Co je to jednoduchými slovy akryl?

Akrylový plast (akrylátové sklo, akrylát, plexisklo) je oblíbeným materiálem pro výrobu nábytku, reklamních konstrukcí a dalších výrobků. K jeho získání se používá syntéza methylmethakrylátu. V závislosti na metodě (odlévání nebo extruze) se získají látky s odlišným souborem fyzikálních vlastností, a to i přes identické chemické složení. Jsou podobné svými vlastnostmi, ale používají se v různých oblastech.

Historie tvorby akrylu

Historie akrylového plastu začala ve 1930. letech 1933. století, kdy chemici aktivně zkoumali možnosti vytváření odolných a průhledných syntetických materiálů. První úspěšné experimenty vedly k vytvoření materiálu zvaného polymethylmethakrylát (PMMA). V roce XNUMX uvedla společnost Röhm a Haas na trh první komerční akrylový plast na světě pod značkou Plexiglass™, který se brzy stal oblíbenou alternativou skla. Během druhé světové války byl akryl díky své síle a odolnosti vůči nárazu oblíbený pro vojenské aplikace. Z tohoto materiálu se vyráběly periskopy, baldachýny, dělové věže a pozorovací okna na ponorkách. Akryl byl chválen pro svou odolnost proti poškození a lehkost, což mu dává výhodu oproti sklu v bojovém prostředí. Následně, díky své průhlednosti, odolnosti a schopnosti nabývat různých podob, našel akryl uplatnění v klidných oblastech. Stal se základem pro velká akvária, oplocení sportovních zařízení, ochranné kryty pro výrobní zařízení a další produkty vyžadující odolnost proti poškození.

Chemické vlastnosti akrylových plastů

• Tvorba methylmethakrylátu. PMMA vzniká polymerací methylmethakrylátu (MMA). Jedná se o adiční reakci, při které jsou molekuly monomeru spojeny do dlouhých řetězců. Proces polymerace PMMA často zahrnuje použití iniciátorů, jako je benzoylperoxid, k produkci radikálů, které spouští řetězovou reakci. Díky této řetězové struktuře je PMMA stabilní a odolný vůči mnoha vlivům.
• Chemický vzorec PMMA – (C5O2H8)n, kde n je počet jednotek, který určuje molekulovou hmotnost a pevnost materiálu. Jeho struktura obsahuje esterovou skupinu (-COO-) v každé monomerní jednotce. Právě tato skupina určuje chemickou aktivitu a mnoho vlastností materiálu. Polymer obsahuje uhlovodíkové řetězce a polární funkční skupiny, díky čemuž je chemicky stabilní a odolný.
• Chemická odolnost. Akrylátový plast vykazuje vysokou odolnost vůči většině anorganických kyselin a zásad. Zůstává inertní při kontaktu s kyselinami, jako je kyselina sírová, chlorovodíková a fosforečná, což umožňuje jeho použití v laboratořích a průmyslových procesech, kde je vyžadována chemická odolnost. Akrylový plast je však citlivý na organická rozpouštědla – aceton, benzen, metanol a toluen. Tyto látky mohou způsobit bobtnání, měknutí a dokonce destrukci PMMA v důsledku průniku do mezimolekulárních prostorů a destrukci vazeb v polymerním řetězci.
• Interakce s vodou. PMMA má nízkou absorpci vody – asi 0.3-0.4% hmotnosti při delším ponoření. Je nerozpustný ve vodě a při kontaktu s vlhkostí si zachovává své mechanické a optické vlastnosti, takže je vhodný pro použití v prostředí s vysokou vlhkostí. To je způsobeno skutečností, že vodíkové vazby v molekulách vody neinteragují s uhlovodíkovým řetězcem PMMA, což zabraňuje molekulám vody proniknout do struktury polymeru.
• Odolná proti UV záření. Akrylátový plast dobře odolává ultrafialovému záření díky stabilním uhlovodíkovým vazbám a nepřítomnosti skupin náchylných k fotorozkladu. Na rozdíl od jiných plastů nežloutne ani neztrácí průhlednost působením slunečního záření. Tato kvalita umožňuje široké použití akrylu ve venkovní reklamě, zasklení a ochranných zástěnách, které jsou vystaveny přímému slunečnímu záření.
• Termochemické vlastnosti. Při teplotách nad 160 °C začíná PMMA měknout a jeho molekuly získávají další pohyblivost. Přestože materiál zůstává při zahřívání relativně stabilní, jeho deformace začíná při teplotě asi 85-90 °C a depolymerace je možná při 160 °C. Tato reakce způsobí, že se polymer rozloží zpět na methylmethakrylát, který se uvolní jako pára. Depolymerizace PMMA – důležitá vlastnost pro jeho zpracování a recyklaci, protože produkt rozkladu lze čistit a použít k opětovné syntéze akrylu.

Fyzikální vlastnosti akrylových plastů

• Průhlednost a optické vlastnosti. PMMA má vysokou propustnost světla (asi 92 %), díky čemuž je srovnatelný se sklem a umožňuje použití pro optické produkty, jako jsou čočky a chrániče obrazovky. Akrylátový plast má index lomu přibližně 1.49, což zajišťuje čistotu a minimalizuje zkreslení při průchodu světla materiálem. Tyto optické vlastnosti činí akryl vhodným pro výrobu produktů, kde je vyžadována vysoká propustnost světla a optická čistota.
• Mechanická pevnost a tvrdost. Akryl má pevnost v tahu cca 48–76 MPa (v závislosti na složení a zpracování). Vykazuje také tvrdost podle Rockwella (M) kolem 90–100, což naznačuje jeho odolnost proti poškrábání a mechanickému poškození. Akrylátový plast je 17krát pevnější než sklo, takže je méně náchylný k nárazům. Jeho odolnost proti roztržení a nárazuvzdornost zajišťuje krystalická struktura polymeru, která při poškození zabraňuje tvorbě úlomků.
• Tepelná odolnost a teplotní charakteristiky. PMMA má bod tání přibližně 160 °C, ale při teplotách nad 85 °C začíná ztrácet své mechanické vlastnosti. V této řadě se akryl stává flexibilním a snadno tvarovatelným, což je široce používáno v průmyslu. PMMA má teplotu skelného přechodu (Tg) asi 105 °C a zachovává si své fyzikální vlastnosti při teplotách do 80–85 °C, což mu umožňuje odolávat významným změnám teplot.
• Elektrické vlastnosti. Akryl je dielektrikum s měrným elektrickým odporem asi 10 (na mocninu 13) – 10 (na mocninu 14) Ohm cm, což z něj dělá dobrý izolant. Jeho dielektrická konstanta je přibližně 2.6–4.0 při frekvencích do 1 GHz a má nízké dielektrické ztráty, což umožňuje jeho použití jako izolačního materiálu v elektronice.
• Hustota a měrná hmotnost. Hustota akrylového plastu je asi 1.18–1.20 g/cm³, díky čemuž je výrazně lehčí než sklo, které má hustotu přibližně 2.5 g/cm³. Lehkost akrylu v kombinaci s jeho pevností a průhledností z něj činí vhodný materiál pro vytváření velkých produktů, jako jsou reklamní konstrukce, ochranné zástěny a interiérové ​​prvky.

Výhody akrylu

Pokud snížíme vlastnosti akrylového plastu uvedené výše, získáme seznam jeho hlavních výhod:

• Propustnost světla je velmi vysoká, srovnatelná s charakteristikami křemenného skla. Koeficient propustnosti světla dosahuje u transparentních úprav 92 procent, u lakovaných je to méně.
• Akryl propouští až 70 % ultrafialového záření, ale sám o sobě absolutně není vystaven slunečnímu záření a na světle neztrácí svůj jas a průhlednost.
• Lehký a odolný. Plechový plast je 2,5x lehčí než křemenné sklo, proto se používá k odlehčení nosných konstrukcí.
• Vysoká odolnost proti nárazu – pětkrát vyšší než běžné sklo.
• Snadno zpracovatelné (zejména při zahřátí) – ohýbání, řezání, gravírování, frézování atd.
• Nerozkládá se vlivem agresivního prostředí, je citlivý pouze na koncentrované kyseliny a rozpouští se v chlorovaných uhlovodících.
• Hygienické, snadno se čistí a omyjí. Vhodné pro místnosti s vysokou vlhkostí: koupelna, kuchyně. Používá se dokonce i pro akvária.

Vysoká transparentnost, lehkost a pevnost tohoto typu plastu umožňuje jeho použití pro zasklívání budov a veřejné dopravy. Akryl se používá k výrobě a dekoraci nábytku a dalších výrobků, protože má jedinečné dekorativní vlastnosti. V první řadě je to široká paleta. Odstín může být libovolný, záleží na přidaném pigmentu. To ovlivňuje propustnost světla. Malované možnosti mají různé stupně průhlednosti – od 20 % a výše.

Způsoby zpracování akrylových plastů

Akrylátový plast je oblíbený materiál, který lze snadno zpracovat i doma. Proto je často používán domácími řemeslníky. Existuje mnoho metod a technologií zpracování:

• Řezání – elektrické nářadí, ruční pila. Je to docela jednoduchý proces. Řez je přesnější, když je materiál zahřátý. V průmyslovém prostředí se nejčastěji používají plotry a laserové nástroje.
• Vrtání – umožňuje vytvářet neobvyklé dekorativní efekty. Pokud vrtáte plast vysokou rychlostí, otupí se. Tato technika se často používá při výrobě neobvyklých stěnových panelů. Pokud chcete získat barevné skvrny, skvrny, vzory, přidejte při vrtání pigment požadovaného odstínu.
• ohýbání — pro lineární ohýbání a s malým poloměrem zakřivení se používá mechanické zpracování podle hotových šablon. Pro získání komplexní úlevy je nutné plechy zahřát v pecích a umístit je do forem. V domácích podmínkách se ohýbání provádí pomocí vyhřívané struny.
• Frézování umožňuje dát plastové fólii požadovaný tvar a reliéf. Vyrábí se na frézkách a je důležité snížit otáčky a chladit materiál – deformuje se při +150 stupních.