Мытищи, 3-я Крестьянская, Органическое стекло – один из наиболее востребованных полимерных конструкционных материалов, обладающий высокой прочностью, диэлектрическими свойствами и устойчивостью к действию атмосферных явлений и агрессивных сред. Промышленностью изготавливается бесцветное и окрашенное оргстекло, которое может быть как прозрачным, так и матовым. Материал выпускается в нескольких видах: листовое, блочное оргстекло и цветное оргстекло, а также в виде изделий сложной формы. Оргстекло применяется в строительстве, машиностроении, химической и других отраслях промышленности. Также из него изготавливают различные элементы декора, сувенирную и рекламную продукцию (брелоки, визитницы, вывески и т.д.).
В качестве исходного сырья для получения органического стекла используют метилметакрилат, который получают из метилового спирта и метакриловой кислоты. Оргстекло получают по следующей реакции:
Метилметакрилат – это бесцветная жидкость, которая, вступая в реакцию полимеризации, превращается в стеклообразную массу. Реакция получения оргстекла протекает на свету при нагревании и в присутствии катализаторов (перекись водорода, перекись бензола и др.):
Конечным продуктом реакции полимеризации является полиметилметакрилат, молярная масса которого составляет 20 000 – 200 000. Этот материал представляет сбой твердое прозрачное вещество, отличающееся высокой ударопрочностью. При нагревании до 100 – 150 0С он становится пластичным, а при более высокой температуре происходит деполимеризация с образованием жидкого метилметакрилата.
Для получения органического стекла в ходе реакции полимеризации в полиметилметакрилат вводятся пластификаторы, красители и различные присадки. Все это позволяет придать оргстеклу требуемый цвет, прозрачность и форму.
Промышленностью выпускается листовое акриловое стекло, а также различные полиметилметакрилатв гранулах, из которого изготавливают оргстекло экструзионным или литьевым методом.
Метод получения оргстекла блочной полимеризацией
Листовое оргстекло получают методом блочной полимеризации, при котором реакция протекает в формах в присутствии инициаторов и пластификаторов. Формы изготавливают из обычного силикатного стекла с толщиной стенки 5 – 11 мм, также применяются стальные и алюминиевые формы. Зазор между листами формы регулируется при помощи эластичных вкладышей, что позволяет получать изделия из оргстекла различной толщины.
Технологический процесс производства листового акрилового стекла состоит из нескольких этапов:
- Подготовка и заливка в формы форполимера;
- Полимеризация;
- Механическая обработка готового изделия.
Форполимер получают в специальных аппаратах, куда помещают жидкий метилметакрилат с добавлением инициатора (перекись бензола). Для получения вязкой сиропообразной жидкости смесь тщательно перемешивают и нагревают до 70 – 80 0С в течение 2 ч. Также форполимер можно получить, растворив в жидком мономере «крупку», которая представляет собой измельченные обрезки или бракованные листы органического стекла. Для получения требуемой молекулярной массы «крупку» тщательно просеивают и подвергают термообработке.
Перед заливкой в формы в форполимер вводят пластификаторы (фталаты, перкарбонаты), красители, замутнители и другие присадки для получения требуемых свойств готового оргстекла. Для получения однородной смеси полученную массу тщательно перемешивают, фильтруют и подвергают вакуумизации.
Готовый форполимер заливают в формы, которые размещают на специальных тележках в горизонтальном положении. Процесс полимеризации происходит в туннельных полимеризационных камерах, где формы с форполимером постепенно нагреваются до температуры 120 0С в течение 24 – 48 ч. Для более равномерного прогрева в камерах происходит постоянный обдув форм горячим воздухом.
После окончания реакции полимеризации листы органического стекла охлаждаются, извлекаются из форм и подвергаются окончательной обработке (шлифовка, полировка и т.д.).
Метод получения органического стекла суспензионной полимеризацией
Для изготовления из органического стекла изделий сложной формы применяют литьевой и экструзионный методы, где в качестве исходного сырья используют гранулированный полиметилметакрилат. Этот материал получают полимеризацией в суспензии, при этом размер гранул полиметилметакрилата зависит от количества и вида стабилизатора, а также скорости перемешивания акриловой смеси. В качестве стабилизаторов обычно применяются метилцеллюлоза, соли полиакриловой кислоты и т.д.
Полимеризацию проводят в автоклаве под давлением 0,3 – 0,5 МПа. На первом этапе в автоклав заливают жидкий мономер, дистиллированную воду и стабилизатор суспензии. Полученную смесь перемешивают и вводят в нее пластификаторы, красители и инициаторы. Затем акриловая масса нагревается до температуры полимеризации, которая составляет 70 – 75 0С, но допускаются и более высокие значения до 120 – 130 0С. Для придания материалу специальных свойств в акриловую массу также добавляют термостабилизаторы, регуляторы молекулярной массы и др. Длительность процесса полимеризации составляет до 4 ч.
После завершения полимеризации гранулы полиметилметакрилата отделяют от жидкости центрифугированием, а затем промывают и просушивают при температуре 100 0С. Готовый гранулированный полимер расфасовывают в упаковки или отправляют на переработку.
Из полимеров, размеры частиц которых не превышают 0,2 мм, органическое стекло получают методом горячего прессования. Полимеры же с более крупными гранулами используют для изготовления оргстекла литьевым и экструзионным методом.
