Какова температура плавления акрила

Акрил, или полиакрилат, начинает плавиться при температуре около 100 градусов Цельсия. Этот термопластичный материал обладает хорошей прозрачностью и устойчивостью к воздействию ультрафиолетового света, что делает его популярным в различных областях, включая строительство и производство декоративных элементов.

При повышении температуры акрил становится гибким и поддается формовке, что позволяет создавать изделия самых разных форм и размеров. Однако длительное воздействие высоких температур может привести к снижению прочности и ухудшению свойств материала.

Что такое акриловый пластик?

Акриловый пластик (акриловое стекло, акрил, оргстекло) — популярный материал для производства мебели, рекламных конструкций и других изделий. Для его получения применяют синтез метилметакрилата. В зависимости от метода (литье либо экструзия) получают вещества с различным набором физических свойств, несмотря на идентичный химический состав. Они похожи по своим характеристикам, но применяются в разных сферах.

История создания акрила

История акрилового пластика началась в 1930-х годах, когда химики активно исследовали возможности создания прочных и прозрачных синтетических материалов. Первые успешные опыты привели к созданию материала под названием полиметилметакрилат (ПММА).

В 1933 году компания Röhm and Haas запустила первый в мире коммерческий акриловый пластик под брендом Plexiglass™, который вскоре стал популярной альтернативой стеклу. Во время Второй мировой войны прочность и устойчивость акрила к ударам сделали его востребованным для военных целей.

Этот материал использовали для изготовления перископов, козырьков, орудийных башен и смотровых окон на подводных лодках. Акрил был оценен за свою устойчивость к повреждениям и легкость, что дало ему преимущество над стеклом в условиях боевых действий. Впоследствии, благодаря своей прозрачности, прочности и способности принимать разные формы, акрил нашел применение и в мирных сферах. Он стал основой для больших аквариумов, ограждений для спортивных объектов, защитных щитков для производственного оборудования и других изделий, требующих устойчивости к повреждениям.

Химические свойства акрилового пластика

• Образование метилметакрилата. ПММА образуется в результате полимеризации метилметакрилата (ММА). Это реакция присоединения, в которой молекулы мономера соединяются в длинные цепи. Процесс полимеризации ПММА часто протекает при участии инициаторов, таких как бензоилпероксид, для образования радикалов, которые запускают цепную реакцию. Такая цепная структура делает ПММА стабильным и устойчивым к многим воздействиям.
• Химическая формула ПММА — (C5O2H8)n, где n — число звеньев, которое определяет молекулярную массу и прочность материала. В его структуре присутствует сложноэфирная группа (-COO-) в каждом мономерном звене. Именно эта группа определяет химическую активность и многие свойства материала. Полимер содержит углеводородные цепи и полярные функциональные группы, что делает его одновременно химически устойчивым и прочным.
• Химическая устойчивость. Акриловые пластик демонстрирует высокую устойчивость к большинству неорганических кислот и щелочей. Он остается инертным при контакте с такими кислотами, как серная, соляная и фосфорная, что позволяет применять его в лабораториях и производственных процессах, где требуется химическая устойчивость. Однако акриловый пластик чувствителен к органическим растворителям — ацетону, бензолу, метанолу и толуолу. Эти вещества могут вызывать набухание, размягчение и даже разрушение ПММА из-за проникновения в межмолекулярные пространства и разрушения связей в полимерной цепи.
• Взаимодействие с водой. ПММА обладает низким водопоглощением — около 0.3-0.4% от массы при длительном погружении. Он не растворяется в воде и сохраняет свои механические и оптические свойства при контакте с влагой, что делает его пригодным для использования в условиях высокой влажности. Это связано с тем, что водородные связи в молекулах воды не взаимодействуют с углеводородными цепями ПММА, что препятствует проникновению молекул воды в полимерную структуру.
• Устойчивость к ультрафиолетовому излучению. Акриловый пластик хорошо противостоит ультрафиолетовому излучению благодаря устойчивым углеводородным связям и отсутствию групп, подверженных фоторазложению. В отличие от других пластиков, он не желтеет и не теряет прозрачности под воздействием солнечных лучей. Это качество позволяет широко использовать акрил в наружной рекламе, остеклении и защитных экранах, которые находятся под воздействием прямого солнечного света.
• Термохимические свойства. При температуре выше 160°C ПММА начинает размягчаться, а его молекулы получают дополнительную подвижность. Хотя при нагревании материал остается относительно стабильным, его деформация начинается при температуре около 85-90°C, и при 160°C возможен процесс деполимеризации. Эта реакция приводит к распаду полимера обратно в метилметакрилат, выделяя его в виде паров. Деполимеризация ПММА — важное свойство для его переработки и вторичного использования, поскольку продукт разложения может быть очищен и использован для повторного синтеза акрила.

Физические свойства акрилового пластика

• Прозрачность и оптические свойства. ПММА обладает высоким коэффициентом пропускания света (около 92%), что делает его сравнимым со стеклом и позволяет использовать его для оптических изделий, таких как линзы и защитные экраны. Показатель преломления акрилового пластика равен приблизительно 1.49, что обеспечивает четкость и минимизацию искажений при прохождении света через материал. Эти оптические свойства делают акрил пригодным для изготовления изделий, где необходима высокая светопроницаемость и оптическая чистота.
• Механическая прочность и твердость. Акрил имеет предел прочности на растяжение около 48–76 МПа (в зависимости от состава и обработки). Он также демонстрирует твердость по шкале Роквелла (M) на уровне около 90–100, что указывает на его устойчивость к царапинам и механическим повреждениям. Акриловый пластик в 17 раз прочнее стекла, что делает его менее подверженным ударам. Его стойкость к разрыву и ударопрочность обеспечиваются кристаллической структурой полимера, что предотвращает образование осколков при повреждении.
• Термостойкость и температурные характеристики. Температура плавления ПММА составляет примерно 160°C, однако он начинает терять свои механические свойства при температурах выше 85°C. В этом диапазоне акрил становится гибким и легко поддается формовке, что широко используется в промышленности. Температура стеклования (Tg) ПММА равна около 105°C, и он сохраняет свои физические свойства при температуре до 80–85°C, что позволяет ему выдерживать значительные перепады температур.
• Электрические свойства. Акрил — диэлектрик с удельным электрическим сопротивлением около 10 (в степени 13) — 10 (в степени 14) Ом·см, что делает его хорошим изолятором. Его диэлектрическая проницаемость составляет примерно 2.6–4.0 при частотах до 1 ГГц, и он характеризуется низким значением диэлектрических потерь, что позволяет использовать его в качестве изоляционного материала в электронике.
• Плотность и удельная масса. Плотность акрилового пластика составляет около 1.18–1.20 г/см³, что делает его значительно легче стекла, плотность которого составляет примерно 2.5 г/см³. Легкость акрила в сочетании с его прочностью и прозрачностью делает его удобным материалом для создания крупных изделий, таких как рекламные конструкции, защитные экраны и элементы интерьера.

Преимущества акрила

Если сократить перечисленные выше свойства акрилового пластика, то мы получим список его основных преимуществ:

• Светопроницаемость очень высокая, сравнима с характеристиками кварцевого стекла. Коэффициент светопропускания достигает 92 процентов у прозрачных модификаций, у окрашенных она меньше.
• Акрил пропускает до 70% ультрафиолета, но сам абсолютно не подвержен воздействию солнечных лучей, не теряет яркости и прозрачности на свету.
• Легкий и прочный. Листовой пластик в 2,5 раза легче кварцевого стекла, поэтому его применяют для облегчения несущих конструкций.
• Большая ударопрочность — в пять раз выше, чем у обычного стекла.
• Легко поддается обработке (особенно при нагревании) — сгибанию, резке, гравировке, фрезерованию и т. д.
• Не разлагается под воздействием агрессивных сред, чувствителен только к концентрированным кислотам, растворяется в хлоруглеводородах.
• Гигиеничный, легко чистится и моется. Подходит для помещений с высокой влажностью: ванной, кухни. Используется даже для аквариумов.

Высокая прозрачность, легкость и прочность этой разновидности пластика позволяет применять его для остекления зданий, общественного транспорта. Акрил используется для изготовления и оформления мебели, других изделий, так как обладает уникальными декоративными характеристиками. Прежде всего, это широкая палитра.

Оттенок может быть любым, в зависимости от добавленного пигмента. Это влияет на светопропускную способность. Окрашенные варианты имеют различную степень прозрачности — от 20% и выше.

Способы обработки акрилового пластика

Акриловый пластик — популярный материал, который легко поддается обработке даже в бытовых условиях. Поэтому его часто применяют домашние мастера. Существует множество методик и технологий обработки:

• Резка — электроинструментом, ручной ножовкой. Это довольно простой процесс. Рез получается более аккуратным при нагревании материала. В промышленных условиях чаще всего используется плоттер, лазерный инструмент.
• Сверление — позволяет создавать необычные декоративные эффекты. Если сверлить пластик на высоких оборотах, он становится матовым. Этот прием часто используют при изготовлении необычных стенных панелей. Если вы хотите получить цветные разводы, пятна, рисунки, добавьте при сверлении пигмент нужного оттенка.
• Сгибание — для линейного сгибания и при небольшом радиусе кривизны применяется механическая обработка по готовым шаблонам. Для получения сложного рельефа необходимо нагревание листов в печах, помещение в формы. В бытовых условиях сгибание производят при помощи разогретой струны.
• Фрезеровка позволяет придать листовому пластику нужную форму и рельеф. Производится на фрезеровочных станках, при этом важно уменьшать обороты и охлаждать материал — он деформируется при +150 градусах.

Источник3: moldie.net

Литье акрила под давлением: полное руководство для начинающих

Литье акрила под давлением — популярный метод производства прозрачных, прочных и долговечных компонентов из полиметилметакрилата (ПММА). Этот термопластичный материал широко используется из-за его полупрозрачности, устойчивости к ультрафиолетовому излучению и погодным условиям, а также стабильности в различных условиях. В этой статье вы узнаете основы литья акрила под давлением и его различные аспекты.

Понимание акрила

Давайте ознакомимся с ПММА. Это прозрачный и универсальный пластик, известный своей ударопрочностью и простотой обработки. Некоторые распространенные области применения ПММА включают дисплеи мобильных телефонов, экраны для аквариумов и автомобильные окна. Литье акрила (ПММА) под давлением предлагает множество преимуществ, таких как превосходные оптические свойства, низкая стоимость и гибкость конструкции.

Функциональные свойства акрила

Многие пластиковые изделия, которые мы используем каждый день, изготовлены из акриловой смолы. Прежде всего, давайте поговорим о сила аспект акрила.

Акрил демонстрирует предел прочности около 75 МПа, что делает его относительно прочным для пластика. Когда дело доходит до предел прочности при изгибе, акрил хорошо показывает себя со значением 90 МПа. Это означает, что готовые акриловые детали могут выдерживать разумное давление, не ломаясь и не деформируясь.

Касательно стабильность размеров, вы обнаружите, что акриловые детали, изготовленные методом литья под давлением, имеют минимальную усадку и сохраняют свою первоначальную форму даже после нескольких циклов нагрева и охлаждения. Более того, прозрачность Акрил – одна из его самых привлекательных особенностей. Благодаря коэффициенту светопропускания 92% акрил оптически прозрачен, что делает его идеальным выбором для линз, световодов и других применений, где прозрачность имеет решающее значение.

Акрил также известен своими превосходными твердость и устойчивость к царапинам. Благодаря твердости по шкале Роквелла M100 это надежный выбор материала для применений, требующих приличной износостойкости. Хотя это ударопрочность может быть не таким высоким, как у других полимеров, таких как поликарбонат, акрил по-прежнему обеспечивает достойную защиту от ударов, сила удара около 16 кДж/м².

Помимо механических свойств акрил обладает хорошей химической стойкостью к различным растворителям и чистящим средствам. Это означает, что ваши готовые детали со временем будут устойчивы к химическому разложению.

Наконец, давайте обсудим модуль упругости акрила при изгибе, который составляет около 3,2 ГПа. Это указывает на то, что акриловые детали обладают подходящим уровнем жесткости, что позволяет им сохранять форму при больших нагрузках, не становясь при этом чрезмерно гибкими.

Акрил в различных элементах

Одним из существенных преимуществ акрила является его прозрачность и прозрачность, что делает его идеальным для множества применений, таких как линзы, экраны, окна и вывески. Акриловые детали, отлитые под давлением, известны своей впечатляющей эстетикой и долговечностью. Например, в автомобильной промышленности для окон и задних фонарей используется акрил, который требует как прозрачности, так и прочности.

Помимо компонентов, акрил можно встретить и в виде краски. Это связано с тем, что он хорошо прилипает к широкому спектру поверхностей и является водостойким. Если вы работаете над проектами, требующими прочного и легкого лакокрасочного раствора, вам подойдет акрил.

Этапы процесса литья акрила под давлением

Литье акрила под давлением — популярный метод создания различных пластиковых деталей из ПММА с выдающимися эстетическими качествами. В этом удобном руководстве мы познакомим вас с основными этапами процесса литья акрила под давлением, чтобы вы могли лучше понять, как производятся желаемые продукты.

Эстетика и отделка

Чтобы добиться желаемого качества поверхности акриловых деталей, в процессе литья под давлением необходимо учитывать несколько факторов:

• Выбор материала: Выбор правильного акрилового материала имеет жизненно важное значение для получения эстетически привлекательного продукта. Некоторые добавки могут улучшить прозрачность, цвет и качество поверхности готовой детали.
• Дизайн пресс-формы: Правильная конструкция формы может обеспечить равномерное заполнение и минимальные дефекты готовой детали. Текстуру формы также можно адаптировать для достижения различной отделки поверхности: от глянцевой до матовой.
• Скорость и параметры впрыска: Высокая скорость впрыска и тщательно подобранные параметры формования позволяют добиться гладкой и блестящей поверхности. Однако будьте осторожны, не жертвуйте качеством продукции ради внешнего вида, поскольку чрезмерная скорость может привести к другим проблемам.
• Постформовочная отделка: Для достижения желаемого окончательного внешнего вида после формования некоторых деталей могут потребоваться дополнительные процессы отделки, такие как полировка, покраска или покрытие.

Управление температурой при литье под давлением

Акрил плавится в диапазоне температур 130–140 градусов Цельсия и может работать при максимальной температуре от 65 до 93 градусов Цельсия. Это делает акрил пригодным для работы при умеренно высоких температурах, а также его удобно формовать с использованием тепла. Низкая теплопроводность делает акрил исключительным теплоизолятором.

Когда дело доходит до литья акриловых пластиков под давлением, поддержание оптимальной температуры имеет важное значение для обеспечения качества и эффективности процесса. В этом разделе мы обсудим важность управления температурой и предложим несколько советов, как этого добиться.

Во-первых, температура сушки играет решающую роль в подготовке пластика к переработке. Акрил, или ПММА, имеет степень водопоглощения 0,3-0,4%. Чтобы избежать появления пузырей, газовых трубок и снижения прозрачности конечного продукта, крайне важно поддерживать уровень влажности ниже 0,1%, обычно около 0,04%. В этом может помочь правильно поддерживаемая температура сушки.

Когда дело доходит до температура плавления, важно учитывать качество продукта и время цикла. Литье акрила под давлением требует соответствующей температуры плавления, которая оказывает существенное влияние на получаемый продукт. Стоит отметить, что температура плавления акрила составляет около 130-140 градусов Цельсия. В пределах этого диапазона вы должны найти оптимальную температуру плавления, которая обеспечивает баланс между качеством и временем цикла.

Теперь давайте поговорим о температура формы.

Важно учитывать температура литьевой формы поскольку это напрямую влияет на качество конечного продукта. Например, более высокая температура цилиндра требует более низкого содержания влаги в акриловых листах (0,02%), тогда как более низкая температура цилиндра требует более высокого удаления влаги (0,05%).

Температура формы влияет на стабильность размеров и качество поверхности готового изделия. Таким образом, управление температурой формы в процессе литья под давлением имеет решающее значение. Вот три совета, которые помогут поддерживать идеальную температуру формы:

1. Используйте систему контроля температуры. Чтобы поддерживать температуру формы, установите точную систему контроля температуры.
2. Внимательно следите за температурой формы: следите за фактической температурой формы и при необходимости вносите коррективы.
3. Оптимизируйте каналы охлаждения. Хорошая конструкция пресс-формы включает эффективные каналы охлаждения, и их следует правильно обслуживать, чтобы обеспечить эффективный отвод тепла.

Дополнительные соображения по акриловому молдингу

Имея дело с литьем акрила под давлением, следует учитывать еще несколько факторов, чтобы обеспечить плавный процесс и высококачественные результаты. В этом разделе мы обсудим температура теплового отклонения, ультразвуковая сварка, и стоимость пресс-формы.

Температура теплового отклонения: Очень важно учитывать температуру теплового отклонения (HDT) акрила в процессе формования. HDT представляет собой температуру, при которой материал начинает деформироваться под определенной нагрузкой. Для большинства акриловых материалов температура HDT находится в пределах 80–100°C. Поддержание температур ниже HDT гарантирует, что ваш конечный продукт сохранит свою форму, будет иметь хорошие оптические свойства и высокую точность размеров.

Ультразвуковая сварка: В тех случаях, когда вам необходимо соединить две или более акриловые детали, вы можете рассмотреть возможность ультразвуковой сварки как подходящего метода. Ультразвуковая сварка использует высокочастотные звуковые волны для генерации тепла, которое затем плавит пластик и соединяет детали вместе. Это быстрый и эффективный метод, который не оставляет видимых следов и особенно полезен для акриловых изделий, требующих прозрачной и чистой поверхности.

Стоимость пресс-формы: Наконец, вы должны знать о затратах, связанных с изготовлением формы для литья акрила под давлением. Высококачественные формы могут быть дорогостоящими из-за таких факторов, как сложность, размер и материал. Чтобы минимизировать затраты на пресс-форму, учтите следующее:

• Упрощение конструкции детали
• Повторное использование компонентов пресс-формы, когда это возможно
• Выбор подходящего материала для формы

Влияние на окружающую среду и здоровье при литье акрила под давлением

Некоторые аспекты процесса литья акрила под давлением могут способствовать экологическим проблемам. Если мы посмотрим на энергопотребление машин для литья под давлением, то увидим, что они улучшились и теперь используют 201ТП3Т-501ТП3Т меньше энергии по сравнению с десятилетием назад. Тем не менее, потребление электроэнергии остается жизненно важным фактором, поскольку оно существенно влияет на окружающую среду.

В процессе литья акрила под давлением различные опасные дымы и пары могут производиться, создавая потенциальный риск для здоровья при вдыхании. Чтобы обеспечить здоровье людей, участвующих в этом процессе, на производственном объекте должны быть реализованы надлежащие решения по вентиляции и контролю дыма.

Альтернативы и сравнения

В этом разделе мы сравним различные формовочные материалы, включая поликарбонат, АБС и другие синтетические пластики, подчеркнув их свойства и применение.

• Поликарбонат (ПК): Этот прозрачный термопласт известен своей высокой ударопрочностью, что делает его отличной альтернативой акрилу для применений, требующих большей долговечности. Поликарбонат часто используется для создания таких продуктов, как защитное оборудование, автомобильные компоненты и линзы для очков. Имейте в виду, что ПК обычно имеет меньшую прозрачность, чем акрил, но он все равно может быть идеальным выбором, когда ударопрочность является приоритетом.
• Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС): Как еще один синтетический пластик, АБС приобрел популярность благодаря своей низкой стоимости, простоте литья под давлением и хорошим механическим свойствам. Хотя ABS и не такой прозрачный, как акрил или поликарбонат, он является хорошим вариантом для проектов, не требующих высокого уровня оптической прозрачности. Некоторые распространенные области применения АБС-пластика включают автомобильные детали, игрушки и бытовую технику.
• Полипропилен (ПП): Этот универсальный термопласт обладает хорошим балансом химической стойкости, прочности и гибкости. Хотя полипропилен не прозрачен, как акрил, он широко используется в различных областях, таких как упаковка, автомобильные компоненты и потребительские товары. Если вы ищете материал, обладающий превосходной устойчивостью к химическим веществам и усталости, подходящим выбором может стать полипропилен.
• Альтернативные прозрачные термопласты: существует несколько других прозрачных материалов, доступных для литья под давлением. Вот некоторые примеры:

• ASA (акрилонитрилстиролакрилат): ASA, известный своей превосходной устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям, часто используется для наружного применения.
• COC (циклический олефиновый сополимер): Обладает уникальным сочетанием прозрачности, химической стойкости и низкого водопоглощения, что делает его пригодным для использования в медицинских приборах и оптических устройствах.
• PCT (полициклогексилендиметилентерефталат): Обладает превосходной термостойкостью и оптической прозрачностью, что делает его идеальным для таких сложных условий, как автомобильное освещение.

Источник4: moldie.net