,隔声性好。可分管形材、棒形材、板形材三种…

有机玻璃制品加工

有机玻璃的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯,是由甲基丙烯酸酯聚合成的高分子化合物。表面光滑、色彩艳丽,比重小,强度较大,耐腐蚀,耐湿,耐晒,绝缘性能好,隔声性好。可分管形材、棒形材、板形材三种。以丙烯酸及其酯类为原料聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯,相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料,其中以聚甲基丙烯酯甲酯应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMMA,俗称有机玻璃,透光性能好,可透过92%以上的太阳光,紫外线达73.5%;机械强度较高,有一定的耐热耐寒性,耐腐蚀,绝缘性能良好,尺寸稳定,易于成型,质地较脆,易溶于有机溶剂,表面硬度不够,容易擦毛,可作要求有一定强度的透明结构件,如油杯、车灯、仪表零件,光学镜片,装饰礼品等等。在里面加入一些添加剂可以对其性能有所提高,如耐热、耐摩擦等。该材料广泛的应用于广告灯箱,铭牌等方面的制作。有机玻璃按照外形可分为四种:

1.无色透明有机玻璃

最常见、使用量最大的有机玻璃材料。

2.有色透明有机玻璃

俗称彩板。透光柔和,用它制成的灯箱、工艺品,使人感到舒适大方。有色的有机

玻璃分:透明有色、半透明有色,不透明有色三种。磁有机玻璃光泽不如珠光有机玻璃鲜艳,质脆、易断、适于制作表盘、盒、医疗器械和人物、动物的造型材料。透明有机玻璃:透明度高,宜制灯具。用它制成的吊灯、玲珑剔透、晶莹澄澈。半透明有机玻璃类似磨砂玻璃,反光柔和,用它制成的工艺品,使人感到舒适大方。

3.珠光有机玻璃

是在一般有机玻璃加入珠光粉或荧光粉著成。这类有机玻璃色泽鲜艳,表面光洁度高,外形式经模具热压后,即使磨平抛光,仍保持模压花纹,形成独物的艺术效果。用它可制作人物、动物造型,商标、装饰品及宣传展览材料。

4.压花有机玻璃

分透明、半透明无色,质脆,易断,在室内门窗等装饰中使用,具有既可透光但又不透形的特点,通常在室内隔断或分隔室内间的门窗使用。

特性:聚甲基丙烯酸甲酯通常称做有机玻璃,英文缩写PMMA,具有高透明度,低价格,易于机械加工等优点,是平常经常使用的玻璃替代材料。有机玻璃是开发较早的一种重要热塑性塑料, 具有透明性、稳定性和耐候性,易染色、易加工,外观优美,在建筑业中有着广泛的应用。

①高度透明性。有机玻璃是优良的高分子透明材料,透光率达到有机玻璃92%,比玻璃的透光度高。被称为人造小太阳的太阳灯的灯管是石英做的,这是因为石英能完全透过紫外线。普通玻璃只能透过0.6%的紫外线,但有机玻璃却能透过73%。

②机械强度高。有机玻璃的相对分子质量大约为200万,是长链的高分子化合物,而且形成分子的链很柔软,因此,有机玻璃的强度比较高,抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7-18倍。有一种经过加热和拉伸处理过的有机玻璃,其中的分子链段排列得非常有次序,使材料的韧性有显著提高。用钉子钉进这种有机玻璃,即使钉子穿透了,有机玻璃上也不产生裂纹。这种有机玻璃被子弹击穿后同样不会破成碎片。因此,拉伸处理的有机玻璃可用作防弹玻璃,也用作军用飞机上的座舱盖。

③重量轻。有机玻璃的密度为1.18g/cm3;,同样大小的材料,其重量只有普通玻璃的一半,金属铝(属于轻金属)的43%。

④易于加工。有机玻璃不但能用车床进行切削,钻床进行钻孔,而且能用丙酮、氯仿等粘结成各种形状的器具,也能用吹塑、注射、挤出等塑料成型的方法加工成大到飞机座舱盖,小到假牙和牙托等形形色色的制品。

优点:

一、有机玻璃的美观性:呈镜面效果,工艺精美,无褶皱,无接缝;

二、有机玻璃的视觉效果:色彩多种多样、视觉冲击力很强;

三、有机玻璃的透光性:透光率可达到96%,透光率、光线比较柔和;

四、有机玻璃的耐冲击性:是普通玻璃产品的200倍以上,几乎没有任何断裂的危险;

五、有机玻璃的耐久性:产品对内置光源有很良好的保护,延长光源产品使用的寿命;

六、有机玻璃的耐侯性:可保长久不褪色,质量好的板材使用年限长达6-13年之久;

七、有机玻璃的耐燃性:不会有自燃并具自熄性;

八、有机玻璃的节能性:透光性非常好,相对减少光源,省电,降低使用的成本;

九、有机玻璃的合理性:合理性的设计和防雨防潮,开启式的结构,便于清洁维修等。

电性能:

聚甲基丙烯酸甲酯由于主链侧位含有极性的甲酯基,电性能不及聚烯烃和聚苯乙烯等非极性塑料。甲酯基的极性并不太大,聚甲基丙烯酸甲酯仍具有良好的介电和电绝缘性能。值得指出的是,聚甲基丙烯酸甲酯乃至整个丙烯酸类塑料,都具有优异的抗电弧性,在电弧作用下,表面不会产生碳化的导电通路和电弧径迹现象。20℃是一个二级转变温度,相应于侧甲酯基开始运动的温度,低于20℃,侧甲酯基处于冻结状态,材料的电性能比处于20℃以上时会有所提高。

物理性能:

聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的综合力学性能,在通用塑料中居前列,拉伸、弯曲、压缩等强度均高于聚烯烃,也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等,冲击韧性较差,但也稍优于聚苯乙烯。浇注的本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯板材(例如航空用有机玻璃板材)拉伸、弯曲、压缩等力学性能更高一些,可以达到聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料的水平。

一般而言,聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸强度可达到50-77MPa水平,弯曲强度可达到90-130MPa,这些性能数据的上限已达到甚至超过某些工程塑料。其断裂伸长率仅2%-3% ,故力学性能特征基本上属于硬而脆的塑料,且具有缺口敏感性,在应力下易开裂,但断裂时断口不像聚苯乙烯和普通无机玻璃那样尖锐参差不齐。40℃ 是一个二级转变温度,相当于侧甲基开始运动的温度,超过40℃ ,该材料的韧性,延展性有所改善。聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低,容易擦伤。

聚甲基丙烯酸甲酯的强度与应力作用时间有关,随作用时间增加,强度下降。经拉伸取向后的聚甲基丙烯酸甲酯(定向有机玻璃)的力学性能有明显提高,缺口敏感性也得到改善。

聚甲基丙烯酸甲酯的耐热性并不高,它的玻璃化温度虽然达到104℃,但最高连续使用温度却随工作条件不同在65℃-95℃之间改变,热变形温度约为96℃(1.18MPa),维卡软化点约113℃。可以用单体与甲基丙烯酸丙烯酯或双酯基丙烯酸乙二醇酯共聚的方法提高耐热性。聚甲基丙烯酸甲酯的耐寒性也较差,脆化温度约9.2℃。聚甲基丙烯酸甲酯的热稳定性属于中等,优于聚氯乙烯和聚甲醛,但不及聚烯烃和聚苯乙烯,热分解温度略高于270℃,其流动温度约为160℃,故尚有较宽的熔融加工温度范围。

聚甲基丙烯酸甲酯的热导率和比热容在塑料中都属于中等水平,分别为0.19W/M.K和1464J/Kg.K

化学性能

①耐化学试剂及耐溶剂性

聚甲基丙烯酸甲酯可耐较稀的无机酸,但浓的无机酸可使它侵蚀,可耐碱类,但温热的氢氧化钠、氢氧化钾可使它浸蚀,可耐盐类和油脂类,耐脂肪烃类,不溶于水、甲醇、甘油等,但可吸收醇类溶胀,并产生应力开裂,不耐酮类、氯代烃和芳烃。它的溶解度参数约为18.8(J/CM3)1/2 ,在许多氯代烃和芳烃中可以溶解,如二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、甲苯等,乙酸乙烯和丙酮也可以使它溶解。

聚甲基丙烯酸甲酯对臭氧和二氧化硫等气体具有良好的抵抗能力。

②耐候性

聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的耐大气老化性,其试样经4年自然老化试验,重量变化,拉伸强度、透光率略有下降,色泽略有泛黄,抗银纹性下降较明显,冲击强度还略有提高,其它物理性能几乎未变化。

③燃烧性

聚甲基丙烯酸甲酯很容易燃烧,极限氧指数仅17.3。 [1] 

应用

①有机玻璃应用广泛:不仅在商业、轻工、建筑、化工等方面。而且有机玻璃制作,在广告装潢、沙盘模型上应用十分广泛,如:标牌,广告牌,灯箱的面板和中英字母面板。

选材要取决于造型设计,什么样的造型,用什么样的有机玻璃、色彩、品种都要反复测试,使之达到效果。有了好的造型设计,还要靠精心的加工制作,才能成为一件优美的工艺品。

1.建筑应用:橱窗、隔音门窗、采光罩、电话亭等

2.广告应用:灯箱、招牌、指示牌、展架等

3.交通应用:火车、汽车等车辆门窗等

4.医学应用:婴儿保育箱、各种手术医疗器具 民用品:卫浴设施、工艺品、化妆品、支架、水族箱等

5.工业应用:仪器表面板及护盖等

6.照明应用:日光灯、吊灯、街灯罩等

7.家居应用:果盘,纸巾盒,亚克力艺术画等家居日用产品

结构:

一、有机玻璃是由聚甲基丙烯酸甲酯制成,聚甲基丙烯酸甲酯含有极性侧甲基,具有较强吸湿性能,吸水率一般在亚克力板材必须保持干燥,干燥需要的条件是78℃-80℃下干燥5-6h。

二、.有机玻璃是一种无形的聚合物,它的收缩范围都在减小,一般都是在0.45%-0.9,所以对于亚克力生产时候的成型精度提供了很好的条件,一般情况下成型都是很的。

三、由聚甲基丙烯酸甲酯对周围温度的适应范围不具有普通流体性,而是具有非牛顿流体性,因此在温度高的情况下,有机玻璃的溶粘性将会降低,这是有机玻璃对温度非常敏感的表现。

四、有机玻璃在流动的过程中的温度一般都在150℃左右,但是当有机玻璃开始分解的时候,温度却是高于270℃,所以说在温度的变化方面还是很灵活的,不会受到温度的影响而生产,耐高温是有机玻璃的特性。

五、有机玻璃还具有很好的切割性能,可以在量好尺寸的清况下通过激光切割进行加工,简单质量高,这个特点是玻璃都不具备的,.因此亚克力可以承受高温低温各种环境,消费者在生产过程中根本不用担心温度的问题。

用途

①机械

有机玻璃具有以上优良性能,使它的用途极为广泛。除了在飞机上用作座舱盖、风挡和弦窗外,也用作吉普车的风挡和车窗、大型建筑的天窗(可以防破碎)、电视和雷达的屏幕、仪器和设备的防护罩、电讯仪表的外壳、望远镜和照相机上的光学镜片。

用有机玻璃制造的日用品种类繁多,如用珠光有机玻璃制成的纽扣,各种玩具、灯具也都因为有了彩色有机玻璃的装饰作用,而显得格外的美观。

②医疗

有机玻璃在医学上还有一个绝妙的用处,那就是制造人工角膜。如果人眼的透明角膜长满了不透明的物质,光线就不能进入眼内。这就是全角膜白斑病引起的失明,而且这种病无法用药物治疗。

于是,医学家设想用人工角膜代替长满白斑的角膜。所谓人工角膜,就是用一种透明的物质做成一个直径只有几毫米的镜柱,然后在人眼的角膜上钻一个小孔,把镜柱固定在角膜上,光线通过镜柱进入眼内,人眼就能重见光明。

早在1771年,就有眼科医生用光学玻璃做成镜柱,植入角膜,但并未获得成功。后来,用水晶代替光学玻璃,也只用了半年就失效了。在第二次世界大战中,有些飞机失事时,飞机上用有机玻璃做的座舱盖被炸,飞行员的眼睛里嵌入了有机玻璃碎片。经过了许多年以后,虽然这些碎片并未被取出,但也未进一步引起人眼发生炎症或其他不良反应。这件偶然发生的事说明有机玻璃和人体组织有良好的相容性。同时也启发了眼科医生,可以用有机玻璃制造人工角膜,它的透光性好,化学性质稳定,对人体无毒,容易加工成所需形状,能与人眼长期相容。用有机玻璃做的人工角膜已经普遍用于临床。

③建筑

在建筑方面,有机玻璃主要应用于采光体、屋顶、棚顶、楼梯和室内墙壁护板等方面。有机玻璃在高速公路和道路的照明灯罩和汽车灯具方面的应用也相当快。随着大城市饭店、宾馆和住宅的兴建,采光体发展迅速,采用有机玻璃挤出板制成的采光体具有整体结构强度高、自重轻、透光率高和安全性能好等特点,与无机玻璃采光装置相比,具有很大的优越性。

在卫生洁具方面,有机玻璃可制作浴缸、洗脸盆、化妆台等产品。由于有机玻璃浴缸具有外观豪华、有深度感、容易清洗、强度高、质量轻和使用舒适等特点得到了广泛的应用。

美国和日本已在法律中作出强制性规定,中小学和幼儿园建筑必须采用有机玻璃。随着我国法律的不断完善,预计在不久的将来也会作出相应的规定。同时,我国各地加快了城市建设步伐,采用有机玻璃制作的街头标志、广告灯箱和电话亭等也将大量出现,因而有机玻璃发展空间很大,市场前景十分广阔!