dnes je 25.5.2024

Input:

Polymethylmethakrylát (PMMA)

6.2.2015, , Zdroj: Verlag DashöferDoba čtení: 9 minut

4.8.2 Polymethylmethakrylát (PMMA)

Ing. Miloš Sova, CSc.

Historie

Pro své optické vlastnosti přibližující se vlastnostem skla bývají akryláty nazývané také organická nebo akrylátová skla. Odtud pochází i nejstarší obchodní název tvrdých a čirých desek a bloků vyráběných od roku 1933 z methylesterů kyseliny methakrylové firmou Röhm a Haas v Darmstadtu pod označením PLEXIGLAS, který se rozšířil po celém světě. Česká verze „plexisklo” je dnes běžně užívána plastikářskou veřejností pro označení akrylátových materiálů, nejčastěji polymethylmethakrylátu (PMMA).

Přednosti

Přednosti polymethylmethakrylátu jsou následující:

• vysoká tvrdost, tuhost a pevnost,

• homopolymery jsou křehké, kopolymery houževnaté,

• vysoká kvalita povrchu: vysoký lesk, odolnost proti poškrábání, možnost leštění,

• výborné optické vlastnosti, především vysoká průzračnost; kopolymery jsou mírně nažloutlé,

• vysoká tepelná odolnost,

• dobré elektrické a dielektrické vlastnosti,

• odolnost proti slabým kyselinám a louhům, nepolárním rozpouštědlům, tukům, olejům a vodě,

• vysoká odolnost proti povětrnostnímu stárnutí,

• lze jej dobře zpracovávat i následně mechanicky opracovávat.

Nevýhody

K nevýhodám patří:

• náchylnost ke korozi za napětí,

• hořlavost,

Kopolymery

Polymethylmethakrylát je křehký materiál. Směšováním nebo roubovací polymerací s polybutadiénem nebo jinými elastomery lze tuto vlastnost potlačit a vyrobit houževnaté materiály. Bohužel tím se ztrácí kvalitní optické vlastnosti a takový PMMA se stává mléčně zakaleným.

Zabudováním akrylonitrilu k PMMA kopolymerací se zvýší odolnost proti rozpouštědlům. Převýší-li obsah akrylonitrilu 50 %, zlepší se především houževnatost. Čiré produkty mají nažloutlou barvu způsobenou vznikem cyklických struktur.

Výroba

Polymethylmethakrylát se vyrábí blokovou nebo suspenzní polymerací methylmethakrylátu. Oba způsoby vedou k čirým materiálům. Při suspenzní polymeraci vznikají perličky. Bloková polymerace slouží především pro výrobu bloků a desek, případně polotovarů jiných tvarů. Použijeme-li rotační formy, můžeme tímto postupem vyrábět také trubky. Blokovou polymerací se dosahuje vysokých hodnot polymeračního stupně. Tím se zlepšují mechanické vlastnosti desek a zejména kvalita jejich povrchu.

Provedení

Polymethylmethakrylát se pro další termoplastické zpracování dodává jako granulát. V přírodním provedení je čirý, kopolymery a modifikované typy jsou zakalené. Lze jej barvit na krásné průhledné odstíny nebo krycí barvy. Polotovary se dodávají převážně jako desky, případně bloky, k dostání jsou také trubky, tyče nebo různé profily.

Vlastnosti několika typů PMMA:

 
Vlastnost Jednotka Typ 1 Typ2 Typ 3 Typ 4 Typ 5 Typ 6
Hustota g/cm3 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19 1,19
Index toku taveniny (230/3,8) ml/10 min 25 13 2,3 5,6 1,3 3
Modul pružnosti v tahu MPa 3200 3200 3200 3200 3200 3200
Modul pružnosti v ohybu MPa - - - - - -
Mez kluzu MPa - - - - - -
Deformace na mezi kluzu % - - - - - -
Pevnost v tahu MPa 49 55 74 61 76 70
Pevnost v ohybu MPa - - - - -
Tažnost % 1,5 2 8 2,5 7 3
Rázová houževnatost Charpy, 23 °C kJ/m2 - - - - - -
Vrubová houževnatost Charpy, 23 °C kJ/m2 - - - - - -
Rázová houževnatost Izod, 23 °C kJ/m2 14 14 16 14 16 14
Rázová houževnatost Izod, -30 °C kJ/m2 14 14 16 14 16 14
Vrubová houževnatost Izod, 23 °C kJ/m2 2 2 2 2 2,2 2
Vrubová houževnatost Izod, -30 °C kJ/m2 2 2 2 2 2 2
Tvrdost kuličkou MPa - - - - - -
Tvarová stálost za tepla ISO 75 A (1,8 MPa) °C - - - - - -
Tvarová stálost za tepla ISO 75 B (0,45 MPa) °C 90 95 95 100 100 98
Teplota měknutí dle
Vicata B
°C 88 96 95 103 104 108
Tepelná odolnost dle Martense °C - - - - - -
Nejvyšší krátkodobá teplota použití °C - - - - - -
Nejvyšší dlouhodobá teplota použití °C - - - - - -
Teplota skelného přechodu °C 105 105 105 105 105 105
Koeficient teplotní roztažnosti 10-5.K-1 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5
Permitivita 50 Hz - 3,8 3,7 3,7 3,7 3,7 3,6
Ztrátový činitel 50 Hz - 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05
Vnitřní rezistivita Ω. cm >1015 >1015 >1015 >1015 >1015 >1015
Povrchová rezistivita Ω 1013 1013 1013 1013 1013 1013
Index lomu - 1,491 1,491 1,491 1,491 1,491 1,491
Propustnost světla % 92 92 92 92 92 92
Smrštění % 0,1 až 0,8 0,1 až 0,8 0,1 až 0,8 0,1 až 0,8 0,1 až 0,8 0,1 až 0,8
Nasákavost % 1,7 1,8 1,9 1,9 2 2

Modul pružnosti

PMMA vyniká především vysokou tuhostí. Jeho modul pružnosti v tahu leží mezi 2300 až 3300 MPa. Vlivem zvyšování teploty ztrácí PMMA tuhost obdobně jako ostatní termoplasty. To znamená, že modul pružnosti se vzrůstající teplotou klesá. Ukazuje se, že pokles tuhosti se vzrůstající teplotou je tím pomalejší, čím je molární hmotnost vyšší.

Vliv teploty na hodnoty modulu pružnosti v ohybu několika typů polymethylmethakrylátu:

Další mechanické vlastnosti

Se vzrůstající teplotou pevnost PMMA klesá obdobně jako u ostatních termoplastů. Rázová a vrubová houževnatost není ve srovnání s ostatními termoplasty nijak veliká. Obdobně jako u polystyrénu nezávisí prakticky na teplotě, to znamená, že i při vyšších teplotách si PMMA uchovává svůj křehký charakter. To vyplývá i z jeho malé tažnosti, která činí jen 2-4 %. Chování PMMA při dynamické únavě je patrné z Wöhlerovy křivky závislosti pevnosti v ohybu na počtu cyklů.

Vliv teploty na pevnost polymethylmethakrylátu a dalších plastů:

Teplotní změny rázové a vrubové houževnatosti některých plastů ve srovnání s polymethylmethakrylátem:

Wöhlerova únavová dynamická křivka polymethylmethakrylátu:

Tepelné vlastnosti

Teplota skelného přechodu PMMA činí 106 °C, pro odlévané polotovary až 115 °C. Teplota měknutí podle Vicata B se pohybuje závislosti na hodnotě střední molární hmotnosti od 84 do 111 °C. Z toho vyplývá, že PMMA patří mezi termoplasty s dobrou teplotní odolností. Výrobky lze dlouhodobě trvale používat až do teplot 70-100 °C.

Optické vlastnosti

PMMA vyniká optickými vlastnostmi. Je bezbarvý, čirý a viditelné světlo téměř nepohlcuje. Jeho propustnost pro světlo činí 92 % a index lomu je 1,491. Má nejvyšší propustnost světla ze všech plastů. Propustnost lze zachovat i při vybarvení PMMA transparentními barvivy. Rovněž povrchový lesk je vynikající. Desky z PMMA pohlcují ultrafialové světlo. Stačí deska o tloušťce 2 mm, aby došlo k pohlcení veškerého UV záření.

Elektrické vlastnosti

PMMA je dobrý elektroizolant při nízkých frekvencích. Při vysokých frekvencích leží jeho izolační schopnosti pod hodnotami polyethylénu a polystyrénu. Ztrátový faktor i povrchový odpor se při běžném používání nemění. Proto se PMMA s výhodou používá pro výrobu dílů v elektroprůmyslu. Na druhou stranu se na površích dílů vyrobených z PMMA vytváří povrchový náboj, takže často je nutné použít antistatických přísad.

Chemická odolnost

PMMA odolává slabým kyselinám a louhům, roztokům solí, alifatickým

Nahrávám...
Nahrávám...