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，有時也可和其他單體配合使用，從而獲得從柔軟的彈性體到堅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，也可以此來控制其對紫外線、可見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也可通過酯交換反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其它酯。
丙烯酸樹脂是以過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)品也可通過在拋光的不銹鋼移動帶上連續(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)用到加工成型過程中需要較好的抗損壞性能或較高的韌性來抵抗破壞性的沖擊的場合，如用作室外標(biāo)志牌或用作共擠出時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)卷材長度為600英尺。
耐磨板是通過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，尤其是流動速率、耐熱性和韌性。中等分子量位料的流動性（ASTM 5.6和8級）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速度（ASTMS級）和耐熱性與中等分子的粒料差異較小，但比較堅韌，因此被用來擠塑部件，以使部件在加工成型過程中具有更好的耐損壞性。它們在加工過程中也顯示出較高的熱強(qiáng)度，在注塑過程中的抗斷裂性得到改善。高流動性粒料適合用于“難充滿的模具”模壓制造復(fù)雜部件。有些特殊的粒料，可使擠出物具有無光澤的表面，或能吸收或透射紫外線。除無色的粒料外，還有透明的、半透明的和不透明的粒料。
抗沖擊改性級
早在70年代初期，一種高抗沖擊性丙烯酸樹脂粒料被開發(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，聚丙烯酸酯類混合物具有優(yōu)異的耐候性。最近又開發(fā)出具有各種不同抗沖擊性和加工性能改進(jìn)的品種。專用于抗Y射線輻射的用于醫(yī)藥領(lǐng)域的產(chǎn)品亦有報道。
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)長期的室外風(fēng)吹雨打，色彩和物理性能無明顯變化。特殊抗紫外線類產(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)計成應(yīng)力集中最小，將使部件在多數(shù)應(yīng)用場合具有足夠的強(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，需采取類似木材的防火措施。嚴(yán)格遵守建筑法規(guī)和美國保險商協(xié)會研究標(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不必遵守有關(guān)限制，可根據(jù)對生命安全和防火措施的分析加以變動。聚丙烯酸酯作燈具時制作聚光片和散射片不是固定裝死的，就會在著火前掉下來，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)器僅被用來生產(chǎn)帶大理石花紋或木紋的制品。向無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)計的螺桿，長徑比（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間的空氣中暴露4小時以上，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小時即可。
未改性的聚丙烯酸酯加工條件可以變動。最易流動的5級品要達(dá)到所需流速所需要的筒體溫度比難流動級的低，0.13英寸厚的加工件的周期時間一般為40—50秒。
所有各Y昨級的產(chǎn)品均可在很寬的工藝條件范圍內(nèi)加工。如8級料，筒體溫度幅度為16F。易流動性料加工溫度范圍更寬。如果制的部件很難充模，需要有很長的流動長度，則簡體溫度應(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，這樣可提高由各個流動性品級制得的加工件的使用溫度。所有各類 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)。
抗沖改性型流動級聚丙烯酸酯的模塑溫度也根據(jù)流動性而變動。最不易流動的高抗沖改性品級加工范圍大約為120F。其它易流動品級的加工范圍為195F。這些品級應(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。螺旋流動長度數(shù)據(jù)是預(yù)測特定流動性產(chǎn)品是否能夠滿足預(yù)定厚度的一定流動長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。可采用壓縮比為3:1的計量式螺桿。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，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?？捎脕頋沧⒑凸袒佑胁ＡЮw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，首先需注塑成型坯，然后再加熱吹塑成所需要的形狀。
抗沖級聚丙烯酸酯可以注塑吹塑或擠塑吹塑，但僅有少數(shù)場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，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，避免部件易破碎問題。聚丙烯酸酯板可用作安全玻璃，用作防暴門、院門或其它需達(dá)到ANSI安全標(biāo)準(zhǔn)場所的替代采光材料。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。板材和模制品同時用于室內(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；圓形天棚照明這個市場預(yù)計在未來幾年內(nèi)還將迅猛增長，板材仍可用于其最初的應(yīng)用領(lǐng)域之———飛機(jī)座倉罩和窗戶。
樹脂的應(yīng)用。聚丙烯酸酯模塑料多用于汽車工業(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。
聚丙烯酸酯正在開發(fā)的應(yīng)用領(lǐng)域有影像、音響和數(shù)據(jù)貯存磁盤。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、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。
