亚克力(英文名:acrylic),英文缩写PMMA,俗称有机玻璃,化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯[zhǐ],化学式为-[CH2C(CH3)(COOCH3)]n-。是开发较早的重要可塑性高分子材料,具有透光性良好、化学性质稳定和耐久性,寿命较长、色彩可选择,具有美观性、加工简易,在建筑、医疗等行业中有着广泛应用。亚克力产品通常按生产工艺分为浇注板、挤出板。
简史
编辑世界
亚克力的研究开发,距今已有一百多年的历史。1872年丙烯酸的聚合性被发现1880年甲基丙烯酸的聚合性为人知晓;1901年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成;1927年运用前述合成法尝试了工业化制造;1933年世界第一个亚克力产品的注册商标在德国诞生;1937年甲基酸酯工业制造开发成功,由此进入规模性生产。二战期间,因亚克力具有优异的强韧性及透光性,首先被应用于飞机的挡风玻璃,坦克驾驶室的视野镜。1948年世界第一只亚克力浴缸的诞生,标志着压克力的应用进入了新的发展阶段。
中国
中国的亚克力工业自1950年代起步,1955年在锦西化工厂建立了成规模的航空有机玻璃生产装置,同年上海珊瑚化工厂、苏州安利化工厂也开始研制生产有机玻璃,于1957年投产,拉开了中国亚克力工业生产的序幕。1980年代佛山、顺德、苏州、北京、沈阳、哈尔滨等几条挤压板生产线也相继上马,尤其是改革开放二十多年来中国亚克力工业发展迅速,一些外商的独资企业、合资企业、集体企业和个体企业应运而生,星罗棋布分散在中国各地。
分类
编辑按板材种类划分
普通板有:透明板,染色透明板,乳白板,彩色板。特种板有:卫浴板,云彩板,镜面板,夹布板,中空板,抗冲板,阻燃板,超耐磨板,表面花纹板,磨砂板,珠光板,金属效果板等。
彩色亚克力板
按生产工艺划分
浇铸板:具有较高的分子量,具有优良的刚度、强度以及优异的抗化学品性能,较适合加工大尺寸的板材产品,相对在软化过程中时间稍长。浇铸型板材的特点是小批量加工,在颜色体系和表面纹理效果具有灵活控制性,且产品规格齐全。挤压板:与浇铸板相比,挤压板分子量较低,机械性能稍弱,柔性较高,有利于折弯和热成型加工,软化时间较短。在处理尺寸较大的板材时,有利于各种快速真空吸塑成型。除此之外,挤压板的厚度公差比浇铸板小。挤压板适合大批量自动化生产,但在产品的多样性上有相对的欠缺。
其他划分
按透光度可分为透明板、半透明板、色板。按性能分抗冲击板、抗紫外线板、普通板和特殊板如高抗冲板、阻燃板、磨砂板、金属效果板、高耐磨板、导光板等。本公司推广产品为浇筑型色板。
透明亚克力板
生产工艺
编辑浇筑方式
浇筑需要使用到模具,加工产品表面的纹理、形状、构造具有很大的复杂性,因此生产规模适用于小批量生产。使用浇注方式制作出来的产品具有很高的韧性和强度,而且观赏性也较好。因此浇筑的方式常常被工艺品制作、装饰等行业采用。
浇筑方式工艺流程
挤压方式
挤压方式相对于浇筑方式来说,加工生产出来的产品韧性和强度不高。但是挤压的方式能够实现大批量、大件的大规模生产。原因就在于挤压的方式可以完全形成自动化,反之这一好处也使得加工不具备灵活性,工艺的流程和产品的模型都是不可轻易变动的。而且制作出来的产品属于简单的模型,后期可能需要进行精加工。
热加工方式
热加工就是将材料放在模具或夹板上使其软化,然后再挤压成型,等其逐渐冷却定型。热加工需要控制好温度,每个时间段的温度都有所限制。
性能特点
编辑物理性能
亚克力相对属于轻质材料,密度为1.19-1.20,约为普通玻璃的一半,金属铝(属于轻金属)的43%;具有较好的耐燃性,不会自燃并可自熄;具有优良的电绝缘性,是无线电仪表业非常适用的高频绝缘材料,内部可以安装各种电器设备;具有良好的透光性,透光率可达92%以上,比常用透光材料(如普通玻璃)高10%以上,而且具有水晶般的质感和光泽,还可以在原材料配制时加入化学颜料制成各种颜色、多种效果的亚克力产品,或是加入“铝酸锶、铕[yǒu]、镝”等夜光材料制成夜光有机玻璃,在受光十分钟后可以在暗处连续发光十小时以上;同时,作为一种化学材料,亚克力还具有不怕潮、不怕水、不发霉、不生菌等特点。亚克力是一种热塑性材料,在一定的温度条件下材料能够软化或熔融成任意形状,在冷却之后形状不发生改变,这种状态可多次反复而始终具有可塑性。其耐热性能不突出,但热塑性能十分优良。在一般条件下,热变形温度约在96℃(1.18MPa),热软化温度约在104℃,但连续使用温度却可以随着工作条件的不同在65~95℃之间改变,流动温度约为160℃,热分解温度高于270℃,有较宽的热加工温度范围。亚克力材料的热软化温度受到材料品质与加工环境的影响,在实际操作中超过90℃就可以对亚克力材料进行形变处理。加热后的亚克力材料具有优良的稳定性与可塑性,可以随意改变造型且不会改变其通透性,在一定温度范围内反复加热也可保持材料不被损耗或破坏,待冷却后亚克力材料的硬度、色彩也不会因加热而变化。根据制品的大小与加工条件可使用热风枪、火枪、烘箱等加热工具对亚克力材料进行加工。亚克力材料在常温下无毒,其熔点为140℃,燃点为220℃,在不完全燃烧时会产生具有毒性的一氧化碳,在高温燃烧时会产生有害的挥发性有机物,因此加工环境需通风良好。
化学性能
亚克力具有较强的耐化学药品性,对普通的酸碱盐、简单的醚类、脂肪、油类、芳族水合物等都较为稳定;耐高温性能较好,在100℃以下的环境中能够保持稳定,不易变形;并具有极佳的耐候性,即使在室外也不怕风吹雨淋太阳晒。
机械性能
亚克力,作为一种典型的线型高聚物,呈现状态和相应的机械性能受温度影响加大,在常温下,具有较强的硬度,较好的抗拉、抗压、抗弯、抗冲击等机械性能,耐磨性接近于铝材,能够满足普通工业产品的力学需要。其中,抗冲击性能,是普通玻璃的十六倍,几乎没有断裂的危险。
绿色环保
在生产的过程中,严格遵循绿色环保指标进行。由于拥有很长的生命周期,使用期内几乎无需置换,同时还可轻松翻新。材料无毒无辐射和可回收利用的特点,也有效减少损坏成本,提供超常的经济效益。
缺点
亚克力材料具有韧性差,表面硬度低,不耐刮擦,吸湿性较大,耐热性较低,在高湿、高热环境下尺寸及折射率的不稳定等缺点。
应用领域
编辑亚克力板以其透明度高(可达92%以上,宛如水晶,被誉为“塑料皇后”),具有极佳的耐候性、良好的表面硬度和光泽;其可塑性强,易于加工和粘结,易于着色,最初用在各种喷涂和印刷,后被广泛用于航天、航海、建筑、装潢、广告、卫生洁具、汽车、机械、仪器、仪表、工艺美术、日常用品等国民经济的各个领域。
亚克力工艺品
制品
亚克力制品有亚克力板、亚克力塑胶粒、亚克力灯箱、招牌、亚克力浴缸、亚克力人造大理石、亚克力树脂、亚克力(乳胶)漆,亚克力胶黏剂等等产品,种类繁多。
亚克力灯箱
家具
亚克力家具应用上具有良好的的透明度及水品般的质感,丰富的色系,能突出家具个性化、前卫的风格。亚克力家具制品具有艳丽的色彩可与任何一款儿童家具搭配,且造型多变。
亚克力椅子
建筑
亚克力板的耐磨性能与铝材接近,耐多种化学品的腐蚀。亚克力板具有良好的适印性和喷涂性,采用适当的印刷(如丝印)和喷涂工艺,可以赋予亚克力制品理想的表面装饰效果。经过特别改造的亚克力板材可以大量吸收紫外光,另外,阻燃亚克力能帮助克服特定场所的消防隐患,高抗冲亚克力抗冲强度是普通亚克力的6~10倍,表面经过特殊处理的超耐磨亚克力板能经受极为苛刻的考验。
西班牙巴达霍斯国会厅
医学
亚克力化学稳定性优异,长期体内植入,其透明度和机械性能改变均极小,组织排异反应低,有良好的延展性、耐生物老化性和透光性,具备强度高、易加工等优点,因此被广泛用于制作生物医用的基体材料,如人工血管、心脏瓣膜、人工肺的基材,工程支架、骨水泥、人工牙托,角膜支架、隐形眼镜、人工晶体,微流控蛋白质芯片、肿瘤标记芯片、生物电池核心元件等。
发展趋势
编辑亚克力工艺路线优化,使其耐热性和加工流动性得以有效提高,保障产品性能及成本优势,满足市场要求。未来,高精尖端亚克力产品市场潜力需求量会越来越大,研究也将从亚克力的改性入手。对亚克力的合成方向及应用领域的深入开发和研究是有价值的发展趋势。
相关标准
编辑部分PMMA标准
参考资料
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