丙烯酸塑料
丙烯酸塑料所包括的聚合物和共聚物品種較多，其主要單體成分有兩種：丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。他們可單獨(dú)使用或共同使用，有時(shí)也可和其他單體配合使用，從而獲得從柔軟的彈性體到堅(jiān)硬的熱塑性和熱固性塑料的系列產(chǎn)品。在如此寬的特性范圍內(nèi)，丙烯酸塑料可生產(chǎn)板狀、棒狀、管狀、膜狀、粒狀、珠狀、溶液、膠乳及活性漿料多種形式產(chǎn)品。
由于丙烯酸塑料晶瑩透明，具有優(yōu)良的表面硬度、優(yōu)異的耐候性、耐化學(xué)性、環(huán)境適應(yīng)性及良好的穩(wěn)定的機(jī)械性能，而被應(yīng)用到許多領(lǐng)域。利用它們的光學(xué)性能及與顏料和染料的相容性，可制得各種透明和半透明的產(chǎn)品，也可以此來(lái)控制其對(duì)紫外線、可見(jiàn)光及近紅外光譜范圍的光的透射比。
產(chǎn)品形式及性能的組合，使丙烯酸塑料廣泛應(yīng)用于汽車(chē)尾燈玻璃、建筑裝飾和照明的放大鏡片、后照明標(biāo)志牌。醫(yī)療器械及彩色電子顯象濾光板。
化學(xué)
大部分丙烯酸塑料是從甲基丙烯酸甲酯（MMA）出發(fā)，通常它是用兩步法工藝合成。即丙酮和氰化氫反應(yīng)生成丙酮氰醇，然后與甲醇或其它醇反應(yīng)生成甲基丙烯酸酯。MMA也可通過(guò)酯交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其它酯。
丙烯酸樹(shù)脂是以過(guò)氧化物或偶氮催化劑為引發(fā)劑的自由基聚合反應(yīng)或氧化還原聚合而制得的。丙烯酸樹(shù)脂有4種聚合方法。本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合和溶液聚合。這幾種方法均可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，尤其是本體聚合和溶液聚合。
聚合物的改性方法有：甲基丙烯酸酯和其它單體共聚，如甲基和乙基丙；烯酸酯、丙烯睛和苯乙烯；和乙烯基、丁二烯及其它丙烯酸橡膠混合；也可和聚酯樹(shù)脂共混以改善其物理性能和加工性能。
生產(chǎn)配方
考慮生產(chǎn)不同形式的丙烯酸塑料板和模塑復(fù)合物時(shí)可以使用添加劑或改性劑，它們是按不同配方生產(chǎn)的，使其有特殊的性能。
板狀產(chǎn)品是通過(guò)幾種澆注方法、熔融壓延或擠塑方法獲得。槽式模板澆鑄是一種間歇式加工工藝。在此工藝過(guò)程中，被催化的單體或料漿在兩片拋光的玻璃板之間被加熱，玻璃板用彈簧夾具夾持，以適應(yīng)固化期間丙烯酸料的收縮。板狀產(chǎn)品也可通過(guò)在拋光的不銹鋼移動(dòng)帶上連續(xù)澆鑄制得。兩種方法各有優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)品質(zhì)量均優(yōu)良。連續(xù)澆鑄板的厚度均一、厚度變化小，槽式模板澆鑄產(chǎn)品則具有較好的光學(xué)性質(zhì)和更光滑的表面。
用于擠塑或熔融壓延的粒料，是經(jīng)本體聚合或溶液聚合再擠塑造?；蛟跀D塑機(jī)中連續(xù)聚合而成。粒料制板的操作費(fèi)用比同等質(zhì)量的澆鑄板低，但成品板的分子量較低，一些物理性能稍差些，如熱變形、設(shè)計(jì)應(yīng)力極限和耐化學(xué)性。最近用抗沖擊改性粒料擠塑成的板，被應(yīng)用到加工成型過(guò)程中需要較好的抗損壞性能或較高的韌性來(lái)抵抗破壞性的沖擊的場(chǎng)合，如用作室外標(biāo)志牌或用作共擠出時(shí)和增加硬度的表面材料。
擠塑板一般厚度為0.060—0.250英寸，槽式模板澆鑄板厚度范圍為0.030—4.500英寸，連續(xù)加工板為0.125—0.375英寸，連續(xù)卷材長(zhǎng)度為600英尺。
耐磨板是通過(guò)涂覆聚硅酸酯而制得的。涂覆后板的耐磨強(qiáng)度是未涂覆板的75倍，同時(shí)耐溶劑性亦得到改善。
其它特種產(chǎn)品還有鏡面板、紫外線屏蔽板及絕熱性能與絕緣玻璃極其相似的雙層極。
樹(shù)脂產(chǎn)品
模塑粒料在分子量和主要性能方面差別很大，尤其是流動(dòng)速率、耐熱性和韌性。中等分子量位料的流動(dòng)性（ASTM 5.6和8級(jí)）和耐熱性存在較大的差異，但韌性差異不大。高分子量粒料的流動(dòng)速度（ASTMS級(jí)）和耐熱性與中等分子的粒料差異較小，但比較堅(jiān)韌，因此被用來(lái)擠塑部件，以使部件在加工成型過(guò)程中具有更好的耐損壞性。它們?cè)诩庸み^(guò)程中也顯示出較高的熱強(qiáng)度，在注塑過(guò)程中的抗斷裂性得到改善。高流動(dòng)性粒料適合用于“難充滿的模具”模壓制造復(fù)雜部件。有些特殊的粒料，可使擠出物具有無(wú)光澤的表面，或能吸收或透射紫外線。除無(wú)色的粒料外，還有透明的、半透明的和不透明的粒料。
抗沖擊改性級(jí)
早在70年代初期，一種高抗沖擊性丙烯酸樹(shù)脂粒料被開(kāi)發(fā)用于注塑、模塑或擠塑。它是由聚丙烯酸酯固態(tài)相和其改性劑柔軟相組成。兩相的折射指數(shù)需匹配，使這種材料制得的模塑或擠塑制品在室溫下具有很高的透明度，聚丙烯酸酯類(lèi)混合物具有優(yōu)異的耐候性。最近又開(kāi)發(fā)出具有各種不同抗沖擊性和加工性能改進(jìn)的品種。專(zhuān)用于抗Y射線輻射的用于醫(yī)藥領(lǐng)域的產(chǎn)品亦有報(bào)道。
性能
聚丙烯酸酯可透射92％的白光，一般濁度為1％一3％。透明度接近光學(xué)玻璃。
耐候性。聚丙烯酸酯經(jīng)長(zhǎng)期的室外風(fēng)吹雨打，色彩和物理性能無(wú)明顯變化。特殊抗紫外線類(lèi)產(chǎn)品主要用于部件暴露在比日光或螢光燈紫外線強(qiáng)度更強(qiáng)的場(chǎng)所。
耐化學(xué)性。聚丙烯酸酯制品不受大多數(shù)家用洗滌劑、清潔劑、無(wú)機(jī)酸、堿和脂族碳?xì)浠衔锏挠绊懀荒芎望u化烴、芳香烴、酯和酮一起使用。
韌性。通用級(jí)聚丙烯酸酯制得的制品具有缺口敏感性（0.2—0.5ft·lb／in，缺口懸臂梁），用中等和高抗沖擊聚丙烯酸酯制得的制品，則明顯較好。部件壁厚設(shè)計(jì)成應(yīng)力集中最小，將使部件在多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合具有足夠的強(qiáng)度。
熱性能。熱變形溫度為165～216F，典型使用溫度為200F。像大多數(shù)熱塑性塑料一樣，聚丙烯酸酯熱膨脹系數(shù)比金屬大，設(shè)計(jì)中應(yīng)適當(dāng)加以考慮。丙烯酸酯一酸亞胺共聚物能承受313F溫度不變形。
電性能。聚丙烯酸酯導(dǎo)電性低，耐電弧性好，介電強(qiáng)度高。
燃燒性。聚丙烯酸酯易燃，需采取類(lèi)似木材的防火措施。嚴(yán)格遵守建筑法規(guī)和美國(guó)保險(xiǎn)商協(xié)會(huì)研究標(biāo)準(zhǔn)，以及已建立的防火安全準(zhǔn)則，可使火災(zāi)控制在可以接受的程度范圍。法規(guī)中有控制透光塑料應(yīng)用的條文。
用聚丙烯酸酯作大面積幕墻時(shí)不必遵守有關(guān)限制，可根據(jù)對(duì)生命安全和防火措施的分析加以變動(dòng)。聚丙烯酸酯作燈具時(shí)制作聚光片和散射片不是固定裝死的，就會(huì)在著火前掉下來(lái)，可防止火焰漫延到天花板上去，故可不必遵守建筑規(guī)程中有關(guān)內(nèi)裝修的規(guī)定。
加工
丙烯酸酯塑料可用一般的注塑、擠塑、熱成型、吹塑和機(jī)械加工的方法制成有用的部件。粉狀丙烯酸酯塑料的熱熔性較差，不能用旋轉(zhuǎn)模塑。
注塑。盡管注塑可以使用柱壓式機(jī)器，但螺桿式注壓機(jī)由于熔化溫度均勻、滯留時(shí)間較短、掛料區(qū)小而被廣泛采用。粒料可采用排氣式或不排氣的模塑機(jī)加工。一般柱塞式機(jī)器僅被用來(lái)生產(chǎn)帶大理石花紋或木紋的制品。向無(wú)色粒料中添加一種特殊的色漿可取得這種效果。機(jī)器應(yīng)選擇適宜的規(guī)格，使得合模壓力為 2.5～3t／in*in（模塑件投影面積），注射量為機(jī)筒容積的 40％一75％。如果周期短或熔化溫度低，注射量應(yīng)低至 20％。一般丙烯酸酯塑料不需要特殊設(shè)計(jì)的螺桿，長(zhǎng)徑比（L／D）大于或等于16:1的通用螺桿即可，壓縮比最好為2:1和3:1。
聚丙烯酸酯吸濕，一般加工前需干燥。在濕度低的月份里，可以直接用密閉的筒或紙筒中的粒料成型加工，如粒料在一般的加工車(chē)間的空氣中暴露4小時(shí)以上，則需要干燥處理。一般在放有干燥劑的干燥機(jī)中放置2～4小時(shí)即可。
未改性的聚丙烯酸酯加工條件可以變動(dòng)。最易流動(dòng)的5級(jí)品要達(dá)到所需流速所需要的筒體溫度比難流動(dòng)級(jí)的低，0.13英寸厚的加工件的周期時(shí)間一般為40—50秒。
所有各Y昨級(jí)的產(chǎn)品均可在很寬的工藝條件范圍內(nèi)加工。如8級(jí)料，筒體溫度幅度為16F。易流動(dòng)性料加工溫度范圍更寬。如果制的部件很難充模，需要有很長(zhǎng)的流動(dòng)長(zhǎng)度，則簡(jiǎn)體溫度應(yīng)選用加工溫度范圍的上限。以上限溫度加工的加工件的殘余應(yīng)力最小，這樣可提高由各個(gè)流動(dòng)性品級(jí)制得的加工件的使用溫度。所有各類(lèi) 聚丙烯酸酯（改性和未改性的）收縮率均在0.37％～0.6％范圍內(nèi)。
抗沖改性型流動(dòng)級(jí)聚丙烯酸酯的模塑溫度也根據(jù)流動(dòng)性而變動(dòng)。最不易流動(dòng)的高抗沖改性品級(jí)加工范圍大約為120F。其它易流動(dòng)品級(jí)的加工范圍為195F。這些品級(jí)應(yīng)避免在熔化溫度（510F以上）下進(jìn)行加工，否則將發(fā)生降解。螺旋流動(dòng)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)是預(yù)測(cè)特定流動(dòng)性產(chǎn)品是否能夠滿足預(yù)定厚度的一定流動(dòng)長(zhǎng)度需要的很好的依據(jù)。
擠塑。聚丙烯酸酯粒料可用傳統(tǒng)的單段、二段或三段（排氣式）螺桿擠塑機(jī)擠塑成板或型材?？刹捎脡嚎s比為3:1的計(jì)量式螺桿。根據(jù)用途，壓花滾筒可裝到機(jī)器上配合使用，以使擠出物上有特殊的裝飾、特殊的風(fēng)格，或加上鏡片狀物。
一般情況下，擠塑條件取決于被擠塑的聚丙烯酸酯的生產(chǎn)配方和所使用的螺桿及模具的有關(guān)條件。當(dāng)材料在適宜的加工條件下擠塑時(shí)，聚丙烯酸酯板或型材具有高光澤度的表面。一些抗沖擊性品級(jí)用共擠塑方法擠在abs和PVC板或型材表面，使其表面獲得良好的韌性。光澤度、耐候性及其它特殊用途所需的特性。這些品級(jí)的物料和基質(zhì)的粘合性極好，流變學(xué)性能基本匹配，以獲得均勻的表面層。
熱成型。由于其良好的熱成型性能，聚丙烯酸酯板可用最方便的工藝和設(shè)備在很寬的溫度范圍內(nèi)加工。所有的標(biāo)準(zhǔn)的二維和三維成型技術(shù)均可被采用。用粒料擠塑的板具有優(yōu)異的彈性記憶效應(yīng)，能夠毫無(wú)困難地反復(fù)加熱和成型。
熱成型可用標(biāo)準(zhǔn)壓機(jī)和設(shè)備在很寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，壓延深度及成型細(xì)節(jié)視配方而異，一般效果較好。熱成型的聚丙烯酸酯殼?？捎脕?lái)澆注和固化加有玻璃纖維的聚酯制造高剛性加工件。
吹塑。由于熱熔強(qiáng)度差，未改性的聚丙烯酸酯難于用擠塑吹塑加工。如要吹塑燈泡時(shí)，首先需注塑成型坯，然后再加熱吹塑成所需要的形狀。
抗沖級(jí)聚丙烯酸酯可以注塑吹塑或擠塑吹塑，但僅有少數(shù)場(chǎng)合采用這種工藝制造的加工件。丙烯酸酯酸亞胺共聚物很容易吹塑加工。
加工成型。板可用電鋸切割，薄板能沿著刻劃的線跡裂開(kāi)，普通的金屬加工機(jī)器一般可滿足加工要求。作為粘料，可用溶劑型粘合劑，但最好用事先特殊加稠的或可以聚合的劑型。加工件可采用熱的刀片、熱氣、超聲波或旋轉(zhuǎn)焊接的方法連接。
應(yīng)用
聚丙烯酸酯良好的綜合性能決定了它的用途：耐候性、透光性和韌性適于作窗玻璃；透光性、良好的耐化學(xué)性。耐候性適于作汽車(chē)尾燈。
板的應(yīng)用。聚丙烯酸酯制成的標(biāo)志牌具有優(yōu)異的耐候性。澆注板和擠塑板可用于制作裝飾牌。抗沖擊性的板可取代一般的聚丙烯酸酯板，避免部件易破碎問(wèn)題。聚丙烯酸酯板可用作安全玻璃，用作防暴門(mén)、院門(mén)或其它需達(dá)到ANSI安全標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)所的替代采光材料。近幾年聚丙烯酸酯板材在天棚照明方面的應(yīng)用一直在增長(zhǎng)。板材和模制品同時(shí)用于室內(nèi)外照明。透明和半透明材料可不發(fā)黃，使該材料延長(zhǎng)了在這方面的使用壽命。板材的另一大消費(fèi)渠道是諸如游泳池圍欄、購(gòu)物中心、林蔭道、餐廳的建設(shè)工程；用有紋理的成型板制做的鑲板和招牌；抗破碎的安全玻璃和圍墻；有色的太陽(yáng)光這光板，可以少用空調(diào)和降低刺目的強(qiáng)光；圓形天棚照明這個(gè)市場(chǎng)預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi)還將迅猛增長(zhǎng)，板材仍可用于其最初的應(yīng)用領(lǐng)域之———飛機(jī)座倉(cāng)罩和窗戶。
樹(shù)脂的應(yīng)用。聚丙烯酸酯模塑料多用于汽車(chē)工業(yè)。尾燈是最大的單一應(yīng)用。聚丙烯酸酯材料具有優(yōu)良的耐候性和能夠加工成反射鏡片。在汽車(chē)方面的其它應(yīng)用有標(biāo)牌、儀表板、支柱、儀表罩、銘牌、內(nèi)部裝模及刻度盤(pán)。
聚丙烯酸酯正在開(kāi)發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域有影像、音響和數(shù)據(jù)貯存磁盤(pán)。因它透光性好，雙折射較低和加工容易，上述領(lǐng)域成為主要選擇對(duì)象。在其它方面，聚丙烯酸酯用作器件的面板、把手、陳列盒、觸壓式電話按鈕。在醫(yī)療診斷方面的應(yīng)用增長(zhǎng)最快，此領(lǐng)域的要求是透明和透紫外光。利用其表面硬度，聚丙烯酸酯已被成功地用共擠出法覆合在pvc和ABS面上，用于制做窗框。
聚丙烯酸酯一酷亞胺共聚物的獨(dú)特的綜合性能，使其成為照明、汽車(chē)、光學(xué)、包裝、醫(yī)療和器械領(lǐng)域的優(yōu)良的、優(yōu)選的材料。
