Nhựa PMMA là một loại nhựa cứng, có độ trong suốt cao, có khả năng chống bức xạ cực tím và thời tiết rất tốt. Nó có thể dễ dàng tạo màu theo yêu cầu, tạo khuôn, cắt, khoan và định hình. Những đặc tính này làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng bao gồm kính chắn gió máy bay, cửa sổ trần, đèn hậu ô tô và biển hiệu ngoài trời. Và là một sự thay thế tuyệt vời cho thủy tinh trong nhiều ứng dụng khách nhau do thủy tinh có giá thành cao và kém đàn hồi hơn.

Công thức hóa học (C5O2H8)n
Khối lượng riêng 1.18 g/cm3
Điểm nóng chảy 200-250°C
Nhiệt độ ép đùn 180-250°C
Độ cứng Rockwell R 102

Giống như tất cả các loại nhựa, Acrylic là polyme. Từ polyme bắt nguồn từ các từ Hy Lạp, có nghĩa là nhiều, và meros có nghĩa là một phần. Do đó, polyme là chỉ một vật liệu được tạo thành từ nhiều phân tử, hoặc các bộ phận, liên kết với nhau thành một chuỗi. Polyme có thể có hàng trăm, thậm chí hàng nghìn phân tử liên kết với nhau. Quan trọng hơn, polyme là một vật liệu có các đặc tính hoàn toàn khác với các bộ phận thành phần của nó.

Khám phá chi tiết Polymethyl methacrylate (PMMA) cùng với các đặc tính chính của nó và hiểu điều gì khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng trong rất nhiều ứng dụng. Ngoài ra, hãy tìm hiểu về các điều kiện để xử lý vật liệu polyme này và cách tái chế nó.

Nhựa Acrylic (PMMA) là gì?

Nhựa Acrylic (PMMA) là gì?Polymethyl methacrylate (PMMA), còn được gọi là Thủy tinh Acrylic hoặc Acrylic, là một vật liệu nhựa nhiệt dẻo trong suốt và cứng được sử dụng rộng rãi như một vật liệu thay thế chống vỡ cho thủy tinh. PMMA có nhiều ưu điểm kỹ thuật so với các loại polymer trong suốt khác (PVC, polystyrene, v.v.), một vài trong số chúng bao gồm:

  • Khả năng chống tia cực tím và thời tiết cao.
  • Truyền ánh sáng tuyệt vời
  • Tùy chọn màu không giới hạn

PMMA hoặc poly (metyl 2 ‐ metylpropenoat) được sản xuất từ ​​monome metyl metacrylat.

Cấu trúc phân tử Methyl methacrylate

Cấu trúc phân tử Methyl methacrylate

Nguyên liệu này là một loại polymer trong suốt, không màu, có sẵn ở dạng viên, hạt nhỏ và dạng tấm, sau đó các sản phẩm từ Acrylic được tạo thành bằng nhiều phương pháp nhựa nhiệt dẻo khác nhau như ép phun, ép nén và ép đùn. PMMA có thể tái chế 100%.

Tên thương mại phổ biến của acrylic

Nhà hóa học và công nghiệp Otto Röhm của Rohm và Haas AG ở Đức đã được cấp bằng sáng chế cho tên thương mại “Plexiglas” vào năm 1933. Ngày nay, các tên thương mại đáng chú ý bao gồm:

Nhà cung cấp Nhãn hiệu
Röhm GmbH Plexiglas®, ACRYLITE®
Kuraray PARAPET®
Lucite Diakon®, Colacryl®, Elvacite®, Perspex®
Arkema ALTUGLAS®
Plaskolit Optix®
Asahi Kasei Plastics DELPETTM
Hóa chất Sumitomo SUMIPEX®

PMMA được tạo ra như thế nào?

Poly (metyl metacrylat) được tạo ra bằng cách trùng hợp gốc tự do của metyl metacrylat ở dạng khối (khi nó ở dạng tấm) hoặc trùng hợp huyền phù.

Trùng hợp PMMA monomer thành PMMA Polymer

Trùng hợp PMMA monomer thành PMMA Polymer

Điều kiện gia công PMMA

PMMA thích hợp để xử lý bằng cách ép phun, ép đùn, đúc thổi đùn (chỉ với acrylic biến tính va đập), tạo hình và đúc nhiệt.
Để tránh các khuyết tật bề mặt và vết phồng rộp trên bề mặt thành phẩm cần làm khô nguyên liệu trước khi sản xuất.
Ép phun

  • Nhiệt độ nóng chảy: 200-250 °C
  • Nhiệt độ khuôn: 40-80 °C
  • Áp suất phun cao là cần thiết vì đặc tính dòng chảy kém và có thể cần bơm chậm để có được dòng chảy chính xác
  • Ứng suất bên trong có thể được loại bỏ bằng cách gia nhiệt ở 80 °C

Ép đùn

  • Nhiệt độ đùn: 180-250 °C
  • Nên sử dụng vít khử khí với tỷ lệ L / D 20-30

PMMA có thể được hàn bằng tất cả các quá trình hàn nhựa như lưỡi cắt nóng, khí nóng, siêu âm hoặc hàn quay.
Do tính trong suốt và độ cứng của nó , PMMA cũng được sử dụng làm vật liệu In 3D nhưng nó yêu cầu nhiệt độ hơi cao và dễ bị vón lại hơn một chút so với PLA. Sợi PMMA có nhiều màu sắc.

Ưu điểm & nhược điểm của nhựa PMMA

Ưu Điểm của PMMA
Polyme PMMA thể hiện các phẩm chất giống như Thủy tinh – độ trong, sáng, trong suốt, mờ – với trọng lượng bằng một nửa và khả năng chống va đập cao hơn gấp 10 lần. Nó chắc chắn hơn và có ít rủi ro hư hỏng hơn.

  • Độ truyền sáng – Polyme PMMA (Acrylic) có Chỉ số khúc xạ là 1,49 và do đó cung cấp độ truyền ánh sáng cao. Lớp PMMA cho phép 92% ánh sáng đi qua nó, nhiều hơn thủy tinh hoặc các loại nhựa khác. Những vật liệu nhựa này có thể dễ dàng được nhiệt luyện mà không làm giảm độ trong của quang học. So với polystyrene và polyethylene, PMMA được khuyên dùng cho hầu hết các ứng dụng ngoài trời nhờ tính ổn định với môi trường của nó.
  • Độ cứng bề mặt – PMMA là một loại nhựa nhiệt dẻo dai, bền và nhẹ. Nó có khả năng chống xước tuyệt vời khi so sánh với các loại polyme trong suốt khác, tuy nhiên kém hơn thủy tinh. Nó có tính chất hút nước và độ ẩm thấp, do đó các sản phẩm được tạo ra có độ ổn định kích thước tốt.
  • Độ ổn định tia cực tím – PMMA có khả năng chống lại tia cực tím và thời tiết cao. Hầu hết các polyme acrylic thương mại được thêm vào hoạt chất chống tia UV làm cho nó có khả năng chống chịu tốt khi tiếp xúc lâu với ánh sáng mặt trời. Do đó, PMMA thích hợp cho các ứng dụng ngoài trời.
  • Kháng hóa chất – Acrylics không bị ảnh hưởng bởi dung dịch nước của hầu hết các hóa chất trong phòng thí nghiệm, bởi chất tẩy rửa, chất tẩy rửa, axit vô cơ loãng, kiềm và hydrocacbon béo. Tuy nhiên, acrylic KHÔNG được khuyến khích sử dụng với hydrocacbon thơm, este hoặc xeton được clo hóa hoặc khử trùng.

Vì PMMA tinh khiết đôi khi không đáp ứng được các yêu cầu trong những ứng dụng nhất định, các chất phụ gia hoặc chất độn được thêm vào trong quá trình sản xuất để nâng cao hơn nữa các đặc tính của PMMA như chống va đập, kháng hóa chất, chống cháy, khuếch tán ánh sáng, lọc tia UV, hoặc hiệu ứng quang học. Ví dụ như:

  • Sử dụng co-monomemetyl acrylat giúp tăng cường độ ổn định nhiệt bằng cách giảm xu hướng khử phân tử trong quá trình xử lý nhiệt
  • Chất hóa dẻo được thêm vào để sửa đổi quá trình chuyển đổi thủy tinh, độ bền va đập
  • Chất độn có thể được thêm vào để sửa đổi các thuộc tính vật liệu cuối cùng hoặc cải thiện hiệu quả chi phí
  • Tạo màu có thể được thêm vào trong quá trình trùng hợp để bảo vệ ánh sáng tia cực tím hoặc tạo ra một số màu nhất định

Nhược điểm PMMA

  • Chống va đập kém
  • Khả năng chịu nhiệt giới hạn (80 ° C)
  • Khả năng kháng hóa chất hạn chế, dễ bị dung môi hữu cơ tấn công
  • Khả năng chống mài mòn và mài mòn kém
  • Có thể bị nứt khi chịu tải

Ứng dụng của PMMA

Do đặc tính trong suốt, trọng lượng nhẹ và độ dẻo dai vượt trội so với thủy tinh, PMMA đã trở nên phổ biến trong Thế chiến thứ hai. Nó được sử dụng rộng rãi để làm kính chắn gió, tán cây và tháp súng cho máy bay. Sau đó, một số ứng dụng thương mại khác đã được phát triển cho PMMA như tấm lợp kính, thiết kế mặt dựng, quảng cáo, đèn pha ô tô, v.v.

Ngày nay, nhiều loại lớp acrylic khác nhau được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, ví dụ:

Kiến trúc và Xây dựng
Nhờ tác động tuyệt vời của nó và khả năng chống tia cực tím, PMM được sử dụng rộng rãi trong các cấu hình cửa sổ và cửa đi, mái che, tấm panel, thiết kế mặt dựng, … Nó có độ truyền ánh sáng và cách nhiệt tốt, do đó là một lựa chọn phù hợp để xây dựng nhà xanh. PMMA cũng được sử dụng để xây dựng bể cá thủy cung.

Tấm PMMA chiếu sáng được sử dụng để thiết kế đèn LED , nơi nó giúp tối đa hóa tiềm năng phát sáng. Nó cũng được sử dụng để chế tạo đèn nhờ tính chất trong suốt và quang học của nó.

Ô tô và Giao thông Vận tải
Trong xe cộ, tấm PMMA được sử dụng trong cửa sổ ô tô, kính chắn gió xe máy, tấm nội thất và ngoại thất, chắn bùn, v.v. Ngoài ra, tấm acrylic màu được sử dụng trong vỏ đèn báo ô tô, vỏ đèn nội thất, v.v. Nó cũng được sử dụng cho cửa sổ tàu thuyền (chống muối) và các mục đích hàng không.

PMMA cũng mở ra những khả năng thiết kế mới cho các nhà sản xuất xe hơi nhờ đặc tính cách âm, khả năng định hình vượt trội và độ cứng bề mặt tuyệt vời.

Điện tử
Do có độ rõ nét quang học tuyệt vời, khả năng truyền ánh sáng cao và khả năng chống xước, PMMA được sử dụng rộng rãi trong màn hình TV LCD / LED, máy tính xách tay, màn hình điện thoại thông minh cũng như màn hình thiết bị điện tử . PMMA cũng được sử dụng trong các tấm pin mặt trời làm vật liệu che phủ nhờ khả năng chống tia cực tím và khả năng truyền sáng cao cho phép hiệu suất chuyển đổi năng lượng tối ưu.

Y tế và chăm sóc sức khỏe
là vật liệu có độ tinh khiết cao và dễ làm sạch, do đó được sử dụng để chế tạo tủ ấm, thiết bị kiểm nghiệm thuốc, tủ bảo quản trong bệnh viện và phòng thí nghiệm nghiên cứu. Ngoài ra, do tính tương hợp sinh học cao, PMMA cũng được ứng dụng làm chất trám răng và xi măng xương.

Nội thất
PMMA cung cấp các đặc tính ngoại lệ như độ trong suốt, độ dẻo dai và tính thẩm mỹ để sản xuất ghế, bàn, tủ bếp, bát đũa, thảm trải bàn, v.v. ở bất kỳ hình dạng, màu sắc hoặc hoàn thiện nào.

So sánh PMMA và Polycarbonate (PC)

Acrylic, Polycarbonate và thủy tinh đều là những vật liệu trong suốt và như đã thảo luận ở trên, PC và PMMA là những lựa chọn thay thế phù hợp, chống vỡ cho thủy tinh. PMMA thường được sử dụng như một vật liệu nhẹ thay thế cho thủy tinh. Tuy vậy PMMA tỏ ra kém phù hợp hơn so với Polycarbonate vì khả năng chịu lực và chấp va đập thấp hơn.
Ngoài ra, PMMA ít có khả năng bị xước và không bị ố vàng trong một khoảng thời gian. PMMA có độ truyền rất cao và độ rõ nét quang học tốt hơn so với PC nên nó là một lựa chọn tuyệt vời cho các thiết bị quang học vì nó ít gây tổn hại cho các mô khi nó bị gãy.

Độc tính và khả năng tái chế của PMMA

Polymethyl methacrylate là vật liệu tương thích sinh học cao, 100% có thể tái chế và không phân hủy sinh học. PMMA được coi là nhựa nhóm 7 theo hệ thống mã nhận diện nhựa.

Có một số cách để tái chế PMMA. Thông thường, các quy trình tái chế này liên quan đến quá trình nhiệt phân, trong đó PMMA được đốt nóng ở nhiệt độ cực cao trong điều kiện không có oxy. Một quy trình khác liên quan đến việc khử phân tử PMMA bằng cách sử dụng chì nóng chảy để thu được MMA monome có độ tinh khiết> 98%. Tuy nhiên, quy trình tái chế này không khả thi với môi trường do chì tạo ra các sản phẩm phụ có hại trong quá trình xử lý, và do đó cần hạn chế việc sử dụng acrylic.

Acrylic tái chế có thể được tạo thành các tấm được sử dụng trong xây dựng cho cửa sổ và cửa ra vào, ngành y tế , ngành quảng cáo và hơn thế nữa.

PMMA tương thích tự nhiên với mô người và là một thành phần thường xuyên của kính áp tròng trong quá khứ; nó cũng được sử dụng để làm răng giả và thay thế xương.