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| 有機玻璃 | |
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有機玻璃，是一種通俗的名稱，縮寫為PMMA。此高分子透明材料的化學名稱叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的高分子化合物。是一種開發較早的重要熱塑性塑料。有機玻璃分為無色透明，有色透明，珠光，壓花有機玻璃四種。有機玻璃俗稱亞克力、中宣壓克力、亞格力，有機玻璃具有較好的透明性、化學穩定性，力學性能和耐候性，易染色，易加工，外觀優美等優點。有機玻璃又叫明膠玻璃、亞克力等。[1]
原理=
有機玻璃，英文:( Polymethyl methacrylate)，縮寫為:PMMA;有機玻璃的化學名稱叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸酯聚合成的高分子化合物。表面光滑、色彩艷麗，比重小，強度較大，耐腐蝕，耐濕，耐曬，絕緣性能好，隔聲性好。可分管形材、棒形材、板形材三種。
以丙烯酸及其酯類為原料聚合所得到的聚合物統稱丙烯酸類樹酯，相應的塑料統稱聚丙烯酸類塑料，其中以聚甲基丙烯酸甲酯應用最廣泛。聚甲基丙烯酸甲酯縮寫代號為PMMA，俗稱有機玻璃，有極好的透光性能。
可透過92%以上的太陽光，紫外線達73.5%;機械強度較高，有一定的耐熱耐寒性，耐腐蝕，絕緣性能良好，尺寸穩定，易於成型，質地較脆，易溶於有機溶劑，表面硬度不夠，容易擦毛，可作要求有一定強度的透明結構件，如油杯、車燈、儀表零件，光學鏡片，裝飾禮品等等。在裡面加入一些添加劑可以對其性能有所提高，如耐熱、耐摩擦等。該材料廣泛的應用於廣告燈箱，銘牌等方面的製作。
種類
有機玻璃按照外形可分為四種。
無色透明有機玻璃是最常見、使用量最大的有機玻璃材料。
有色透明有機玻璃:俗稱彩板。透光柔和，用它製成的燈箱、工藝品，使人感到舒適大方。有色的有機 = 玻璃分:透明有色、半透明有色，不透明有色三種。磁有機玻璃光澤不如珠光有機玻璃鮮艷，質脆、易斷、適於製作錶盤、盒、醫療器械和人物、動物的造型材料。透明有機玻璃:透明度高，宜制燈具。用它製成的吊燈、玲瓏剔透、晶瑩澄澈。半透明有機玻璃類似磨砂玻璃，反光柔和，用它製成的工藝品，使人感到舒適大方。[2]
珠光有機玻璃:是在一般有機玻璃加入珠光粉或熒光粉著成。這類有機玻璃色澤鮮艷，表面光潔度高，外形式經模具熱壓後，即使磨平拋光，仍保持模壓花紋，形成獨物的藝術效果。用它可製作人物、動物造型，商標、裝飾品及宣傳展覽材料。
壓花有機玻璃:分透明、半透明無色，質脆，易斷，在室內門窗等裝飾中使用，具有既可透光但又不透形的特點，通常在室內隔斷或分隔室內間的門窗使用。
應用
有機玻璃應用廣泛，不僅在商業、輕工、建築、化工等方面。而且有機玻璃製作，在廣告裝潢、沙盤模型上應用十分廣泛，如:標牌，廣告牌，燈箱的面板和中英字母面板。
選材要取決於造型設計，什麼樣的造型，用什麼樣的有機玻璃、色彩、品種都要反覆測試，使之達到最佳效果。有了好的造型設計，還要靠精心的加工製作，才能成為一件優美的工藝品。
1.建築應用:櫥窗、隔音門窗、採光罩、電話亭等
2.廣告應用:燈箱、招牌、指示牌、展架等
3.交通應用:火車、汽車等車輛門窗等
4.醫學應用:嬰兒保育箱、各種手術醫療器具 民用品:衛浴設施、工藝品、化妝品、支架、水族箱等
5.工業應用:儀器表面板及護蓋等
6.照明應用:日光燈、吊燈、街燈罩等
7.家居應用:果盤，紙巾盒，亞克力藝術畫等家居日用產品
歷史
1927年，德國一家公司的化學家在兩塊玻璃板之間將丙烯酸酯加熱，丙烯酸酯發生聚合反應，生成了粘性的橡膠狀夾層，可用作防破碎的安全玻璃。當他們用同樣的方法使甲基丙烯酸甲酯聚合時，得到了透明度極其好，其他性能也良好的有機玻璃板，它就是聚甲基丙烯酸甲酯。
1931年，該德國公司建廠生產聚甲基丙烯酸甲酯，首先在飛機工業得到應用，取代了賽璐珞塑料，用作飛機座艙罩和擋風玻璃。
如果在生產有機玻璃時加入各種染色劑，就可以聚合成為彩色有機玻璃;如果加入熒光劑(如硫化鋅)，就可聚合成熒光有機玻璃;如果加入人造珍珠粉(如鹼式碳酸鉛)，則可製得珠光有機玻璃。
特性
聚甲基丙烯酸甲酯通常稱做有機玻璃，英文縮寫PMMA,具有高透明度，低價格，易於機械加工等優點，是平常經常使用的玻璃替代材料。有機玻璃是開發較早的一種重要熱塑性塑料， 具有透明性、穩定性和耐候性，易染色、易加工，外觀優美，在建築業中有着廣泛的應用。
①高度透明性。有機玻璃是目前最優良的高分子透明材料，透光率達到92%，比玻璃的透光度高。被稱為人造小太陽的太陽燈的燈管是石英做的，這是因為石英能完全透過紫外線。普通玻璃只能透過0.6%的紫外線，但有機玻璃卻能透過73%。
②機械強度高。有機玻璃的相對分子質量大約為200萬，是長鏈的高分子化合物，而且形成分子的鏈很柔軟，因此，有機玻璃的強度比較高，抗拉伸和抗衝擊的能力比普通玻璃高7-18倍。有一種經過加熱和拉伸處理過的有機玻璃，其中的分子鏈段排列得非常有次序，使材料的韌性有顯著提高。用釘子釘進這種有機玻璃，即使釘子穿透了，有機玻璃上也不產生裂紋。這種有機玻璃被子彈擊穿後同樣不會破成碎片。因此，拉伸處理的有機玻璃可用作防彈玻璃，也用作軍用飛機上的座艙蓋。
③重量輕。有機玻璃的密度為1.18g/cm3;，同樣大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金屬鋁(屬於輕金屬)的43%。
④易於加工。有機玻璃不但能用車床進行切削，鑽床進行鑽孔，而且能用丙酮、氯仿等粘結成各種形狀的器具，也能用吹塑、注射、擠出等塑料成型的方法加工成大到飛機座艙蓋，小到假牙和牙托等形形色色的製品。
優點
一、有機玻璃的美觀性:呈鏡面效果，工藝精美，無褶皺，無接縫;
二、有機玻璃的視覺效果:色彩多種多樣、視覺衝擊力很強;
三、有機玻璃的透光性:透光率可達到96%，透光率極佳、光線比較柔和;
四、有機玻璃的耐衝擊性:是普通玻璃產品的200倍以上，幾乎沒有任何斷裂的危險;
五、有機玻璃的耐久性:產品對內置光源有很良好的保護，延長光源產品使用的壽命;
六、有機玻璃的耐侯性:可保長久不退色，質量好的板材使用年限長達6-13年之久;
七、有機玻璃的耐燃性:不會有自燃並具自熄性;
八、有機玻璃的節能性:透光性非常好，相對減少光源，省電，降低使用的成本;
九、有機玻璃的合理性:合理性的設計和防雨防潮，開啟式的結構，便於清潔維修等。
電性能
聚甲基丙烯酸甲酯由於主鏈側位含有極性的甲酯基，電性能不及聚烯烴和聚苯乙烯等非極性塑料。甲酯基的極性並不太大，聚甲基丙烯酸甲酯仍具有良好的介電和電絕緣性能。值得指出的是，聚甲基丙烯酸甲酯乃至整個丙烯酸類塑料，都具有優異的抗電弧性，在電弧作用下，表面不會產生碳化的導電通路和電弧徑跡現象。20℃是一個二級轉變溫度，相應於側甲酯基開始運動的溫度，低於20℃，側甲酯基處於凍結狀態，材料的電性能比處於20℃以上時會有所提高。
物理性能
聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的綜合力學性能，在通用塑料中居前列，拉伸、彎曲、壓縮等強度均高於聚烯烴，也高於聚苯乙烯、聚氯乙烯等，衝擊韌性較差，但也稍優於聚苯乙烯。澆注的本體聚合聚甲基丙烯酸甲酯板材(例如航空用有機玻璃板材)拉伸、彎曲、壓縮等力學性能更高一些，可以達到聚酰胺、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強度可達到50-77MPa水平，彎曲強度可達到90-130MPa，這些性能數據的上限已達到甚至超過某些工程塑料。其斷裂伸長率僅
2%-3% ，故力學性能特徵基本上屬於硬而脆的塑料，且具有缺口敏感性，在應力下易開裂，但斷裂時斷口不像聚苯乙烯和普通無機玻璃那樣尖銳參差不齊。40℃ 是一個二級轉變溫度，相當於側甲基開始運動的溫度，超過40℃ ,該材料的韌性，延展性有所改善。聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低，容易擦傷。
聚甲基丙烯酸甲酯的強度與應力作用時間有關，隨作用時間增加，強度下降。經拉伸取向後的聚甲基丙烯酸甲酯(定向有機玻璃)的力學性能有明顯提高，缺口敏感性也得到改善。
聚甲基丙烯酸甲酯的耐熱性並不高，它的玻璃化溫度雖然達到104℃，但最高連續使用溫度卻隨工作條件不同在65℃-95℃之間改變，熱變形溫度約為96℃(1.18MPa)，維卡軟化點約113℃。可以用單體與甲基丙烯酸丙烯酯或雙酯基丙烯酸乙二醇酯共聚的方法提高耐熱性。聚甲基丙烯酸甲酯的耐寒性也較差，脆化溫度約9.2℃。聚甲基丙烯酸甲酯的熱穩定性屬於中等，優於聚氯乙烯和聚甲醛，但不及聚烯烴和聚苯乙烯，熱分解溫度略高於270℃，其流動溫度約為160℃，故尚有較寬的熔融加工溫度範圍。
聚甲基丙烯酸甲酯的熱導率和比熱容在塑料中都屬於中等水平，分別為0.19W/CM.K和1464J/Kg.K
化學性能
耐化學試劑及耐溶劑性
聚甲基丙烯酸甲酯可耐較稀的無機酸，但濃的無機酸可使它侵蝕，可耐鹼類，但溫熱的氫氧化鈉、氫氧化鉀可使它浸蝕，可耐鹽類和油脂類，耐脂肪烴類，不溶於水、甲醇、甘油等，但可吸收醇類溶脹，並產生應力開裂，不耐酮類、氯代烴和芳烴。它的溶解度參數約為18.8(J/CM3)1/2 ，在許多氯代烴和芳烴中可以溶解，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。
聚甲基丙烯酸甲酯對臭氧和二氧化硫等氣體具有良好的抵抗能力。
耐候性
聚甲基丙烯酸甲酯具有優異的耐大氣老化性，其試樣經4年自然老化試驗，重量變化，拉伸強度、透光率略有下降，色澤略有泛黃，抗銀紋性下降較明顯，衝擊強度還略有提高，其它物理性能幾乎未變化。
燃燒性
聚甲基丙烯酸甲酯很容易燃燒，極限氧指數僅17.3。
結構
一、有機玻璃是由聚甲基丙烯酸甲酚製成，聚甲基丙烯酸甲酚含有極性側甲基，具有較強吸濕性能，吸水率一般在亞克力板材必須保持乾燥，乾燥需要的條件是78℃-80℃下乾燥5-6h。
二、.有機玻璃是一種無形的聚合物，它的收縮範圍都在減小，一般都是在0.45%-0.9，所以對於亞克力生產時候的成型精度提供了很好的條件，一般情況下成型都是很精確的。
三、由聚甲基丙烯酸甲酚對周圍溫度的適應範圍不具有普通流體性，而是具有非牛頓流體性，因此在溫度高的情況下，有機玻璃的溶粘性將會降低，這是有機玻璃對溫度非常敏感的表現。
四、有機玻璃在流動的過程中的溫度一般都在150℃左右，但是當有機玻璃開始分解的時候，溫度卻是高於270℃，所以說在溫度的變化方面還是很靈活的，不會受到溫度的影響而生產，耐高溫是有機玻璃的特性。
五、有機玻璃還具有很好的切割性能，可以在量好尺寸的清況下通過激光切割進行加工，簡單質量高，這個特點是玻璃都不具備的，.因此亞克力可以承受高溫低溫各種環境，消費者在生產過程中根本不用擔心溫度的問題。
區別
有機玻璃與普通玻璃看來像是一家人，事實上它們是完全不相同的兩家。普通玻璃的結構是硅酸鹽，但有機玻璃的"父母"卻是丙酮、甲醇、硫酸以及氰化氫。
有機玻璃性格一般比普通玻璃倔強得多。它的密度儘管比普通玻璃小一半，但不像玻璃那樣容易破碎。它的透明度十分好，晶瑩剔透，並且具有很好的熱塑性，把它加熱，就能任意把它塑成玻璃棒、玻璃管或玻璃板，正由於它有惹人喜愛的外貌以及性格，所以它的用途很廣。
噴氣式飛機在雲端高速飛行時，經常會遇到劇烈的振動以及溫度的突變和氣流的壓力等特別情況，這對飛機座艙的窗玻璃就是嚴峻的考驗。而可以經受這種考驗的是有機玻璃。假如是戰鬥機，在追擊敵人時，有機玻璃被子彈打中，它也不會整塊破裂，而只穿一小孔，這樣就不會再發生類似玻璃碎片傷人的事故。
普通玻璃的厚度超過15厘米，就會變成翠綠一片，並且隔着玻璃沒法看清東西。有機玻璃隔着1米厚，還可以清晰地看清對面的東西。因為它的透光性能相當好，再加上紫外線也可以穿透，所以常用來製造光學儀器。
有機玻璃另外有一個令人驚異的性能，一條彎曲的有機玻璃棒，只要彎度小於48度，光線就可以沿着它，像水通過水管一樣投射過來。光線可以走彎路，多麼有趣!利用這個絕技，它就變成了製造外科傳光玻璃儀器的珍品。因此，醫生在手術室動手術的時候，就不用擔心看不清楚了。
有機玻璃既輕巧，又堅韌，化學性又相當穩定，受熱而且有可塑性，因此它的用途十分廣泛。
假如在有機玻璃的原料中適當加一些染料，就能根據人們的需要製成紅的、綠的以及紫的……五光十色的彩色有機玻璃了。
用途
機械
有機玻璃具有以上優良性能，使它的用途極為廣泛。除了在飛機上用作座艙蓋、風擋和弦窗外，也用作吉普車的風擋和車窗、大型建築的天窗(可以防破碎)、電視和雷達的屏幕、儀器和設備的防護罩、電訊儀表的外殼、望遠鏡和照相機上的光學鏡片。
用有機玻璃製造的日用品種類繁多，如用珠光有機玻璃製成的紐扣，各種玩具、燈具也都因為有了彩色有機玻璃的裝飾作用，而顯得格外的美觀。
醫療
有機玻璃在醫學上還有一個絕妙的用處，那就是製造人工角膜。如果人眼的透明角膜長滿了不透明的物質，光線就不能進入眼內。這就是全角膜白斑病引起的失明，而且這種病無法用藥物治療。
於是，醫學家設想用人工角膜代替長滿白斑的角膜。所謂人工角膜，就是用一種透明的物質做成一個直徑只有幾毫米的鏡柱，然後在人眼的角膜上鑽一個小孔，把鏡柱固定在角膜上，光線通過鏡柱進入眼內，人眼就能重見光明。
早在1771年，就有眼科醫生用光學玻璃做成鏡柱，植入角膜，但並未獲得成功。後來，用水晶代替光學玻璃，也只用了半年就失效了。在第二次世界大戰中，有些飛機失事時，飛機上用有機玻璃做的座艙蓋被炸，飛行員的眼睛裡嵌入了有機玻璃碎片。經過了許多年以後，雖然這些碎片並未被取出，但也未進一步引起人眼發生炎症或其他不良反應。這件偶然發生的事說明有機玻璃和人體組織有良好的相容性。同時也啟發了眼科醫生，可以用有機玻璃製造人工角膜，它的透光性好，化學性質穩定，對人體無毒，容易加工成所需形狀，能與人眼長期相容。用有機玻璃做的人工角膜已經普遍用於臨床。
建築
在建築方面，有機玻璃主要應用於採光體、屋頂、棚頂、樓梯和室內牆壁護板等方面。有機玻璃在高速公路和高級道路的照明燈罩和汽車燈具方面的應用也相當快。隨着大城市飯店、賓館和高級住宅的興建，採光體發展迅速，採用有機玻璃擠出板製成的採光體具有整體結構強度高、自重輕、透光率高和安全性能好等特點，與無機玻璃採光裝置相比，具有很大的優越性。
在衛生潔具方面，有機玻璃可製作浴缸、洗臉盆、化妝檯等產品。由於有機玻璃浴缸具有外觀豪華、有深度感、容易清洗、強度高、質量輕和使用舒適等特點得到了廣泛的應用。
美國和日本已在法律中作出強制性規定，中小學和幼兒園建築必須採用有機玻璃。隨着我國法律的不斷完善，預計在不久的將來也會作出相應的規定。同時，我國各地加快了城市建設步伐，採用有機玻璃製作的街頭標誌、廣告燈箱和電話亭等也將大量出現，因而有機玻璃發展空間很大，市場前景十分廣闊!
製作方法
粘貼法
將有機玻璃切割成一定形狀後，在平面上粘貼而成。
熱壓法
將有機玻璃薄板加熱後，在模具中中熱壓型。這種造型法製成的工藝品具有形體豐滿，曲線流暢，立體感強的特點，有浮雕的效果。熱壓模可用木材、油泥塑形，然後用鑄鉛、石膏材料作陰陽模，有機玻璃加熱後即可壓成型。
鑲嵌法
將不同色彩的有機玻璃塊切割成抽需的幾何圖形，在底板上鑲嵌拼接而成。這種方法要求拼接嚴密，稜角爭明，能收到色彩強烈，但又渾然一體的效果。
立磨法
將棒形有機玻璃或厚板形有機玻璃粘接後，直接在砂輪上磨製、拋光成型。用此法製作的工藝品與某種雕塑相似，由豐富多彩的表面形狀，構成別具一格的藝術形象。
斷磨法
將板形有機玻璃重疊粘貼在一起，然後直接削磨斷面成型。此法製成的工藝品能得到色澤多變，渾樸自然的效果。
熱煨法
將有機玻璃加工到一定形狀，將有機玻璃加熱，直接用手迅速窩制、捏製成型。些法要求事先對構圖胸有成竹，動作敏捷，一氣呵成。用此法製成的工藝品具有線條奔放，形象簡潔等優點。
以上幾種方法可交替使用，根據造型設計的藝術要求，定最佳方法。
施工方法
有機玻璃的材料有很多種，進口和國產相差很大，進口有機玻璃切出來很光滑，有些國產雜質太多，會起泡。亞克力的切割一般採用低速的機器，因為激光管功率不是很大，而且薄料精度要求比較高。一般速度不超過3米/分。
厚料的切割(10-20mm)10mm以上有機玻璃的一般採用75mm聚焦鏡，25mm以上的有機玻璃採用100mm聚焦鏡，最深能切割32mm有機玻璃。10mm有機玻璃切割:切割時速度一般為0.08-0.12米/分，光強60-70%。在光強60%時光最穩定的，漏氣噴氣杯調節氣流量大小，使邊緣更光滑。因為吹風越大切割時熔化物體被輔助高壓氣體吹回到有機玻璃上形成不光滑面。儘量把風調小。有時候，客戶需要加紙或者加上薄膜切割，這時風不能太小，否則會着火。切割有機玻璃時速度和光強一定搭配好，速度越慢，光滑度並不是越好。15mm以上的有機玻璃最好採用進口大功率的激光器。有機玻璃雕刻時用漏氣噴氣杯，儘量不要雕太深，雕太深很難達到底部平整度，氣體越大會影響雕刻邊緣效果，要雕刻得更精細和清晰，不能太深和吹小氣，亞克力雕刻需要注意的是分辨率的設置，如果輸出BMP格式 ，分辨率一般要在600dpi以上，此時速度為8-18米/分，光強為20%-30%，清掃時關閉吹氣使底部更平滑。
薄料的切割(2-10mm)5 mm以下的有機玻璃採用50mm聚焦鏡，切割時速度一般為0.35-0.8米/分，光強為45-65%，5-10mm有機玻璃一般採用63.5 mm聚焦鏡，切割時速度為0.15-0.3米/分，光強為50-75%，大面積雕刻機，進行雕刻時若出現較嚴重的共振(震動)，也會造成雕刻機的精度大降低，所以切割有機玻璃機型的幅面儘量不要超過1米，還有有機玻璃雕刻人物圖像過程中產生一些白色粉末，從而感覺更清晰，如果雕刻完要用水抹掉，顯得更模糊。要看像具體效果而進行哪些加工。
有機玻璃的物理性能:
密度:1.19g/cm 3 透光率: 99% 衝擊強度≥16kg/cm 3 拉伸強度≥61Kg/cm 3 熱變型溫度≥78℃ 熱軟化溫度≥105℃
有機玻璃的粘接方法要針對不同需要，502可以對要求不高的，但是要求高的 三氯甲烷簡稱氯仿也不一定就是最好的，丙酮也需要，但最好是幾種混合配方
主要影響
有機玻璃對人體沒有危害，但是使用一些有機玻璃的日用品會對人體有一定的危害，但是危害不大，因為有機玻璃杯子中含有的有機化合物不會溶於水的。有機玻璃是一種通俗的名稱，這種高分子透明材料的化學名稱叫聚甲基丙烯酸甲酯，英文簡稱PMMA，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的，市場上還有一個名稱-亞克力。通常，有機玻璃還是多種塑料製品的代稱。塑料屬於化學高分子材料，而多數高分子化學材料對人體的健康有害。