亚克力,又叫
PMMA或
有机玻璃,源自英文
acrylic(
丙烯酸塑料),
化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯。
用途
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。
人们所常见到的亚克力产品系由亚克力
粒料、
板材或树脂等原材料经由各种不同的加工方法,并配合各种不同材质及功能之零配件加以组装而成之亚克力制品。至于一般常听到的
亚克力纤维、亚克力棉、亚克力纱、亚克力尼龙等,系指由
丙烯酸聚合而成之
人造纤维,与亚克力制品并无关联。
其中,人们常说的亚克力板就是
聚甲基丙烯酸甲酯Polymeric Methyl Methacrylate(P
MMA)板材,它是由“
甲基丙烯酸甲酯单体 Methyl Methacrylate(MMA)”聚合而成。或是由亚克力粒料经由挤
板机挤出而成的。以往板俗称为
有机玻璃。亚克力源自英文
acrylic,意指由
有机化合物MMA制成的
PMMA板,其透明与
透光度如同玻璃一般。源于所有由透明塑料如
PS、
PC等或由劣质的回收MMA制成的板材均统称为有机玻璃。为求区分,特将高品质纯料MMA所制成的PMMA板命名为亚克力板,以便与一般的
有机玻璃板进行区分。
性能特点
特性
1.具有
水晶般的透明度,
透光率在92%以上,光线柔和、视觉清晰,用
染料着色的亚克力又有很好的展色效果。
2.亚克力板具有极佳的耐候性、较高的
表面硬度和表面光泽,以及较好的高温性能。
3.亚克力板有良好的加工性能,既可采用热成型,也可以用机械加工的方式。
4.透明
亚克力板材具有可与玻璃比拟的透光率,但密度只有玻璃的一半。此外,它不像玻璃那么易碎,即使破坏,也不会像玻璃那样形成锋利的碎片。
5.亚克力板的
耐磨性与铝材接近,稳定性好,耐多种化学品腐蚀。
6.亚克力板具有良好的适印性和喷涂性,采用适当的印刷和喷涂工艺,可以赋予亚克力制品理想的表面装饰效果。
特点
1.硬度
硬度是最能体现浇注亚克力板
生产工艺和技术的参数之一,是品质控制中的重要一环。硬度能反映出原料PMMA纯度、板材耐候性以及耐高温性能等。硬度直接影响到板材是否会收缩
弯曲变形,加工时表面是否会出现
皲裂等情况。硬度是评判亚克力板品质好坏硬性指标之一。
亚克力板材厚度存在亚克力公差,所以亚克力公差的控制是
品质管理和
生产技术的重要体现。亚克力的生产都有一个
国际标准ISO7823
浇注板的公差要求:公差=± (0.4 + 0.1 x 厚度)
挤出板的公差要求:公差=< 3 mm 厚度:± 10 %> 3 mm 厚度:± 5 %
3.透明度/白度
严格的原料配选、先进的配方跟进和现代化的生产工艺制作,确保板材极佳的透明度和纯白度。火焰抛光后晶莹剔透。
属性
聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的综合力学性能,在
通用塑料中居前列,拉伸、弯曲、压缩等强度均高于
聚烯烃,也高于聚苯乙烯、
聚氯乙烯等,
冲击韧性较差,但也稍优于
聚苯乙烯。浇注的
本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯板材(例如航空用
有机玻璃板材)拉伸、弯曲、压缩等力学性能更高一些,可以达到
聚酰胺、
聚碳酸酯等
工程塑料的水平。
一般而言,聚甲基丙烯酸甲酯的
拉伸强度可达到50-77MPa水平,
弯曲强度可达到90-130MPa,这些性能数据的上限已达到甚至超过某些工程塑料。其
断裂伸长率仅2%-3% ,故力学性能特征基本上属于硬而脆的塑料,且具有
缺口敏感性,在应力下易开裂,但断裂时断口不像聚苯乙烯和普通
无机玻璃那样尖锐参差不齐。40℃ 是一个二级
转变温度,相当于侧甲基开始运动的温度,超过40℃,该材料的韧性,
延展性有所改善。聚甲基丙烯酸甲酯
表面硬度低,容易
擦伤。
聚甲基丙烯酸甲酯的强度与
应力作用时间有关,随作用时间增加,强度下降。经
拉伸取向后的聚甲基丙烯酸甲酯(定向
有机玻璃)的力学性能有明显提高,缺口敏感性也得到改善。
聚
甲基丙烯酸甲酯的
耐热性并不高,它的
玻璃化温度虽然达到104℃,但最高连续使用温度却随
工作条件不同在65℃-95℃之间改变,
热变形温度约为96℃(1.18MPa),
维卡软化点约113℃。可以用单体与甲基
丙烯酸丙烯酯或双
酯基丙烯酸
乙二醇酯共聚的方法提高耐热性。聚甲基丙烯酸甲酯的
耐寒性也较差,
脆化温度约9.2℃。聚甲基丙烯酸甲酯的
热稳定性属于中等,优于聚氯乙烯和
聚甲醛,但不及聚烯烃和聚苯乙烯,热分解温度略高于270℃,其
流动温度约为160℃,故尚有较宽的熔融加工温度范围。
聚甲基丙烯酸甲酯的
热导率和
比热容在塑料中都属于中等水平,分别为0.19W/M.K和1464J/Kg.K
电性能
聚甲基丙烯酸甲酯由于主链
侧位含有极性的甲酯基,电性能不及聚烯烃和聚苯乙烯等非极性塑料。甲酯基的极性并不太大,聚甲基丙烯酸甲酯仍具有良好的介电和电
绝缘性能。值得指出的是,聚甲基丙烯酸甲酯乃至整个
丙烯酸类塑料,都具有优异的抗电弧性,在电弧作用下,表面不会产生碳化的导电通路和电弧径迹现象。20℃是一个二级转变温度,相应于侧甲酯基开始运动的温度,低于20℃,侧甲酯基处于冻结状态,材料的电性能比处于20℃以上时会有所提高。
聚甲基丙烯酸甲酯可耐较稀的
无机酸,但浓的无机酸可使它侵蚀,可耐碱类,但温热的
氢氧化钠、
氢氧化钾可使它浸蚀,可耐
盐类和
油脂类,耐脂肪烃类,不溶于水、
甲醇、
甘油等,但可吸收醇类
溶胀,并产生
应力开裂,不耐
酮类、
氯代烃和
芳烃。它的
溶解度参数约为18.8(J/CM3)1/2 ,在许多氯代烃和芳烃中可以溶解,如
二氯乙烷、
三氯乙烯、氯仿、
甲苯等,
乙酸乙烯和
丙酮也可以使它溶解。
聚甲基丙烯酸甲酯对臭氧和
二氧化硫等气体具有良好的抵抗能力。
聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的耐大气老化性,其试样经4年自然
老化试验,重量变化,拉伸强度、
透光率略有下降,色泽略有
泛黄,
抗银纹性下降较明显,
冲击强度还略有提高,其它
物理性能几乎未变化。
主要分类
有机玻璃(亚克力)板材的种类
亚克力板材的规格种类很多。
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。
不同的性能,不同的色彩及视觉效果以满足千变万化的要求。
1.亚克力板按
生产工艺分浇铸板和挤压板,按透光度可分为透明板、半透明板(包括染
色板透明板)、色板(包括黑白及彩色板);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。
A:浇铸板:分子量高,具有出色的刚度、强度以及优异的抗化学品性能。因而比较适合加工大尺寸的标识牌匾,相对在软化过程中时间稍长。这种板材的特点是小批量加工,在颜色体系和表面纹理效果方面有无法比拟的灵活性,且
产品规格齐全,实用于各种
特殊用途。
B:挤压板:与浇铸板相比,挤压板分子量较低,
机械性能稍弱,柔性比较高。然而,这一特点有利于折弯和
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。同时,挤压板的厚度公差比浇铸板小。由于挤压板是大批量
自动化生产,颜色和规格不便调理,所以产品规格多样性受到一定的限制。
2.亚克力还有一种叫回料再生板是采用回收亚克力
边角料,经过热降解后得到再生MMA(甲基丙烯酸甲酯)单体,再由化学
聚合反应之后得来。经过严格的
工艺流程,可以重新得到纯净的MMA单体,与新合成单体,品质上没有任何区别。但生产出来的降解单体,纯度不高,
板材成型后,其品质、性能很差。
总结:挤压板使用颗粒原料,经过高温溶解后
挤压成型,而浇铸板是用MMA单体(液态)直接
浇铸成型,虽然挤压板外形上较为平整光洁,但因其在颗粒原料成型时难以完成聚合。在加工成板材时其结构、性能较弱,并不适合作为户外标识产品的材料,只适合作
水晶字或产品支架等户内产品。
另外由于挤压板多数不具防
紫外线功能,其户外使用的寿命与浇铸板不可同日而语,颜色会渐褪并且很容易脆化,直至破裂。浇铸板是在板材加工过程中完成结构聚合,其间加入
紫外线吸收剂,具有极高的强度和
UV功能,户外使用寿命长达5年以上甚至10年,使用期间色泽一直亮丽如新。
工艺特性
1.
聚甲基丙烯酸甲酯含有极性侧甲基,具有较明显的
吸湿性,
吸水率一般在0.3%-0.4%,成型前必须干燥,
干燥条件是80℃-85℃下干燥4-5h 。
2.聚甲基丙烯酸甲酯在成型加工的温度范围内具有效明显的
非牛顿流体特性,熔融粘度随
剪切速率增大会明显下降,
熔体粘度对温度的变化也很敏感。因此,对于聚甲基丙烯酸甲酯的成型加工,提高成型压力和温度都可明显降低熔体粘度,取得较好的流动性。
3.聚甲基丙烯酸甲酯开始流动的温度约160℃,开始分解的温度高于270℃,具有较宽的加工温度区间。
4.聚甲基丙烯酸甲酯熔体粘度较高,
冷却速率又较快,制品容易产生
内应力,因此成型时对工艺条件控制要求严格,制品成型后也需要进行
后处理。
5.
聚甲基丙烯酸甲酯是无定形聚合物,
收缩率及其变化范围都较小,一般约在0.5%-0.8%,有利于成型出
尺寸精度较高的塑件。
6.聚甲基丙烯酸甲酯
切削性能甚好,其型材可很容易地
机加工为各种要求的尺寸。
加工工艺
聚甲基丙烯酸甲酯可以采用浇铸、注塑、挤出、
热成型等工艺。
浇铸成型
浇铸成型用于成型
有机玻璃板材、
棒材等型材,即用
本体聚合方法成型型材。浇铸成型后的制品需要进行后处理,后处理条件是60℃下保温2h,120℃下保温2h。
注塑成型
注塑成型采用
悬浮聚合所制得的颗粒料,成型在普通的柱塞式或螺杆式注塑机上进行。表1是聚甲基丙烯酸甲酯注塑成型的
典型工艺条件。
注塑制品也需要后处理消除内应力,处理在70-80℃
热风循环干燥箱内进行,
处理时间视制品厚度,一般均需4h左右。
挤出成型
聚甲基丙烯酸甲酯也可以采用
挤出成型,用
悬浮聚合生产的颗粒料制备有机玻璃板材、棒材、管材、
片材等,但这样制备的型材,特别是板材,由于
聚合物分子量小,
力学性能、
耐热性、
耐溶剂性均不及浇注成型的型材,其优点是生产效率高,特别是对于管材和其它用浇注法时模具难以制造的型材。挤出成型可采用单阶或双阶
排气式挤出机,
螺杆长径比一般在20-25。表2是挤出成型的典型工艺条件。
热成型
热成型是将
有机玻璃板材或片材制成各种尺寸形状制品的过程,将裁切成要求尺寸的坯料夹紧在模具框架上,加热使其软化,再加压使其贴紧模具型面,得到与型面相同的形状,经
冷却定型后修整边缘即得制品。加压可采用
抽真空牵伸或用对带有型面的
凸模直接加压的方法。热成型温度可参照表3推荐的温度范围。采用快速真空低牵伸成型制品时,宜采用接近下限温度,成型形状复杂的深度牵伸制品时宜采用接近上限温度,一般情况下采用正常温度。
雕刻切割
主要针对已经成型的亚克力或者有色亚克力材料进行的镂空和雕刻。普通的
激光雕刻切割机就可以满足多数亚克力制品的雕刻和镂空需要。
主要用途
PMMA是以
丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类
树酯,相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料,其中以聚甲基丙烯酯甲酯应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为PMMA,俗称有机玻璃,是迄今为止合成
透明材料中质最优异的。
PMMA具有质轻、价廉,易于成型等优点。它的成型方法有
浇铸,射出成型,机械加工、
热成型等。尤其是射出成型,可以大批量生产,制程简单,成本低。因此,它的应用日趋广泛,它广泛用于仪器仪表零件、汽车车灯、光学镜片、透明管道等。
优点
亚克力是继陶瓷之后能够制造
卫生洁具的最好的
新型材料。与传统的
陶瓷材料相比,亚克力除了无与伦比的高光亮度外,还有下列优点:韧性好,不易破损;修复性强,只要用软泡沫蘸点牙膏就可以将洁具擦拭一新;质地柔和,冬季没有冰凉刺骨之感;色彩鲜艳,可满足不同品位的个性追求。用亚克力制作
台盆、浴缸、
坐便器,不仅款式精美,经久耐用,而且具有环保作用,其辐射
线与人体自身骨骼的辐射程度相差无几。亚克力洁具最早出现于美国,已占据整个
国际市场的70%以上。
缺点
由于亚克力生产难度大、成本高,故市场上有不少质低价廉的
代用品。这些代用品也被称为“亚克力”,其实是普通
有机板或
复合板(又称
夹心板)。普通有机板用普通有机玻璃裂解料加色素浇铸而成,
表面硬度低,易褪色,用细砂打磨后抛光效果差。复合板只有表面很薄一层亚克力,中间是
ABS塑料,使用中受
热胀冷缩影响容易
脱层。真假亚克力,可从板材断面的细微色差和抛光效果中去识别
亚克力应用广泛,可用于测试架,贴片托盘。
应用领域
3.交通应用:火车、汽车等车辆门窗等。
4.医学应用:婴儿保育箱、各种手术医疗器具
民用品:卫浴设施、工艺品、化妆品、支架、
水族箱等。
运用领域:酒店、商场、办公楼、会所、别墅、博物馆、医疗、教育、餐饮、展览展示等等。
运用区域:吊顶、
集成吊顶、隔断、屏风、
移门、透明墙、
酒店家具、
办公家具、
吧台、
灯饰、、标志、标牌、地板、景观等等。
粘接方法
亚克力制品的粘接是亚克力加工中一个十分关键的工艺环节,如何展现
有机玻璃清澈透明的特性,体现亚克力烟酒包装工艺品的价值感,最大限度的提高亚克力工艺品的档次与品味,
粘接技术起到了举足轻重的作用。
有机玻璃板的粘接主要受两方面的影响,一是
粘接剂本身的
适用性;二是粘接的技巧。
国内外市场上有很多粘接剂,主要有二种类型,一种是
双组份的,如
万能胶、环氧树脂类;还有一种是单组份的,如
CHCl3(
氯仿)。一般来说,双组份的粘接剂是通过固化反应来实现粘接,单组份的粘接剂是一溶剂的最终挥发而实现粘接。
双组份粘接剂的特点是粘接效果较好,粘接后无气泡、不发白、强度大。缺点是操作复杂、难度大、
固化时间长、速度慢、很难适应
大批量生产的要求。而一般的单组份粘接剂的特点是速度快,可满足批量产品生产的
工艺要求,缺点是粘接后的制品易产生气泡、易发白、
耐候性差,从而直接影响了
有机玻璃制品的外在美观与
产品质量,因此,在有机玻璃制品的加工中,如何选择合适的粘接剂,提高有机玻璃制品的品位与档次,是
粘接工艺中必须首先解决的一个大问题。
粘接的技巧也十分重要,下面就我们常见的几种粘接工艺,简单分析它们的实际操作经验。
1.对接:将两块需对接的有机玻璃板水平放在
操作平台上,合拢,并在底部粘一胶带,留下一条不大于0.3mm宽的缝隙以备涂注粘接剂。用
注射器将粘接剂从一边均匀缓慢从缝隙里注入,直至全部注满,待完全固化后揭去胶带即可。
2.立面粘接:立面粘接是应用最广泛的一种粘接技术,在制作各种有机玻璃IT
电子数码展示架制品中得到普遍使用。首先
应将需粘接的表面擦拭干净。最好使用
靠模实现粘接,使粘接物不晃动,有利于提高粘接的质量。厚度为3mm的有机玻璃板粘接,可垫入细
金属丝,利用
毛细作用完成粘接,在粘接剂固化之前抽出金属丝,或可采用
粘胶带,再涂粘接剂的方法粘接。
3.
斜面粘接:粘接斜面必须使用90度角等靠模,才能防止被粘面的移位。涂注粘接剂应均匀、缓慢。待完全固化后才能取下靠模。
4.平面粘接:平面粘接是一种比较特殊的粘接方法。首先将被粘面擦拭干净,并水平放置,在上面注上适量的粘接剂。将另一块有机玻璃板的一边斜放接触被涂粘接剂的有机玻璃板上,然后均匀缓慢放下,从一边将气泡赶出去而完成粘接。有机玻璃粘接剂能侵蚀有机玻璃板的表面,并留下难以消除的痕迹,因此可以用贴不干胶带的方法来保护不需粘接的部位。油脂、灰尘或气孔会妨碍粘接剂的均匀涂布而留下气泡。过分少量的使用粘接剂会使粘接收缩时带入空气。直接的
吹风会使粘接面的边沿因粘接剂的挥发而发白。室内湿度、温度等等都对有机玻璃板的粘接有直接的影响。
发展
亚克力(ACRYLIC),俗名特殊处理有机玻璃。亚克力的
研究开发,距今已有一百多年的历史。
1927年运用前述合成法尝试工业化制造;
1937年甲基酸脂
工业制造开发成功,由此进入规模性制造。
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,坦克司机
驾驶室的视野镜。
1948年世界第一只亚克力浴缸的诞生,标志着亚克力的应用进入了新的里程碑。
最新应用
亚克力家具
亚克力家具最早出现在欧洲发展于90年代,到21世纪亚克力家具才获得了长足的发展,高档酒店、别墅内都可以看到亚克力家具在
家居装饰领域演绎唯美的经典。
自1920年德国
罗门哈斯(Rohm & Haas)公司生产出第一块
亚克力板材起,亚克力的应用就越来越广泛亚克力家具最早出现在德国。
在1941年德国一家工艺品的设计师在设计饰品的时候突发感想,如果能亚克力作为家具的材料那肯定是很完美的事,于是设计了一款使用亚克力为材料的茶几
设计图纸,并在三天后把茶几制作出来了,和他原来预想的一样外观很完美只是
结构设计的欠缺了些,至此亚克力家具诞生了。
亚克力也可以用来做环保钮扣。因为其高
透光性,做出来的扣子闪亮。同时由于其硬度强不易碎,因此可以达到长久使用的效果。
市场上的家具大多采用
木质材料、
金属材料、玻璃材料等
传统材料制成,这类材料制成的家俱存在成本高、不环保、工艺复杂等问题。