Akrilik plastik, bir veya daha fazla akrilik asit türevi içeren sentetik veya insan yapımı plastik malzemeler ailesini belirtir. En yaygın akrilik plastik, Pleksiglas, Lucite, Perspex ve Crystallite markaları altında satılan polimetil metakrilattır (PMMA). PMMA, ultraviyole radyasyona ve hava koşullarına karşı mükemmel direnç gösteren sert, son derece şeffaf bir malzemedir. Renkli olabilir, kalıplanabilir, kesilebilir, delinebilir ve şekillendirilebilir. Bu özellikler, uçak ön camları, tavan pencereleri, otomobil arka lambaları ve dış mekan tabelaları gibi birçok uygulama için idealdir. Dikkate değer bir uygulama, PMMA akrilik plastikten yüzlerce çift yalıtımlı panelden oluşan Houston Astrodome’un tavanıdır.

Bütün plastikler gibi akrilik plastikler de polimerdir. Polimer kelimesi Yunanca poly kelimesinden gelir, birçok anlam ve meros, bir kısmı anlamı. Bu nedenle bir polimer, bir zincir gibi birbirine bağlanmış birçok molekül veya kısımdan oluşan bir malzemedir. Polimerlerin birbirine bağlı yüzlerce hatta binlerce molekülü olabilir. Daha önemlisi, bir polimer, bileşen parçalarından tamamen farklı özelliklere sahip bir malzemedir. Polimerizasyon olarak bilinen bir polimerin üretilmesi, hurda cam, bakır ve diğer malzemelerin bir kutuya küreklenmesi, kutunun çalkalanması ve bir çalışma renkli televizyon setinin bulunması için bir saat içinde geri gelmesi gibidir. Cam, bakır ve diğer bileşen parçaları hala orada, ancak tamamen farklı görünen ve işlev gören bir şeye yeniden monte edildiler.

İlk plastik polimer, selüloz nitrat ve kafurun bir kombinasyonu olan selüloit, 1869’da geliştirilmiştir. Bitkilerde bulunan doğal polimer selülozu temel almaktadır. Selüloit, fotoğraf filmi, taraklar ve erkek gömleği tasmaları dahil olmak üzere pek çok eşya yapmak için kullanıldı .

1909’da Leo Baekeland, Bakalit adını verdiği fenol formaldehit reçine patentini alırken ticari olarak başarılı olan ilk sentetik plastik polimeri geliştirdi. Bakalit acil bir başarıydı. İşlenmiş ve kalıplanmış olabilir. Mükemmel bir elektrik yalıtkanıydı ve ısıya, asitlere ve havaya dayanıklıydı. Dekoratif objelerde kullanılmak üzere renklendirilebilir ve boyanabilir. Bakalit plastik telsizde, telefonda ve elektrikli cihazlarda, ayrıca tezgah tepelerinde, düğmelerde ve bıçak kulplarında kullanılmıştır.

Akrilik asit önce 1843’te hazırlandı. Akrilik asitin bir türevi olan metakrilik asit, 1865’te formüle edildi. Metakrilik asit, metil alkol ile reaksiyona sokulduğunda, metil metakrilat olarak bilinen bir estere neden olur. Metil metakrilatı polimetil metakrilat haline dönüştürmek için polimerizasyon işlemi 1877’de Alman kimyacıları Fittig ve Paul tarafından keşfedildi, ancak işlemin ticari olarak akrilik güvenlik cam levhaları üretmek için kullanılması 1936 yılına kadar değildi. II. Dünya Savaşı sırasında, denizaltılardaki periskop portları ve uçaklardaki ön camlar, kanopiler ve silah taretleri için akrilik cam kullanıldı.

İşlenmemiş içerikler

Metil metakrilat, polimetil metakrilat ve diğer birçok akrilik plastik polimerin oluşturulduğu bazik molekül veya monomerdir. Bu madde için kimyasal gösterim CH’dir 2 = C (CH 3 )

Şekil 1, metil metokrilatın polimetil metakrilat (PMMA) halinde polimerleşmesini gösterir. Şekil 2, metil metakrilat ile kopolimerize edilebilecek diğer akrilik plastik monomerleri göstermektedir.


Şekil 1, metil metokrilatın polimetil metakrilat (PMMA) halinde polimerleşmesini gösterir. Şekil 2, metil metakrilat ile kopolimerize edilebilecek diğer akrilik plastik monomerleri göstermektedir.
COOCH 3 . Oldukça yaygın kimyasal gösterim C’den daha yüksek, bu biçimde yazılır 5 , H 8 O 2 ortasında iki karbon atomu arasında çift bağ (=) göstermek için. Polimerizasyon sırasında, bu çift bağın bir ayağı kırılır ve bir zincir başlatmak için başka bir metil metakrilat molekülünün orta karbon atomuyla bağlanır. Bu işlem nihai polimer oluşana kadar kendini tekrar eder. (Bkz. Şekil 1)
Metil metakrilat birkaç yolla oluşturulabilir. Genel bir yol aseton reaksiyona sokmak [CH 3 COCH 3 ] aseton siyanhidrini [(CH üretmek üzere sodyum siyanür [NaCN] ile 3 ) 2 C (OH) CN]. Sonra da bu, metil alkol [CH ile reaksiyona sokulur 3 metil metakrilat üretmek üzere OH].

Metil akrilat [CH gibi diğer benzer monomerler 2 = CHCOOCH,] ve akrilonitril [CH 2 = CHCN] farklı akrilik plastiklerin oluşturulması için metil metakrilat ile birleştirilebilir. (Bkz. Şekil 2) İki veya daha fazla monomer bir araya getirildiğinde, sonuç bir kopolimer olarak bilinir. Metil metakrilatta olduğu gibi, bu monomerlerin her ikisi de, diğer moleküllerin karbon atomlarıyla bağlantı kurmak için polimerizasyon sırasında parçalanan orta karbon atomları üzerinde çift bağa sahiptir. Bu diğer monomerlerin oranının kontrol edilmesi, sonuçtaki plastikte esneklik ve diğer özelliklerde değişiklikler meydana getirir.

Üretim Süreci
Akrilik plastik polimerler, metil metakrilat gibi bir monomerin bir katalizör ile reaksiyona sokulması suretiyle oluşturulur. Tipik bir katalizör organik bir peroksit olabilir . Katalizör reaksiyonu başlatır ve devam etmesini sağlamak için içine girer, fakat sonuçtaki polimerin bir parçası olmaz.

Akrilik plastikler üç şekilde bulunur: yassı levhalar, uzun şekiller (çubuklar ve borular) ve kalıp tozu. Kalıplama tozları bazen reaksiyonun bir su ve katalizör çözeltisi içinde süspanse edilen monomerin küçük damlacıkları arasında gerçekleştiği süspansiyon polimerizasyonu olarak bilinen bir işlemle yapılır. Bu, kalıplama veya ekstrüzyon için uygun sıkı bir şekilde kontrol edilen moleküler ağırlığa sahip polimer taneleri ile sonuçlanır.

Akrilik plastik levhalar, toplu polimerizasyon olarak bilinen bir işlemle oluşturulur. Bu işlemde, monomer ve katalizör, reaksiyonun gerçekleştiği bir kalıba dökülür. İki toplu polimerizasyon yöntemi kullanılabilir: toplu hücre veya sürekli. Toplu hücre, en yaygın olanıdır çünkü basittir ve 0.06 ila 6.0 inç (0.16-15 cm) arasındaki kalınlıktaki akrilik levhaları ve 3 fit (0.9 m) ila birkaç yüz fit arasındaki genişlikleri akrilik tabakalar yapmak için kolayca uyarlanır. Toplu hücre yöntemi ayrıca çubuklar ve tüpler oluşturmak için kullanılabilir. Sürekli yöntem daha hızlıdır ve daha az emek gerektirir. Toplu hücre yöntemiyle üretilenlerden daha ince kalınlıkta ve daha küçük genişlikli tabakalar yapmak için kullanılır.

Tipik olarak şeffaf polimetil metakrilik (PMMA) tabakaları üretmek için kullanılan toplu hücre ve sürekli yığın polimerizasyon işlemlerini tarif edeceğiz.

Toplu hücre yığın polimerizasyonu, akrilik plastik levhalar yapmanın en yaygın yoludur, çünkü 0.06 ila 6 inç arasındaki kalınlıktaki tabakaları yapmak için basit ve kolay uyarlanmıştır.

Toplu hücre kütle polimerizasyonu
1-Tabakaların üretilmesi için kalıp, esnek bir “pencere çerçevesi” ara parçasıyla ayrılan iki cilalanmış cam levhadan birleştirilir. Aralayıcı, cam plakaların yüzeyinin dış çevresi boyunca oturur ve plakalar arasında kapalı bir boşluk oluşturur. Ara parçanın esnek olması, reaksiyon bireysel moleküllerden bağlantılı polimerlere geçerken malzemenin hacim büzülmesini telafi etmek için polimerizasyon işlemi sırasında kalıp boşluğunun büzülmesini sağlar. Bazı üretim uygulamalarında cam yerine parlatılmış metal plakalar kullanılır. Birkaç plaka üst üste istiflenebilir, bir plakanın üst yüzeyi bir sonraki daha yüksek kalıp boşluğunun alt yüzeyi olur.
2-Her bir kalıp boşluğunun açık bir kısmı, önceden ölçülmüş bir metil metakrilat monomer ve katalizör sıvı şurubu ile doldurulur. Bazı durumlarda, bir metil metakrilat prepolimeri de eklenir. Bir ön-polimer, polimerizasyon işlemine daha da yardımcı olmak için kullanılan kısmen oluşturulmuş polimer zincirlerine sahip bir malzemedir. Sıvı şurubu doldurmak için kalıp boşluğu boyunca akar.
3-Kalıp daha sonra kapatılır ve katalizörün reaksiyona başlamasına yardımcı olmak için ısı uygulanabilir.
4-Reaksiyon ilerledikçe, kendi başına önemli miktarda ısı üretebilir. Bu ısı hava fırınlarında veya kalıpları bir su banyosuna yerleştirerek havalandırılır. Monomer çözeltisinin ilave buharlaştırılması olmadan uygun sertleşme süresinin sağlanması için programlanmış bir sıcaklık döngüsü izlenir. Bu aynı zamanda baloncukların oluşmasını da önler. Daha ince tabakalar 10 ila 12 saat içinde sertleşebilir, ancak daha kalın tabakalar birkaç gün sürebilir.
5-Plastik kürlendiğinde kalıplar soğutulur ve açılır. Cam veya metal plakalar temizlenir ve bir sonraki parti için tekrar birleştirilir.
6- Plastik tabakalar, malzemede bükülme veya başka boyutsal dengesizliklere neden olabilecek kalıntı gerilmeleri azaltmak için birkaç saat 284-302 ° F (140-150 ° C) sıcaklığa ısıtılarak kullanılır veya tavlanır.
7- Herhangi bir fazla malzeme veya flaş kenarlardan kesilir ve taşıma ve nakliye sırasında korunmak için bitmiş levhaların yüzeyine maskeleme kağıdı veya plastik film uygulanır. Kağıt veya film genellikle malzemenin markası, boyutu ve kullanım talimatlarıyla işaretlenmiştir. Geçerli güvenlik veya bina kodu standartlarına uygunluk da belirtilmiştir.


Sürekli dökme polimerizasyon
1-Sürekli işlem, toplu hücre işlemine benzer, ancak tabakalar daha ince ve daha küçük olduğundan işlem süreleri çok daha kısadır. Monomer ve katalizör şurubu, birbiri üzerine paralel uzanan bir dizi yatay paslanmaz çelik kayışın bir ucuna sokulur. Kayışlar arasındaki mesafe, oluşturulacak tabakanın kalınlığını belirler.

2-Kayışlar, reaksiyona giren monomer ve katalizör şurupunu aralarında tutar ve malzemeyi sertleştirmek için programlanmış bir sıcaklık döngüsüne göre bir dizi ısıtma ve soğutma bölgesinde ilerler.
3- Elektrikli ısıtıcılar veya sıcak hava daha sonra kayışların ucundan çıkan materyali tavlayabilir.
4- Yaprak boyutuna kesilir ve maskeleme kağıdı veya plastik film uygulanır.


Kalite kontrol
Akrilik plastikler yapan kimyasalların depolanması, işlenmesi ve işlenmesi, malzemenin kirlenmesini veya güvenli olmayan kimyasal reaksiyonları önlemek için kontrollü çevre koşulları altında yapılır. Sıcaklığın kontrolü, polimerizasyon işlemi için özellikle kritiktir. Monomerin ve katalizörün başlangıç ​​sıcaklıkları bile kalıba eklenmeden önce kontrol edilir. Tüm işlem boyunca, reaksiyona giren malzemenin sıcaklığı izlenir ve ısıtma ve soğutma çevrimlerinin uygun sıcaklık ve süre olmasını sağlamak için kontrol edilir.

Bitmiş akrilik malzeme örnekleri ayrıca fiziksel, optik ve kimyasal özellikleri doğrulamak için periyodik laboratuvar analizi yapılır.

Zehirli Malzemeler, Güvenlikle İlgili Hususlar ve
Geri Dönüşüm

Akrilik plastik üretimi, dikkatli saklama, kullanım ve atma gerektiren yüksek oranda toksik maddeler içermektedir. Polimerizasyon işlemi, uygun şekilde izlenmemesi halinde patlamaya neden olabilir. Aynı zamanda toksik dumanlar çıkarır. Son mevzuat, polimerizasyon işleminin kapalı bir ortamda yapılmasını ve atmosfere boşaltılmadan önce dumanların temizlenmesini, yakalanmasını veya başka şekilde nötralize edilmesini gerektirir.

Akrilik plastik kolayca geri dönüştürülemez. Geri dönüştürülmüş plastikler arasında bir grup 7 plastik olarak kabul edilir ve çoğu toplulukta geri dönüşüm için toplanmaz. Çok fazla gerilme, çatlama veya çatlama olmadıklarında büyük parçalar başka faydalı nesnelere dönüştürülebilir, ancak bu akrilik plastik atıkların sadece çok küçük bir kısmını oluşturur. Bir çöplükte, diğer birçok plastik gibi, akrilik plastikler kolayca biyolojik olarak parçalanamazlar. Bazı akrilik plastikler son derece yanıcıdır ve yanma kaynaklarından korunmalıdır.

Gelecek
Akrilik plastik tüketimindeki ortalama yıllık artış yaklaşık% 10 olmuştur. Gelecekteki yıllık büyüme oranının% 5 olduğu tahmin edilmektedir. Akrilik plastiklerin günümüzde kullanılan en eski plastik malzemelerden biri olmasına rağmen, yine de birçok uygulama için tercih edilen malzeme yapan dış mekanlara karşı optik netlik ve dirençle aynı avantajları vardır.

Kaynak
Kitaplar

Baird, Ronald J. ve David T. Baird. Endüstriyel Plastikler Goodheart-Willcox Şirketi, 1986.

Cowie, JMG Polimerleri: Modern Malzemelerin Kimyası ve Fiziği. Chapman ve Hail, 1991.

Polimer Bilimi ve Mühendisliği Ansiklopedisi, Cilt 1. John Wiley & Sons, 1985.

Rosato, Dominick V. Plastik Ansiklopedi ve Sözlük. Hanser Yayınları, 1993.

Seymour, Raymond B. Mühendislik Polimer Kaynak Kitabı. McGraw-Hill, 1990.

Smith, Edward H., ed. Makine Mühendisinin Referans Kitabı. Otomotiv Mühendisleri Derneği, 1994.

  • Evelyn S. Dorman /

Chris Cavette

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here