Методи синтезу поліметилметакрилату та його властивості

Міністерство освіти  і науки України

Український державний хіміко-технологічний університет

 

 

Кафедра ХТВМС

 

 

Курсова робота

 

на тему:

 

 

«Методи синтезу поліметилметакрилату та

його властивості»

 

 

 

 

Виконала: студ.гр. 3-П-22_________________Данилова О. Г.

Перевірила: ас. каф. ХТВМС______________Андріянова М. В.

 

 

 

 

Дніпропетровськ – 2010

 

Зміст

 

 

1. Методи та умови синтезу полімеру
2. Характеристика поліметилметакрилату та готової продукції
3. Області застосування

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                               1 

З давніх часів людині було відомо скло – твердий прзорий  термостійкий матеріал. На жаль воно дуже ламке – усі добре знають, як легко бьється скляній посуд. І тільки у 20 столітті розвиток хімії полімерів дозволив отримати пластмасу, за властивостями схожу на неорганічне скло – поліметилметакрилат ( ПММА).

 

   ПОЛІМЕТИЛМЕТАКРИЛАТ – синтетичний полярний термопластичний полімер, один з видів полімерів ефірів метакрилової кслоти. Продукт полімерізації метилметакрилата. Тверда жорстка прозора речовина. Випускається у формі гомополімера чи сополімерів метакрилата з акрилонітрилом, бутадієном чи стиролом.

   Полиметилметакрилат (ПММА) - це синтетичний полімер метилметакрилата, термопластичний прозорий пластик, відомий під назвою акрилове скло, акрил або органічне скло (оргскло).

Органічне скло – термопластичний  полімер метакрилової кислоти поліметилметакрилат, отримуємий полімерізацієй мономеру метилметакрилата у присутності каталізатора. Полімерізація  відбувається у формах з силікатного  стекла, розміщених у термостатах з циркулюючим горячим повітрям або у ванах з циркулюючою горячею водою при поступовому підвищенню температури на протязі 24-28 годин від 50 до 120   С. Основною перевагою органічного стекла являється високе світлопроникнення (92%) та здатність пропускати до 75 % ультрафіолетових променів.

   Оргстекло отримують двома способами: екструзією і литвом [1]. Сам спосіб виробництва накладає ряд обмежень і визначає деякі властивості пластика. Екструзію оргстекла – (від англ. exstrusion, від йому. Extrudiert) - отримують методом безперервної екструзії розплавленої маси гранульованого ПММА через щілинну голівку з подальшим охолоджуванням

                                               2

і різанням по заданих  розмірах. Блокове (у Росії затвердився термін «литне» - від англ. cast) - отримують методом заливки мономера ММА між двома плоскими стеклами з подальшою його полімеризацією до твердого достатку.

   Особливості екструзії оргстекла в порівнянні з литим оргстеклом ряд можливої товщини листів менший, що визначається можливістю екструдера, можлива довжина листів більша, разнотолщинность листів в партії менший (допуск по товщині 5 % замість 30 % в литого акрилу), менша ударостойкость, менша хімічна стійкість, велика чутливість до концентрації напруги, краща здібність до склеювання, менший і нижчий діапазон температур при термоформовке (приблизно 150-170 °C замість 150-190 °C), менше зусилля при формуванні, велика усадка при нагріві (6 % замість 2 % в литого акрилу).

   Основні переваги оргстекла: висока світопроникність - 92 %, яка не змінюється з часом, зберігаючи свій оригінальний колір опірність удару в 5 разів більше, ніж в скла при однаковій товщині оргстекло важить майже в 2,5 разу менше, ніж стекло, тому конструкція не вимагає додаткових опор, що створює ілюзію відкритого простору стійко до дії вологи, бактерій і мікроорганізмів, тому може використовуватися для скління яхт, виробництва акваріумів екологічно чисте, при горінні не виділяє жодних отруйних газів можливість додавати різноманітні форми за допомогою термоформування, без порушення оптичних властивостей, з прекрасним деталюванням механічна обробка здійснюється з такою ж легкістю, як і обробка дерева стійкість в зовнішній середі, морозостійкість пропускає 73 % ультрафіолетових променів, при цьому УФ-ПРОМЕНІ не викликають пожовтіння і деградації акрилового скла стійкість в хімічній середі електроізоляційні властивості підлягає утилізації. Висока оптична якість органічного скла поєднується з його атмосферостійкістю. Введенням у матеріал барвників чи пігментів отримують вироби різної кольорової гами.

                                              3

   Недоліки оргстекла схильність до поверхневих пошкоджень (твердість 180-190 Н/мм2) технологічні труднощі при термо- і вакуумформованії виробах - поява внутрішньої напруги в місцях згину при формуванні, що веде до подальшої появи мікротріщин легкозаймистий матеріал (t займання 260 град.)

   Стійкість до хімічних дій. На оргстекло впливають розбавлені фтористоводневі і ціанистоводневі кислоти, а також концентровані сірчана, азотна і хромова кислоти. Розчинниками оргстекла є хлоровані вуглеводні (дихлоретан, хлороформ), альдегіди, кетон і складні ефіри. На оргстекло також впливають спирти: метиловий, бутиловий, етиловий, пропіленовий. При нетривалій дії 10 % етилового спирту взаємодія з оргстеклом відсутня.

   Зберігання і транспортування оргстекла:

 1. Стекла органічна екструзія транспортують автомобільним і залізничним транспортом в критих транспортних засобах відповідно до Правил перевезення вантажів, що діють на даному виді транспорту.

2. Допускається  транспортувати оргстекло у відкритих транспортних засобах, покритим водонепроникним матеріалом.

3. Стекла органічна  екструзія повинно зберігатися  в закритих складах при температурі  від 5 до 35 °C при відносній вологості повітря не вище 65 %.

4. При зберіганні  і транспортуванні складені разом  листи оргстекла краще перекласти листами паперу, щоб не допустити механічних пошкоджень.

5. Не допускається  транспортування і зберігання  скла органічної екструзії з хімічними продуктами.

 

 

 

 

 

                                           4

 

                                     Технічні характеристики

 

 

Показники	Одиниці измерения	Литьевое оргстекло	Экструзійне без УФ захисту	Экструзійне з УФ захистом
Межа міцності при розтягуванні (23 °С)	МPа	70		70
Модуль пружності при розтягуванні	МPа	3000		3500
Відносне питоме при розтягненні(23 °С)	%	4		5
Температура размягчения	°C	95	100	105
Ударна в’язкість (не менш ) 2,5-4 мм	кДж/м²	9	9	12
Ударная в’язкість (не менее) 5-24 мм	кДж/м²	13
Максимальная температура експлуатації	°С	80	80	80
Температура формувания	°C	150-170	150-155	150-155
Питома вага	г/см3	1,19	1,19	1,19
Коеффіціент світлопропускання	%	92	92	92

 

 

 

 

 

 

                                           5

 

Способи обробки:

• свердління
• нарізування різьблення
• різьбове з'єднання
• фрезерування
• обробка на токарному верстаті
• обробка різанням
• пемзування
• шліфування
• полірування
• формування
• втягування
• вдування
• згинання
• охолоджування
• відпал
• стикованіє
• склеювання
• зварка
• фарбування
• металізація.

   Приступаючи до обробки оргстекла, необхідно врахувати, що цей матеріал більш всього боїться високої температури і абразивного пилу.

 

 Температура матеріалу  зазвичай підвищується при його  зварці, а також при різанні і свердлінні (особливо, якщо ріжучий інструмент тупої), внаслідок чого оргстекло зачинає плавитися. Що стосується абразивного пилу, то одна крупинка абразиву або металу здатна так "розмалювати"

                                               6

поверхню аркуша або деталі, що їх легко викинути, чим відновити якість їх поверхні. Виводити сліди глибоких подряпин на оргстекле - невдячне заняття. Простіше виготовити нову річ. Тому треба пред'являти найвищі вимоги до чистоти робочого місця і якісного заточування ріжучого інструменту. Затискаючи заготівку в лещатах, плоскогубцях, за допомогою струбцин, необхідно завжди надягати на їх губки м'який "одяг" з картонних або паперових куточків або ж чохли з алюмінієвої фольги. Мити і протирати оргстекло найбезпечніше мильним розчином за допомогою тампона з вати або фланелі. Рельєфні деталі і вироби потрібно мити зубною щіткою або малярними кистями. Для видалення жирних нальотів використовуйте солярку, скипидар, уайт-спіріт, бензин. Ацетоном користуватися не рекомендується, оскільки на деяких видах оргстекла він залишає сліди, хоча само по собі оргстекло в ацетоні не розчиняється. 
А зараз коротко про способи обробки оргстекла, які здійснюють зазвичай тими ж інструментами, що застосовують для обробки дерева і металу, дотримуючи, зрозуміло, відповідні режими свердління, різання і так далі 
Свердління. Отвори в оргстекле формують як свердлами по металу, так і перками для дерева. Поводитися з подібними інструментами слід вельми обережно. Добре заточене свердло з гострим кутом при вершині може затягнути в деталь: в результаті або розколеться деталь, або зламається свердло. Подачу свердла здійснюють без особливих зусиль, стримано. Тупе свердло сильно розігріває оргстекло. Розплавлені волокна пластмаси зачинають намотуватися на свердло, внаслідок чого воно часто ламається. Причому, якщо кінець уламка не виступає над поверхнею деталі, свердло вже не витягувати, не зруйнувавши деталь. Правда, якщо кінець уламка знаходиться недалеко від поверхні, можна спробувати його прогріти паяльником, після чого витягувати плоскогубцями.

Якщо свердлити доводиться на велику глибину, то краще всього це робити з охолоджуванням, періодично виймаючи і охолоджуючи свердло  і

                                              7

заливаючи в отвір  воду. Інколи свердлять деталь, зануривши її у воду, але це

вельми небезпечне заняття, оскільки майстри зазвичай не заземляють дриль, а це чревато ураженням  струмом. І ще одне важливе табу. Не можна свердлити оргстекло наскрізь, якщо кінець свердла виходить в порожнечу. Річ у тому, що свердло на виході зривається, як пес з ланцюга, і цілком може покалічити не лише деталь, але і самого майстра. Свердлять крізні отвори, обов'язково підклавши під аркуш або деталь дерев'яну дощечку або аркуш гуми.

Якщо ж при обробці  в аркуші оргстекла виникає тріщина, слід за допомогою піпетки змочити тріщину дихлоретаном або крижаною оцетовою кислотою, причому спробувати злегка змістити стінки тріщини щодо один одного, щоб розчинник проник в тріщину. Після подальшої поліровки подібні тріщини зазвичай не помітні.

Всім відомо, що при  свердлінні прозорого оргстекла  стінки отвору мають молочний колір. Якщо необхідно позбавитися від  цього дефекту, слід нагрівати до червоності металевий полірований  стрижень і пропрасувати їм отвір  зсередини. В результаті стінки отвори оплавляться і стануть дзеркальними, а молочний колір зникне. Такий отвір не лише добре виглядає, але інколи стає і прикрасою виробу.

До речі, використовуючи здатність ріжучого інструменту  залишати молочний слід усередині прозорого  оргстекла, майстри-умільці створюють об'ємні художні композиції усередині прозорої маси оргстекла, причому не лише молочно-білі, але і кольорові. Подібні композиції створюються за допомогою свердел, зуболікарських і інших фрез.

Зуболікарські бори личать також для свердління дрібних отворів за допомогою бормашини, а якщо останньої немає, то за допомогою дриля. Неглибокі отвори удається пропалювати розжареним стрижнем з нержавіючої сталі, оскільки при нагріванні на останньому не утворюється окалина, і такий стрижень не бруднить стінки отвору.

                                             8

Токарна обробка схожа  на свердління, лише при свердлінні обертається інструмент (свердло), а  при токарній обробці - деталь. Тому вимоги до подібної обробки ті ж: ідеальне заточування інструменту, мала подача, тобто тонка стружка. А ось швидкості різання тут більше, ніж при свердлінні. При дотриманні цих вимог деталі можна гострити без охолоджування. Проте при шліфовці і поліровці на верстаті необхідно стежити, щоб деталь не перегрівалася. Причому краще вести шліфовку водостійкими шліфшкуркамі, охолоджуючи деталь водою, наприклад, мокрою ганчіркою.