Polimetilmetacrilato

Polimetilmetacrilato)
Provetta di bromo incorporata in un cubo di plexiglass.
Identificazione
N o CAS	9011-14-7
N o ECHA	100.112.313
Proprietà chimiche
Formula bruta	C 5 H 8 O 2   [Isomeri]( C 5 H 8 O 2 ) n
Massa molare	100,1158 ± 0,0052  g / mol C 59,98%, H 8,05%, O 31,96%,
Proprietà fisiche
T ° fusione	Da 130  a  140  ° C
T ° bollitura	200  ° C
Parametro di solubilità δ	18,58  MPa 1/2 ( 25  ° C ); 19,4  MPa 1/2  ; Da 18,6 a 26,2  J 1/2  cm −3/2
Massa volumica	1,188  g cm −3
Proprietà elettroniche
Costante dielettrica	3,12 ( 1  kHz , 27  ° C ) 2,76 ( 1  MHz , 27  ° C ) 2,6 ( 1  GHz , 27  ° C ) 3,80 ( 1  kHz , 80  ° C ) 2,7 ( 1  MHz , 80  ° C ) 2,6 ( 1  GHz , 80  ° C )
Proprietà ottiche
Indice di rifrazione	non20{\ displaystyle n _ {} ^ {20}} 1.49
Precauzioni
WHMIS
Prodotto non controllatoQuesto prodotto non è controllato secondo i criteri di classificazione WHMIS.
Classificazione IARC
Gruppo 3: non classificabile quanto alla sua cancerogenicità per l'uomo
Unità di SI e STP se non diversamente specificato.

Il poli (metil metacrilato) (spesso abbreviato in PMMA , inglese poli (metil metacrilato) ) è un polimero termoplastico trasparente ottenuto per poliaddizione il cui monomero è metil metacrilato (MMA). Questo polimero è meglio conosciuto con il suo primo nome commerciale di Plexiglas , un marchio registrato utilizzato nel linguaggio quotidiano come antonomasi , anche se il leader mondiale nel PMMA è Altuglas International del gruppo Arkema , con il nome commerciale Altuglas. È anche venduto con i nomi commerciali Lucite, Crystalite, Hesalite, Perspex o Nudec.

Sintesi

Si polimerizza con l'aiuto di radicali che avviano un radicale a catena polimerizzazione . Possibile anche polimerizzazione anionica, utilizzando iniziatori nucleofili di tipo carbanionico .

La polimerizzazione anionica deve avvenire in mezzo anidro; infatti, in questo tipo di reazione, non ci sono fasi di terminazione, la catena in costruzione continua ad assorbire monomeri fino ad esaurimento dello stock. È solo allora che si può far precipitare il PMMA fornendogli un protone (usando ad esempio un acido), o aggiungendovi un monomero diverso, in modo da formare copolimeri con blocchi (tipo AAABBB).

Il mezzo anidro viene quindi utilizzato per evitare che le catene di PMMA terminino troppo presto a causa di un protone, che ne abbasserebbe il grado di polimerizzazione . Anche per questo motivo la reazione avviene in atmosfera inerte (argon, diazoto).

Il solvente e l'iniziatore utilizzati definiranno la tatticità del polimero e quindi le sue proprietà fisiche.

Esistono tre principali processi di polimerizzazione:

• colando tra due lastre di vetro;
• in sospensione  ;
• in massa .

Questi ultimi due processi sono utilizzati principalmente per la produzione di lastre estruse e la fabbricazione di granuli .

Il PMMA può essere compressione, iniezione, fusione, soffiaggio ed estrusione. Le lastre e le lastre in PMMA sono facilmente termoformabili. Può essere facilmente metallizzato. Il PMMA può anche essere saldato ad ultrasuoni.

Proprietà fisiche

La sua temperatura di transizione vetrosa ( T v ) è compresa tra 46  ° C per un PMMA isotattico (i gruppi estere sono allineati sullo stesso lato della catena) e 159  ° C per un PMMA sindiotattico (i gruppi estere sono alternati attorno alla catena) . La maggioranza dei PMMA sul mercato attualmente è atattico, con T v tra 90  ° C e 105  ° C . La modifica del gruppo estereo induce anche un abbassamento di T v ( es: etile  : 65  ° C , n- butile  : 20  ° C ). Il PMMA può anche essere modificato mediante copolimerizzazione con altri monomeri come acrilati , acrilonitrili , stireni e butadieni .

Inserzione:

• trasparenza molto elevata, molto limpida dall'aspetto lucido;
• proprietà ottiche eccezionali (trasmissione della luce superiore a quella del vetro anche nel vicino UV, trasparenza, chiarezza, brillantezza). Indice di rifrazione di 1,49;
• aspetto superficiale molto liscio e brillante;
• ottima resistenza agli agenti atmosferici;
• ottima resistenza ai raggi ultravioletti e alla corrosione;
• leggerezza: densità di 1,19  g cm −3 (molto più leggero del vetro);
• coefficiente di dilatazione termica  : 70−77 × 10 −6  K −1  ;
• uso dentale: sensibile a lungo termine (diversi mesi) alla presenza di saliva (il materiale diventa fragile), clorexidina (disinfettante orale) o determinati coloranti alimentari (colorante);
• conducibilità termica a 23  ° C  : 0,17−0,19  W m −1  K −1  ;
• alto coefficiente di dissoluzione in soluzione acquosa.

Scoperta del plexiglass

Il primo acido acrilico è stato ottenuto nel 1843 e l' acido metacrilico , che ne deriva, nel 1865. La reazione tra acido metacrilico e metanolo dà l' estere metilmetacrilato. Nel 1877 il chimico tedesco Rudolph Fittig scoprì il processo per la polimerizzazione del metilmetacrilato. Il vetro acrilico è stato scoperto quasi contemporaneamente (nel 1928) in Germania ( Walter Bauer ), Regno Unito (Rowland Hill e John Crawford) e Spagna . Nel 1933 il marchio in plexiglas fu brevettato e registrato da un altro chimico tedesco, Otto Röhm . Nel 1936 Imperial Chemical Industries (allora Lucite International) iniziò la prima produzione commercialmente valida di vetro di sicurezza acrilico (marchio Perspex). Le prime lenti a contatto in plexiglass furono progettate nel 1940 da Heinrich Wöhlk per uso personale: le lenti a contatto commercializzate a quel tempo erano realizzate in vetro borosilicato tagliato e provocavano reazioni allergiche. Durante la seconda guerra mondiale, sia le forze alleate che quelle dell'Asse usarono il vetro acrilico nella fabbricazione di periscopi sottomarini e parabrezza e torrette delle mitragliatrici dei bombardieri. I piloti di aeroplani i cui occhi sono stati colpiti dagli schizzi di PMMA sono stati feriti meno gravemente rispetto ai frammenti di vetro della finestra, a causa di una compatibilità molto migliore tra il tessuto umano e il PMMA rispetto al vetro. Uno dei primi prodotti di consumo quotidiano in plexiglass è stato il rivestimento del sistema Hi-Fi SK 4 Braun del 1956.

uso

Distinguiamo:

• insegne, striscioni luminosi, segnaletica e pannelli pubblicitari;
• baldacchini per aerei leggeri, alianti, ultraleggeri;
• POS , display, incisione, arredi, arredi per negozi, decorazioni;
• parti industriali;
• accessori di sicurezza;
• palla di contatto  ;
• protesi dentarie;
• impianto in oftalmologia;
• membrane per emodializzatori…;
• fibra ottica ;
• arte (oggetti di design, scultura): la Pontiac Plexiglas Deluxe Six del 1939, altrimenti chiamata “Ghost Car” e progettata da Norman Bel Geddes , è il risultato di una collaborazione tra la General Motors e la ditta Rohm and Haas . Fu la prima vettura realizzata negli Stati Uniti ad avere una carrozzeria interamente realizzata in Plexiglas, rivelando infatti la sua struttura e le sue varie parti meccaniche. È stato esposto come oggetto promozionale nel padiglione delle autostrade e degli orizzonti della General Motors, in occasione della Fiera mondiale di New York 1939-1940 . Una seconda copia fu costruita nel 1940 per l'Esposizione del Golden Gate del 1940;
• Lenti per fotocamere economiche (usa e getta) - la polimerizzazione in massa consente di ottenere parti senza vincoli interni, avendo così un indice di rifrazione costante e isotropo;
• supporto stampa diretto con inchiostri UV per dipinti fotografici;
• strumenti musicali: alcuni modelli di batteria (Ludwig e Tamburo, tra gli altri);
• serbatoio di sigaretta elettronica.
• batteria (come la Pearl Crystal Beat, o la Ludwig Vistalite, l' iconica batteria di John Bonham )

Il PMMA ha molti vantaggi tra cui due principali: è trasparente e resistente.

Può sostituire il vetro nella produzione di finestre perché fornisce un'eccellente trasmissione della luce . Trasmette fino al 92% della luce visibile, che è più del vetro. Per la sua resistenza ai raggi ultravioletti , viene utilizzato per vetri, protezioni per piastrelle o alcuni componenti di auto (luci posteriori).

È l'unico polimero trasparente ai ultravioletti . A differenza del policarbonato , del polistirolo e di altri polimeri trasparenti, non presenta una colorazione giallastra che richiede l'aggiunta di sbiancanti ottici . Si ottiene quindi un polimero di eccezionale trasparenza.

Le superfici in PMMA mostrano un'elevata rigidità e una buona resistenza chimica. È quindi il materiale ideale per le pareti trasparenti dei grandi acquari.

Il PMMA è abbastanza fragile e brucia facilmente. Questo polimero richiede anche la tempra ( ricottura ) per rilasciare le tensioni interne nel polimero. Ha una bassa resistenza ai solventi, in particolare ai carburanti. Il materiale sembra essere resistente alla benzina, metanale e acido cloridrico ma non è resistente all'acetone. Reagisce molto male al contatto con il cianoacrilato , che fa sbiancare il PMMA come se fosse stato levigato.

Il PMMA ha una resistenza all'abrasione piuttosto bassa. Se necessario, si preferisce il copolimero stirene-acrilonitrile (SAN), soprattutto per le parti colorate (fanali posteriori di automobili) dove la trasparenza è meno importante.

Il PMMA non può essere utilizzato come schermo protettivo per macchine industriali, è necessario utilizzare il policarbonato che non presenta alcun pericolo in caso di rottura.

Raccolta differenziata

Il PMMA può essere fuso e poi rimodellato, ma è soprattutto per depolimerizzazione che può essere facilmente riciclato . Riscaldando, il PMMA restituisce il suo monomero di partenza, MMA. Questo può quindi essere riutilizzato per una nuova polimerizzazione.

In Francia, il 27 aprile 2016, i principali player del settore hanno sottoscritto un impegno di “ crescita verde ”   relativo alla realizzazione di un nuovo canale di riciclo del vetro acrilico (progetto “Reverplast”).

Commercio

Nel 2014, la Francia era un importatore di PMMA, secondo la dogana francese. Il prezzo medio all'importazione per tonnellata era di 2.100 euro.

Riferimenti

1. massa molecolare calcolata dal "  peso atomico degli elementi 2007  " su www.chem.qmul.ac.uk .
2. (in) James E. Mark, Physical Properties of Polymer Handbook , Springer,2007, 2 °  ed. , 1076  p. ( ISBN  978-0-387-69002-5 e 0-387-69002-6 , leggi online ) , p.  294.
3. (a) Leslie Howard Sperling, Introduzione alla Fisica Polymer Science , Hoboken, NJ, Wiley ,2006, 845  p. ( ISBN  978-0-471-70606-9 , leggi online ) , p.  75.
4. (a) Jozef Bicerano, Prediction of polymer properties , New York, Marcel Dekker ,2002, 3 e  ed. , 746  p. ( ISBN  0-8247-0821-0 ) , p.  196.
5. (a) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press ,2009, 90 °  ed. , 2804  p. , Rilegato ( ISBN  978-1-4200-9084-0 ).
6. (a) JG Speight e Norbert Adolph Lange, Manuale di chimica di Lange , McGraw-Hill,2005, 16 °  ed. , 1623  p. ( ISBN  0-07-143220-5 ) , p.  2.807.
7. Gruppo di lavoro IARC sulla valutazione dei rischi cancerogeni per gli esseri umani, "  Valutazioni globali di cancerogenicità per gli esseri umani, Gruppo 3: Non classificabili per quanto riguarda la loro cancerogenicità per gli esseri umani  " , su monographs.iarc.fr , IARC,16 gennaio 2009(visitato il 22 agosto 2009 ) .
8. "  Polymethyl methacrylate  " nel database delle sostanze chimiche Reptox del CSST (organizzazione del Quebec responsabile per la sicurezza e la salute sul lavoro), accesso 25 aprile 2009.
9. Nome e abbreviazione secondo EN ISO 1043-1, Plastiche - Simboli e termini abbreviati - Parte 1  : Polimeri di base e loro caratteristiche speciali .
10. "  Plexiglas  " , su cnrtl.fr (accesso 15 luglio 2019 ) .
11. Altuglas International .
12. DW van Krevelen e Klaas you Nijenhuis, Properties of Polymers , 4 th  ed. , 2009.
13. “polimetilmetacrilato (PMMA, acrilica)” , su goodfellow.com .
14. "  Unternehmen - Historie  " , su Wöhlk Contactlinsen GmbH (consultato il 26 marzo 2018 ) .
15. Schwarcz, Joe, The Right Chemistry: 108 Enlightening, Nutritious, Health-Conscious and Occasionally Bizarre Inquiries into the Science of Daily Life , Doubleday Canada,6 novembre 2012, 272  p. ( ISBN  978-0-385-67160-6 , leggi online ) , p.  226.
16. (in) Robert Tate, "  Looking Back at the Pontiac Ghost Car  " su motorcities.org ,27 agosto 2017(accesso 10 febbraio 2020 ) .
17. "  Plexi, luce e profondità  " , su paragonsquare.com , Paragon Square .
18. " i primi impegni per la crescita verde  " , Ministero dell'Ambiente, dell'Energia e del Mare,10 maggio 2016(visitato il 29 agosto 2016 ) .
19. "  Impegno per la crescita verde relativo alla creazione di un nuovo canale di riciclaggio del vetro acrilico (progetto Reverplast)  " [PDF] , Ministero dell'Ambiente, dell'Energia e del Mare,27 aprile 2016(visitato il 29 agosto 2016 ) .
20. "  Indicator of import / export trade  " , sulla Direzione generale delle dogane (indicare CN8 = 39061000) (accesso 7 agosto 2015 ) .

Vedi anche