Polimetil-metakrilát

Azonosítás
Poli (metil-metakrilát)


Bróm próbadarab egy plexi kockában.
N o CAS	9011-14-7
N o ECHA	100,112,313
Kémiai tulajdonságok
Brute formula	C 5 H 8 O 2 [izomerek]( C 5 H 8 O 2 ) N
Moláris tömeg	100,1158 ± 0,0052 g / mol C 59,98%, H 8,05%, O 31,96%,
Fizikai tulajdonságok
T ° fúzió	130 , hogy 140 ° C-on
T ° forráspontú	200 ° C
Oldhatósági paraméter δ	18,58 MPa 1/2 ( 25 ° C ); 19,4 MPa 1/2 ; 18,6 - 26,2 J 1/2 cm −3/2
Térfogat	1,188 g cm -3
Elektronikus tulajdonságok
Dielektromos állandó	3,12 ( 1 kHz , 27 ° C ) 2,76 ( 1 MHz , 27 ° C ) 2,6 ( 1 GHz , 27 ° C ) 3,80 ( 1 kHz , 80 ° C ) 2,7 ( 1 MHz , 80 ° C ) 2,6 ( 1 GHz , 80 ° C )
Optikai tulajdonságok
Törésmutató	$n ^ {20} _ {}$ 1.49
Óvintézkedések
WHMIS
Ellenőrizetlen termékEzt a terméket a WHMIS osztályozási kritériumai szerint nem ellenőrzik.
IARC osztályozás
3. csoport: Emberre nézve rákkeltő hatása nem osztályozható

Egység SI és STP hiányában.

A poli (metil-metakrilát) (gyakran rövidítve PMMA , angol poli (metil-metakrilát) ) egy polimer , hőre lágyuló transzparens nyert poliaddíciós amelyek a monomer jelentése metil-metakrilát (MMA). Ez a polimer ismertebb néven a Plexiglas , a bejegyzett védjegy, amelyet a mindennapi nyelvekben antonomázként használnak , még akkor is, ha a PMMA globális vezetője az Altuglas International az Arkema csoportból , Altuglas kereskedelmi néven. Lucite, Crystalite, Hesalite, Perspex vagy Nudec márkanéven is forgalmazzák.

Szintézis

Ez polimerizál segítségével gyökök , amelyek kezdeményez gyökös lánc polimerizációs . Szintén lehetséges anionos polimerizáció, karbanion típusú nukleofil iniciátorok alkalmazásával .

Az anionos polimerizációnak vízmentes közegben kell történnie; valójában ebben a típusú reakcióban nincsenek lezárási lépések, az épülő lánc a monomereket abszorbeálja, amíg a készlet ki nem merül. Csak ekkor lehet kicsapni a PMMA-t egy protonnal való ellátással (például sav felhasználásával), vagy egy másik monomer hozzáadásával , hogy blokkokkal (AAABBB típus) rendelkező kopolimereket képezzünk.

A vízmentes közeg tehát arra szolgál, hogy megakadályozza a PMMA-láncok túl korai leállását egy proton miatt, ami csökkentené polimerizációs fokukat . Ezért a reakció inert atmoszférában (argon, dinitrogén) zajlik.

Az alkalmazott oldószer és iniciátor meghatározza a polimer taktikáját és ezért fizikai tulajdonságait.

Három fő polimerizációs folyamat létezik:

két üveglap közé öntéssel;
a szuszpenzióban ;
en tömegesen .

Ez utóbbi két eljárást főleg extrudált lemezek előállítására és granulátumok előállítására használják .

A PMMA lehet préselés, fröccsöntés, öntés, fúvás és extrudálás. A PMMA lapok és lemezek könnyen hőformálhatók. Könnyen fémezhető. A PMMA ultrahanggal is hegeszthető.

Fizikai tulajdonságok

Üvegesedési hőmérséklete ( T v ) 46 ° C között van egy izotaktikus PMMA esetében (az észtercsoportok a lánc ugyanazon oldalán helyezkednek el) és 159 ° C között a szindiotaktikus PMMA között (az észtercsoportok váltakoznak a lánc körül.) . A legtöbb PMMA a piacon jelenleg ataktikus, a T v közötti 90 ° C-on és 105 ° C-on . Az észtercsoport módosítása szintén a T v csökkenését idézi elő ( például: etil : 65 ° C , n- butil : 20 ° C ). A PMMA módosítható más monomerekkel, például akrilátokkal , akrilnitrilekkel , sztirolokkal és butadiénekkel való kopolimerizációval is .

Listázás:

nagyon nagy átlátszóság, nagyon rideg, fényes megjelenésű;
kivételes optikai tulajdonság (a fényáteresztés kiváló az üvegénél, még a közeli UV-fénynél is, átlátszóság, tisztaság, fényesség). Törésmutatója 1,49;
nagyon sima és fényes felületi megjelenés;
kiváló ellenállás a légköri anyagokkal szemben;
kiváló ellenáll az ultraibolya sugárzásnak és a korróziónak;
könnyedség: 1,19 g cm −3 sűrűség (sokkal könnyebb, mint az üveg);
együttható hőtágulási : 70-77 × 10 -6 K -1 ;
fogászati alkalmazás: hosszú távon (több hónapon át) érzékeny a nyál (az anyag törékennyé válik), klórhexidin (orális fertőtlenítő) vagy bizonyos ételfesték (színező) jelenlétére ;
hővezetési át 23 ° C-on : 0,17-0,19 W m -1 K -1 ;
magas oldódási együttható vizes oldatban.

A plexi felfedezése

Az első akril-savat kapunk 1843-ban, és a metakrilsav , amely az ebből származó, 1865-ben közötti reakció metakrilsav és metanol ad a metil- metakrilát -észter . 1877-ben Rudolph Fittig német kémikus felfedezte a metil-metakrilát polimerizációs folyamatát. Az akrilüveget szinte egyszerre (1928-ban) fedezték fel Németországban ( Walter Bauer ), az Egyesült Királyságban (Rowland Hill és John Crawford) és Spanyolországban . 1933-ban a Plexiglas védjegyet egy másik német vegyész, Otto Röhm szabadalmaztatta és bejegyezte . 1936-ban az Imperial Chemical Industries (akkor a Lucite International) megkezdte az első kereskedelmi szempontból életképes akril biztonsági üveg gyártását (Perspex márka). Az első plexi kontaktlencséket 1940-ben Heinrich Wöhlk tervezte saját használatra: az akkor forgalmazott kontaktlencséket vágott boroszilikát üvegből készítették, és allergiás reakciókat okoztak. A második világháború alatt a szövetséges és az Axis erők egyaránt használtak akrilüveget tengeralattjáró periszkópok , bombázó gépfegyverek szélvédőinek és tornyainak gyártásához . Azok a repülőgép-pilóták, akiknek a szemét a PMMA-fröccsenés érte, kevésbé súlyosan sérültek meg, mint az ablaküveg szilánkok, az emberi szövet és a PMMA sokkal jobb kompatibilitása miatt, mint az üveggel. Az egyik első mindennapi plexiből készült termék a Braun SK 4 Hi-Fi rendszer borítója volt 1956-tól.

használat

Megkülönböztetünk:

táblák, fényszalagok, feliratok és reklámtáblák;
előtetők könnyű repülőgépekhez, vitorlázórepülők, mikrolámpák;
POS , kiállítás, metszet, berendezés, bolti berendezés, dekoráció;
ipari alkatrészek;
biztonsági kiegészítők;
kapcsolati labda ;
fogpótlás;
implantátum a szemészetben;
membránok a hemodializátorok számára;
optikai szál ;
művészet (design tárgyak, szobrászat): az 1939-es Pontiac Plexiglas Deluxe Six, más néven „Ghost Car”, amelyet Norman Bel Geddes tervezett, a General Motors és a Rohm and Haas cég együttműködésének eredménye . Ez volt az első autó az Egyesült Államokban, amelynek karosszériája teljes egészében plexiből készült, és valójában felfedte annak szerkezetét és különféle mechanikai alkatrészeit. Promóciós cikkként a General Motors Highways and Horizons pavilonjában volt látható, az 1939-1940-es New York-i világkiállítás alkalmából . A második példányt 1940-ben építették az 1940-es Arany Kapu Kiállítás számára;
Objektívek gazdaságos (eldobható) kamerákhoz - a tömegpolimerizáció lehetővé teszi alkatrészek előállítását belső kényszer nélkül, így állandó és izotróp törésmutatóval rendelkezik;
közvetlen nyomtatási közeg UV festékkel fényképészeti festményekhez;
hangszerek: néhány dobmodell (többek között Ludwig és Tamburo);
elektronikus cigarettatartály.
dobkészletek (például a Pearl Crystal Beat vagy a Ludwig Vistalite, John Bonham ikonikus dobkészlete )

A PMMA-nak számos előnye van, köztük két fő: átlátszó és ellenálló.

Helyettesítheti az üveget az ablakgyártásban, mert kiváló fényáteresztést biztosít . A látható fény akár 92% -át is továbbítja, ami több, mint az üveg. Az ultraibolya sugarakkal szembeni ellenálló képessége miatt üvegezésre, cserépvédelemre vagy bizonyos autóalkatrészekre (hátsó lámpák) használják.

Ez az egyetlen ultraibolya átlátszó polimer . A polikarbonáttól , polisztiroltól és más átlátszó polimertől eltérően ez nem kínál sárgás színt, amelyhez optikai fehérítők hozzáadása szükséges . Ezután kivételesen átlátszó polimert kapunk.

A PMMA felületek nagy merevséget és jó kémiai ellenállást mutatnak . Ezért ideális anyag a nagy akváriumok átlátszó falaihoz.

A PMMA meglehetősen törékeny és könnyen ég. Ehhez a polimerhez a polimer belső feszültségeinek felszabadításához is szükséges a kioltás ( izzítás ). Alacsony az ellenállása az oldószereknek, különösen az üzemanyagoknak. Úgy tűnik, hogy az anyag ellenáll a benzinnek, a metanálnak és a sósavnak, de nem ellenálló az acetonnal szemben. Nagyon rosszul reagál a cianoakriláttal való érintkezésre , ami a PMMA fehéredését okozza, mintha csiszolták volna.

A PMMA viszonylag alacsony kopásállósággal rendelkezik. Szükség esetén a sztirol-akrilnitril kopolimert (SAN) részesítik előnyben , különösen olyan színes alkatrészeknél (hátsó lámpák), ahol az átlátszóság kevésbé fontos.

A PMMA nem használható védőképernyőként ipari gépeknél, olyan polikarbonátot kell használni, amely töréskor nem jelent veszélyt.

Újrafeldolgozás

A PMMA olvasztható, majd újraragasztható, de mindenekelőtt depolimerizációval könnyen újrahasznosítható . Melegítéssel a PMMA visszaadja kiindulási monomerjét, az MMA-t. Ezután újrafelhasználható egy új polimerizációhoz.

Franciaországban 2016. április 27-én az ágazat fő szereplői „ zöld növekedés ” kötelezettségvállalást írtak alá egy új akrilüveg-újrafeldolgozó szektor létrehozásával kapcsolatban („Reverplast” projekt).

Kereskedelmi

2014-ben Franciaország a PMMA importőre volt, a francia szokások szerint. Az átlagos tonnánkénti importár 2100 euró volt.

Hivatkozások

számított molekulatömege a „ atomsúlya a Elements 2007 ” on www.chem.qmul.ac.uk .
(a) James E. Mark, fizikai tulajdonságai: Polymer Handbook , Springer,2007, 2 nd ed. , 1076 p. ( ISBN 978-0-387-69002-5 és 0-387-69002-6 , online olvasás ) , p. 294.
(in) Leslie Howard Sperling, Bevezetés a fizikai polimertudományba , Hoboken, NJ, Wiley ,2006, 845 p. ( ISBN 978-0-471-70606-9 , online olvasás ) , p. 75.
(a) Jozef Bicerano, Prediction a polimer tulajdonságok , New York, Marcel Dekker ,2002, 3 e . , 746 p. ( ISBN 0-8247-0821-0 ) , p. 196.
(in) David R. LiDE, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press ,2009, 90 th ed. , 2804 p. , Keménytáblás ( ISBN 978-1-4200-9084-0 ).
(in) JG Speight és Norbert Adolph Lange Lange a Handbook of Chemistry , McGraw-Hill,2005, 16 th ed. , 1623 p. ( ISBN 0-07-143220-5 ) , p. 2.807.
IARC humán rákkeltő kockázatok értékelésével foglalkozó munkacsoport, „ Globális karcinogenitási felmérések az emberek számára, 3. csoport: Nem osztályozhatók az emberre néző rákkeltő hatásuk miatt ” , a monographs.iarc.fr , IARC,2009. január 16(megtekintés : 2009. augusztus 22. ) .
„ Polimetil-metakrilát ” az adatbázis a vegyi anyagok Reptox a CSST (Quebec szervezet felelős a munkahelyi biztonság és egészségvédelem), elérhető április 25, 2009.
Név és rövidítés az EN ISO 1043-1, Műanyagok - Szimbólumok és rövidített kifejezések - 1. rész : Alap polimerek és különleges jellemzőik szerint .
" Plexi üveg " , a cnrtl.fr oldalon (hozzáférés : 2019. július 15. ) .
Altuglas International .
DW van Krevelen és Klaas akkor Nijenhuis, tulajdonságai polimerek , 4 -én ed. , 2009.
„Polimetil-metakrilát (PMMA, Akril)” , a goodfellow.com oldalon .
„ Unternehmen - Historie ” , a Wöhlk Contactlinsen GmbH-n (hozzáférés : 2018. március 26. ) .
Schwarcz, Joe, A helyes kémia: 108 felvilágosító, tápláló, egészségtudatos és esetenként bizarr tudakozás a mindennapi élet tudományához , Doubleday Canada,2012. november 6, 272 p. ( ISBN 978-0-385-67160-6 , online olvasás ) , p. 226.
(in) Robert Tate, " Visszatekintés a Pontiac Ghost Carra " a motorcities.org oldalon ,2017. augusztus 27(hozzáférés : 2020. február 10. ) .
" Plexi, fény és mélység " , a paragonsquare.com oldalon , a Paragon téren .
" A zöld növekedésre vonatkozó első kötelezettségvállalásokat aláírták " , Környezetvédelmi, Energiaügyi és Tengeri Minisztérium,2016. május 10(megtekintve : 2016. augusztus 29. ) .
"A zöld növekedés iránti elkötelezettség az akrilüveg újrahasznosítási csatornájának létrehozásával kapcsolatban (Reverplast projekt) " [PDF] , Környezetvédelmi, Energiaügyi és Tengerügyi Minisztérium,2016. április 27(megtekintve : 2016. augusztus 29. ) .
" Indikátor az import / export kereskedelemről " , a Vámigazgatóságon (jelölje meg CN8 = 39061000) (hozzáférés : 2015. augusztus 7. ) .