Polymethylmethacrylat

Identifikation
Poly (methylmethacrylat)


Bromprøvestykke i en plexiglas terning.
N o CAS	9011-14-7
N o ECHA	100,112,313
Kemiske egenskaber
Brute formel	C 5 H 8 O 2 [isomerer]( C 5 H 8 O 2 ) n
Molar masse	100,1158 ± 0,0052 g / mol C 59,98%, H 8,05%, O 31,96%,
Fysiske egenskaber
T ° fusion	130 til 140 ° C
T ° kogning	200 ° C
Opløselighedsparameter δ	18,58 MPa 1/2 ( 25 ° C ); 19,4 MPa 1/2 ; 18,6 til 26,2 J 1/2 cm −3/2
Volumenmasse	1,188 g cm −3
Elektroniske egenskaber
Dielektrisk konstant	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 )
Optiske egenskaber
Brydningsindeks	$n ^ {20} _ {}$ 1.49
Forholdsregler
WHMIS
Ukontrolleret produktDette produkt kontrolleres ikke i henhold til WHMIS-klassificeringskriterierne.
IARC- klassificering
Gruppe 3: Kan ikke klassificeres som kræftfremkaldende for mennesker

Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet.

Den poly (methylmethacrylat) (ofte forkortet som PMMA , engelsk poly (methylmethacrylat) ) er en polymer termoplastisk transparent opnået ved polyaddition af hvilken monomer er methylmethacrylat (MMA). Denne polymer er bedre kendt under sit første handelsnavn Plexiglas , et registreret varemærke, der i dagligdagen bruges som en antonomase , selvom den globale leder inden for PMMA er Altuglas International fra Arkema- gruppen under handelsnavnet Altuglas. Det sælges også under handelsnavne Lucite, Crystalite, Hesalite, Perspex eller Nudec.

Syntese

Det polymeriserer ved hjælp af radikaler, der initierer en radikal kædepolymerisation. Det er også muligt, anionisk polymerisation under anvendelse af nukleofile initiatorer af carbanion- typen .

Den anioniske polymerisation skal finde sted i et vandfrit medium; faktisk, i denne type reaktion er der ingen afslutningstrin, kæden under konstruktion fortsætter med at absorbere monomerer, indtil bestanden er opbrugt. Det er først da, man kan udfælde PMMA ved at forsyne den med en proton (ved hjælp af f.eks. En syre) eller tilføje en anden monomer til den for at danne copolymerer med blokke (type AAABBB).

Det vandfri medium tjener derfor til at forhindre PMMA-kæderne i at blive afsluttet for tidligt på grund af en proton, hvilket ville sænke deres polymeriseringsgrad . Det er også af denne grund, at reaktionen finder sted under en inaktiv atmosfære (argon, dinitrogen).

Opløsningsmidlet og den anvendte initiator vil definere polymerens takticitet og derfor dens fysiske egenskaber.

Der er tre hovedpolymerisationsprocesser:

ved støbning mellem to glasplader;
i suspension ;
da massevis .

De sidstnævnte to processer anvendes hovedsageligt til produktion af ekstruderede plader og fremstilling af granulater .

PMMA kan være kompression, injektion, støbning, blæsestøbning og ekstruderingsstøbning. PMMA-plader og plader er let termoformede. Det kan let metalliseres. PMMA kan også svejses ultralyd.

Fysiske egenskaber

Dens glasovergangstemperatur ( T v ) er mellem 46 ° C for en isotaktisk PMMA (de ester grupper er rettet ind på samme side af kæden) og 159 ° C for en syndiotaktisk PMMA (estergrupperne veksler omkring kæden.) . Hovedparten af PMMA på markedet i øjeblikket er ataktisk, med T v mellem 90 ° C og 105 ° C . Modifikationen af estergruppen inducerer også en sænkning af T v ( f.eks: ethyl : 65 ° C , n -butyl : 20 ° C ). PMMA kan også modificeres ved copolymerisation med andre monomerer, såsom acrylater , acrylonitriler , styrener og butadiener .

Liste:

meget høj gennemsigtighed, meget lys med et skinnende udseende;
ekstraordinær optisk egenskab (lystransmission, der er bedre end glassets, selv i nær UV, gennemsigtighed, klarhed, glans). Brydningsindeks på 1,49;
meget glat og skinnende overflade
fremragende modstandsdygtighed over for atmosfæriske stoffer;
fremragende modstandsdygtighed over for ultraviolette stråler og korrosion;
lethed: densitet på 1,19 g cm −3 (meget lettere end glas);
koefficient for termisk ekspansion : 70−77 × 10 −6 K −1 ;
tandbrug: følsom på lang sigt (flere måneder) over for tilstedeværelsen af spyt (materialet bliver skørt), klorhexidin (oralt desinfektionsmiddel) eller en bestemt fødevarefarve (farvning);
termisk ledningsevne ved 23 ° C : 0,17−0,19 W m −1 K −1 ;
høj opløsningskoefficient i vandig opløsning.

Opdagelse af plexiglas

Den første acrylsyre blev opnået i 1843, og methacrylsyre , som er afledt af det, i 1865. Reaktionen mellem methacrylsyre og methanol giver methyl methacrylat ester . I 1877 opdagede den tyske kemiker Rudolph Fittig processen til polymerisering af methylmethacrylat. Akrylglas blev opdaget næsten samtidigt (i 1928) i Tyskland ( Walter Bauer ), Storbritannien (Rowland Hill og John Crawford) og Spanien . I 1933 blev Plexiglas-mærket patenteret og registreret af en anden tysk kemiker, Otto Röhm . I 1936 begyndte Imperial Chemical Industries (dengang Lucite International) den første kommercielt levedygtige produktion af akryl sikkerhedsglas (Perspex brand). De første plexiglas- kontaktlinser blev designet i 1940 af Heinrich Wöhlk til eget brug: Kontaktlinser, der blev markedsført på det tidspunkt, var lavet af skåret borosilikatglas og forårsagede allergiske reaktioner. Under Anden Verdenskrig brugte både de allierede og aksestyrker akrylglas til fremstilling af ubådsperiskoper og bombeflymaskingruder og tårne . Flypiloter, hvis øjne blev påvirket af PMMA-stænk, blev mindre alvorligt såret end med skår af vinduesglas på grund af en meget bedre kompatibilitet mellem humant væv og PMMA end med glas. Et af de første daglige forbrugerprodukter lavet af plexiglas var dækslet til Braun SK 4 Hi-Fi-systemet fra 1956.

brug

Vi skelner mellem:

skilte, lette bannere, skiltning og reklamepaneler;
baldakiner til lette fly, svævefly, mikrolys;
POS , display, gravering, møbler, butiksindretning, dekoration;
industrielle dele;
sikkerhed tilbehør;
kontakt bold ;
tandprotese;
implantat i oftalmologi;
membraner til hæmodialysatorer…;
optisk fiber ;
kunst (designobjekter, skulptur): Pontiac Plexiglas Deluxe Six fra 1939, ellers kaldet “Ghost Car” og designet af Norman Bel Geddes , er resultatet af et samarbejde mellem General Motors og firmaet Rohm og Haas . Det var den første bil, der blev fremstillet i USA, der havde en karrosseri helt lavet af plexiglas, der faktisk afslørede dens struktur og dens forskellige mekaniske dele. Det blev vist som en reklameartikel i High Motors og Horizons- pavillonen i General Motors i anledning af verdensmessen i New York 1939-1940 . En anden kopi blev bygget i 1940 til Golden Gate-udstillingen i 1940;
Linser til økonomiske (engangskameraer) - massepolymerisation gør det muligt at opnå dele uden interne begrænsninger og har således et konstant og isotrop brydningsindeks;
medium til direkte trykning med UV-blæk til fotografiske malerier;
musikinstrumenter: nogle trommemodeller (Ludwig og Tamburo, blandt andre);
elektronisk cigaretbeholder.
trommesæt (som Pearl Crystal Beat eller Ludwig Vistalite, John Bonhams ikoniske trommesæt )

PMMA har mange fordele, herunder to vigtigste: den er gennemsigtig og modstandsdygtig.

Det kan erstatte glas i vinduesfremstilling, fordi det giver fremragende lystransmission . Det transmitterer op til 92% af det synlige lys, hvilket er mere end glas. For sin modstandsdygtighed over for ultraviolette stråler bruges den til ruder, flisebeskyttelse eller visse bilkomponenter (baglygter).

Det er den eneste polymer, der er gennemsigtig for ultraviolette . I modsætning til polycarbonat , polystyren og andre transparente polymerer tilbyder den ikke en gullig farve, som kræver tilsætning af optiske lysere . En polymer med exceptionel gennemsigtighed opnås derefter.

PMMA overflader viser høj stivhed såvel som god kemisk resistens. Det er derfor det ideelle materiale til de transparente vægge i store akvarier.

PMMA er ret skrøbelig og brænder let. Denne polymer kræver også quenching ( annealing ) for at frigøre indre spændinger i polymeren. Det har lav modstandsdygtighed over for opløsningsmidler, især brændstoffer. Materialet ser ud til at være resistent over for benzin, methanal og saltsyre, men er ikke resistent over for acetone. Det reagerer meget dårligt ved kontakt med cyanoacrylat , hvilket får PMMA til at blive hvidere som om det var blevet slibet.

PMMA har relativt lav slidstyrke. Om nødvendigt foretrækkes styren-acrylonitril- copolymer (SAN), især for farvede dele (bilbaglygter), hvor gennemsigtighed er mindre vigtig.

PMMA kan ikke bruges som en beskyttende skærm til industrielle maskiner, det er nødvendigt at bruge polycarbonat, der ikke udgør nogen fare, når det går i stykker.

Genbrug

PMMA kan smeltes og derefter omformes, men det er frem for alt ved depolymerisering, at det let kan genbruges . Ved opvarmning giver PMMA tilbage sin startmonomer, MMA. Dette kan derefter genbruges til en ny polymerisation.

I Frankrig undertegnede de 27. april 2016 de vigtigste aktører i sektoren en forpligtelse til " grøn vækst " vedrørende etablering af en ny sektor for genanvendelse af akrylglas ("Reverplast" -projekt).

Handle

I 2014 var Frankrig importør af PMMA ifølge fransk told. Den gennemsnitlige importpris pr. Ton var 2.100 €.

Referencer

beregnet molekylmasse fra " Atomic vægte af elementerne 2007 " på www.chem.qmul.ac.uk .
(i) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, 2 nd ed. , 1076 s. ( ISBN 978-0-387-69002-5 og 0-387-69002-6 , læs online ) , s. 294.
(in) Leslie Howard Sperling, Introduktion til fysisk polymervidenskab , Hoboken, NJ, Wiley ,2006, 845 s. ( ISBN 978-0-471-70606-9 , læs online ) , s. 75.
(i) Jozef Bicerano, Forudsigelse af polymeregenskaber , New York, Marcel Dekker ,2002, 3 e ed. , 746 s. ( ISBN 0-8247-0821-0 ) , s. 196.
(i) David R. Lide, Gummibibelen , CRC Press ,2009, 90 th ed. , 2804 s. , Indbundet ( ISBN 978-1-4200-9084-0 ).
(i) JG Speight og Norbert Adolph Lange, Langes Handbook of Chemistry , McGraw-Hill,2005, 16 th ed. , 1623 s. ( ISBN 0-07-143220-5 ) , s. 2.807.
IARC-arbejdsgruppe om evaluering af kræftfremkaldende risici for mennesker, " Globale kræftfremkaldelsesvurderinger for mennesker, gruppe 3: kan ikke klassificeres med hensyn til deres kræftfremkaldende virkning for mennesker " , på monographs.iarc.fr , IARC,16. januar 2009(adgang til 22. august 2009 ) .
" Polymethylmethacrylat " i databasen over kemikalier Reptox fra CSST (Quebec-organisation med ansvar for sikkerhed og sundhed på arbejdspladsen), åbnet den 25. april 2009.
Navn og forkortelse i henhold til EN ISO 1043-1, Plast - Symboler og forkortede udtryk - Del 1 : Grundlæggende polymerer og deres særlige egenskaber .
" Plexiglas " , på cnrtl.fr (adgang til 15. juli 2019 ) .
Altuglas International .
DW van Krevelen og Klaas dig Nijenhuis, Properties of Polymers , 4 th ed. , 2009.
“Polymethylmethacrylat (PMMA, Acryl)” , på goodfellow.com .
“ Unternehmen - Historie ” , om Wöhlk Contactlinsen GmbH (adgang 26. marts 2018 ) .
Schwarcz, Joe, The Right Chemistry: 108 Oplysende, nærende, sundhedsbevidste og lejlighedsvis bizarre undersøgelser af videnskaben om dagligdagen , Doubleday Canada,6. november 2012, 272 s. ( ISBN 978-0-385-67160-6 , læs online ) , s. 226.
(in) Robert Tate, " Ser tilbage på Pontiac Ghost Car " på motorcities.org ,27. august 2017(adgang til 10. februar 2020 ) .
" Plexi, lys og dybde " , på paragonsquare.com , Paragon Square .
" De første forpligtelser for grøn vækst er underskrevet " , Ministeriet for miljø, energi og havet,10. maj 2016(adgang til 29. august 2016 ) .
" Forpligtelse til grøn vækst i forbindelse med etablering af en ny genanvendelseskanal for akrylglas (omplastprojekt) " [PDF] , Ministeriet for miljø, energi og hav,27. april 2016(adgang til 29. august 2016 ) .
" Indikator for import / eksporthandel " , på tolddirektoratet (angiv CN8 = 39061000) (adgang til 7. august 2015 ) .