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聚甲基丙烯酸甲酯PMMA塑料的性能、加工及应用
以丙烯酸及其酯类聚合所得到的聚合物统称丙烯酸类树酯，相应的塑料统称聚丙烯酸类塑料，其中以聚甲基丙烯酯甲酯应用最广泛。聚甲基丙烯酸甲酯缩写代号为 PMMA，俗称有机玻璃，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。



图1 ZXHP-0021真空热压键合机（PMMA微流控芯片热压封合设备）
一、PMMA的性能
聚甲基丙烯酸甲酯是刚性硬质无色透明材料，密度为 1.18-1.19g/CM3，折射率较小，约1.49，透光率达 92%，雾度不大于 2%，是优质有机透明材料。
1. PMMA的力学性能
聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的综合力学性能，在通用塑料中居前列，拉伸、弯曲、压缩等强度均高于聚烯烃，也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等，冲击韧性较差，但也稍优于聚苯乙烯。浇注的本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯板材（例如航空用有机玻璃板材）拉伸、弯曲、压缩等力学性能更高一些，可以达到聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料的水平。
一般而言，聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸强度可达到 50-77MPa 水平，弯曲强度可达到 90-130MPa，这些性能数据的上限已达到甚至超过某些工程塑料。其断裂伸长率仅 2%-3% ，故力学性能特征基本上属于硬而脆的塑料，且具有缺口敏感性，在应力下易开裂，但断裂时断口不像聚苯乙烯和普通无机玻璃那样尖锐参差不齐。40℃ 是一个二级转变温度，相当于侧甲基开始运动的温度，超过 40℃，该材料的韧性，延展性有所改善。聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低，容易擦伤。
聚甲基丙烯酸甲酯的强度与应力作用时间有关，随作用时间增加，强度下降。经拉伸取向后的聚甲基丙烯酸甲酯（定向有机玻璃）的力学性能有明显提高，缺口敏感性也得到改善。聚甲基丙烯酸甲酯的耐热性并不高，它的玻璃化温度虽然达到 104℃，但最高连续使用温度却随工作条件不同在 65℃-95℃之间改变，热变形温度约为 96℃（1.18MPa），维卡软化点约113℃。可以用单体与甲基丙烯酸丙烯酯或双酯基丙烯酸乙二醇酯共聚的方法提高耐热性。聚甲基丙烯酸甲酯的耐寒性也较差，脆化温度约 9.2℃。聚甲基丙烯酸甲酯的热稳定性属于中等，优于聚氯乙烯和聚甲醛，但不及聚烯烃和聚苯乙烯，热分解温度略高于 270℃，其流动温度约为 160℃，故尚有较宽的熔融加工温度范围。聚甲基丙烯酸甲酯的热导率和比热容在塑料中都属于中等水平，分别为 0.19W/CM.K 和 1464J/Kg.K
2. PMMA的电性能
聚甲基丙烯酸甲酯由于主链侧位含有极性的甲酯基，电性能不及聚烯烃和聚苯乙烯等非极性塑料。甲酯基的极性并不太大，聚甲基丙烯酸甲酯仍具有良好的介电和电绝缘性能。值得指出的是，聚甲基丙烯酸甲酯乃至整个丙烯酸类塑料，都具有优异的抗电弧性，在电弧作用下，表面不会产生碳化的导电通路和电弧径迹现象。20℃是一个二级转变温度，相应于侧甲酯基开始运动的温度，低于 20℃，侧甲酯基处于冻结状态，材料的电性能比处于 20℃以上时会有所提高。
3. PMMA的耐化学试剂及耐溶剂性
聚甲基丙烯酸甲酯可耐较稀的无机酸，但浓的无机酸可使它侵蚀，可耐碱类，但温热的氢氧化钠、氢氧化钾可使它浸蚀，可耐盐类和油脂类，耐脂肪烃类，不溶于水、甲醇、甘油等，但可吸收醇类溶胀，并产生应力开裂，不耐酮类、氯代烃和芳烃。它的溶解度参数约为18.8(J/CM3)1/2 ，在许多氯代烃和芳烃中可以溶解，如二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、甲苯等，乙酸乙烯和丙酮也可以使它溶解。聚甲基丙烯酸甲酯对臭氧和二氧化硫等气体具有良好的抵抗能力。
4. PMMA的耐侯性
聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的耐大气老化性，其试样经 4 年自然老化试验，重量变化，拉伸强度、透光率略有下降，色泽略有泛黄，抗银纹性下降较明显，冲击强度还略有提高，其它物理性能几乎未变化。
5. PMMA的燃烧性
聚甲基丙烯酸甲酯很容易燃烧，有限氧指数仅 17.3。


图2 中芯启恒PMMA微流控芯片定制加工
二、PMMA的聚甲基丙烯酸甲酯的应用
聚甲基丙烯酸甲酯作为性能优异的透明材料广泛应用在以下各方面：
1．灯具、照明器材，例如各种家用灯具、荧光灯罩、汽车尾灯、信号灯、路标。
2．光学玻璃，例如制造各种透镜、反射镜、棱镜、电视机荧屏、菲涅耳透镜、相机透光零。
3．制备各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘。
4．制备光导纤维。
5．商品广告橱窗、广告牌。
6．飞机座舱玻璃、飞机和汽车的防弹玻璃（需带有中间夹层材料）。
7．各种医用、军用、建筑用玻璃。
8．在微流控芯片领域，用于加工PMMA材质的微流控芯片。
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