Đối với một đồ vật có tên kỹ thuật của các vật liệu rắn trong suốt được làm từ các polyme hữu cơ như polyacrylat, polystyren và polycacbonat và từ các chất đồng trùng hợp của vinyl clorua với metyl metacrylat. Trong công nghiệp, “thủy tinh hữu cơ” thường được sử dụng phổ biến.
Mục lục bài viết
1. Thủy tinh hữu cơ là gì?
Poly (metyl metacrylat) (PMMA) thuộc nhóm vật liệu được gọi là nhựa kỹ thuật. Nó là một loại nhựa nhiệt dẻo trong suốt. PMMA còn được gọi là acrylic, acrylic glass, perspex, hoặc plexiglass, cũng như các tên thương mại và thương hiệu Crylux, Plexiglas, Acrylite, Astariglas, Lucite, Perclax và Perspex, cùng một số loại khác (xem bên dưới). Loại nhựa này thường được sử dụng ở dạng tấm như một chất thay thế nhẹ hoặc chống vỡ cho thủy tinh. Nó cũng có thể được sử dụng như một loại nhựa đúc, mực và chất phủ, và cho nhiều mục đích khác.
Thủy tinh hữu cơ bao gồm các chuỗi cacbon-cacbon bị quấn vào nhau đến mức làm nguội nhanh quá trình tan chảy sẽ ngăn cản sự định hướng lại thành các vùng tinh thể. Những cấu trúc này gần giống với cấu trúc của lưu huỳnh và selen trong thủy tinh thể, cũng bao gồm các chuỗi chằng chịt. Các chuỗi trong kính hữu cơ cũng có thể được liên kết chéo, giống như chúng ở trong kính chalcogenide, với những thay đổi do đó về tính chất của chúng. Ví dụ, tăng mức độ liên kết chéo, làm tăng độ nhớt của chất nóng chảy và nhiệt độ biến đổi thủy tinh.
Nhìn chung, các đặc tính của thủy tinh hữu cơ song hành chặt chẽ với các đặc tính của thủy tinh vô cơ với cấu trúc dựa trên chuỗi, bao gồm khả năng sản xuất vật liệu có đặc tính định hướng bằng cách áp dụng ứng suất trong quá trình tạo hình. Các vùng nhỏ của chuỗi định hướng thường tồn tại trong thủy tinh hữu cơ, do đó nhiều vật liệu trong số này thực sự giống gốm thủy tinh có độ kết tinh thấp. Xử lý nhiệt thích hợp có thể làm tăng độ kết tinh của nhiều loại kính này. Tính chất của các vật liệu kết tinh một phần cũng theo xu hướng tương tự với độ kết tinh ngày càng tăng như quan sát thấy đối với gốm thủy tinh vô cơ.
Mặc dù không phải là một loại thủy tinh làm từ silica quen thuộc, nhưng chất này, giống như nhiều chất dẻo nhiệt khác, về mặt kỹ thuật thường được phân loại là một loại thủy tinh, ở chỗ nó là một chất thủy tinh không kết tinh — do đó, nó thường được gọi tên trong lịch sử là thủy tinh acrylic. Về mặt hóa học, nó là polyme tổng hợp của metyl metacrylat. Nó được phát triển vào năm 1928 trong một số phòng thí nghiệm khác nhau bởi nhiều nhà hóa học, chẳng hạn như William Chalmers, Otto Röhm và Walter Bauer, và được đưa ra thị trường lần đầu tiên vào năm 1933 bởi German Röhm & Haas AG (tính đến tháng 1 năm 2019, một phần của Evonik Industries) và đối tác của nó và là công ty liên kết cũ của Hoa Kỳ là Rohm and Haas Company dưới nhãn hiệu Plexiglas.
Thủy tinh hữu cơ có tên trong tiếng Anh là: “Organic glass”.
Còn được gọi với cái tên khác là thủy tinh plexiglas, nhựa acrylic hoặc thủy tinh acrylic. Đây là một loại thủy tinh về mặt hóa học có tên là Poly Metyl Metacrylat (viết tắt là PMMA), công thức hóa học đầy đủ là <ch2=c(ch3)cooch3>.</ch2=c(ch3)cooch3>
2. Cấu tạo của Thủy tinh hữu cơ:
PMMA là một vật liệu bền, cứng và nhẹ. Nó có khối lượng riêng từ 1,17–1,20 g / cm3, nhỏ hơn một nửa so với thủy tinh. Nó cũng có độ bền va đập tốt, cao hơn cả thủy tinh và polystyrene; tuy nhiên, độ bền va đập của PMMA vẫn thấp hơn đáng kể so với polycarbonate và một số polyme được thiết kế. PMMA bốc cháy ở 460 ° C (860 ° F) và cháy, tạo thành carbon dioxide, nước, carbon monoxide và các hợp chất trọng lượng phân tử thấp, bao gồm cả formaldehyde.
PMMA truyền tới 92% ánh sáng nhìn thấy (độ dày 3 mm) và phản xạ khoảng 4% từ mỗi bề mặt của nó do chỉ số khúc xạ của nó (1.4905 ở 589.3 nm). Nó lọc tia cực tím (UV) ở bước sóng dưới 300 nm (tương tự như kính cửa sổ thông thường). Một số nhà sản xuất thêm lớp phủ hoặc chất phụ gia vào PMMA để cải thiện khả năng hấp thụ trong phạm vi 300-400 nm.
PMMA truyền ánh sáng hồng ngoại có bước sóng lên đến 2.800 nm và chặn tia hồng ngoại có bước sóng dài hơn lên đến 25.000 nm. Các loại PMMA có màu cho phép các bước sóng IR cụ thể đi qua trong khi chặn ánh sáng nhìn thấy (ví dụ: đối với các ứng dụng điều khiển từ xa hoặc cảm biến nhiệt). PMMA trương nở và hòa tan trong nhiều dung môi hữu cơ; nó cũng có khả năng chống chịu kém với nhiều loại hóa chất khác do có các nhóm este dễ bị thủy phân. Tuy nhiên, tính ổn định với môi trường của nó vượt trội hơn hầu hết các loại nhựa khác như polystyrene và polyethylene, và do đó nó thường là vật liệu được lựa chọn cho các ứng dụng ngoài trời.
PMMA có tỷ lệ hấp thụ nước tối đa là 0,3–0,4% trọng lượng. Độ bền kéo giảm khi độ hút nước tăng lên. Hệ số giãn nở nhiệt của nó tương đối cao ở (5–10) × 10−5 ° C − 1
3. Đặc điểm nổi bật của Thủy tinh hữu cơ:
PMMA là một giải pháp thay thế kinh tế cho polycarbonate (PC) khi độ bền kéo, độ bền uốn, độ trong suốt, khả năng đánh bóng và khả năng chịu tia cực tím quan trọng hơn độ bền va đập, độ bền hóa học và khả năng chịu nhiệt.
– Có tính chất bền với nước, ancol, bazo, xăng và các loại axit
– Độ cứng bề mặt gần như bằng vật liệu nhôm
– Khả năng truyền ánh sáng qua rất cao, có thể lên đến 92%
– Dễ bị hòa tan trong xeton, benzen và este.
– Phân tử khối của vật liệu thủy tinh acrylic – plexiglas khá lớn (tới 5.106).
– Độ bền cơ học cao hơn thủy tinh silicat gấp 10 lần.
– Dễ pha màu, dễ đun nóng và dễ dàng tạo dáng khi ở nhiệt độ cao
– Khả năng chống tia cực tím cực tốt, dẫn truyền một phần tia hồng ngoại.
Ngoài ra, PMMA không chứa các tiểu đơn vị bisphenol-A có khả năng gây hại được tìm thấy trong polycarbonate và là lựa chọn tốt hơn nhiều để cắt bằng laser.
Nó thường được ưa chuộng vì đặc tính vừa phải, dễ dàng xử lý và gia công, giá thành rẻ. PMMA không biến tính hoạt động theo cách giòn khi chịu tải, đặc biệt là dưới lực tác động và dễ bị trầy xước hơn thủy tinh vô cơ thông thường, nhưng PMMA đã sửa đổi đôi khi có thể đạt được độ chống xước và va đập cao.
Trong suốt và bền, PMMA là một vật liệu linh hoạt và đã được sử dụng trong nhiều lĩnh vực và ứng dụng như đèn chiếu hậu và cụm công cụ cho xe cộ, thiết bị và thấu kính cho kính. PMMA ở dạng tấm dùng để chống vỡ các tấm chống vỡ cho cửa sổ tòa nhà, cửa sổ trần, hàng rào an ninh chống đạn, bảng hiệu & màn hình, thiết bị vệ sinh (bồn tắm), màn hình LCD, đồ nội thất và nhiều ứng dụng khác. Nó cũng được sử dụng để phủ polyme dựa trên MMA mang lại sự ổn định vượt trội trước các điều kiện môi trường với việc giảm phát thải VOC. Các polyme methacrylate được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng y tế và nha khoa, nơi độ tinh khiết và độ ổn định là rất quan trọng đối với hiệu suất.
4. Cách bảo quản Thủy tinh hữu cơ:
PMMA có thể được kết hợp bằng cách sử dụng xi măng cyanoacrylate (thường được gọi là superglue), với nhiệt (hàn) hoặc bằng cách sử dụng dung môi clo hóa như dichloromethane hoặc trichloromethane (chloroform) để hòa tan nhựa tại mối nối, sau đó hợp nhất và đóng rắn, tạo thành một mối hàn gần như vô hình. Có thể dễ dàng loại bỏ các vết xước bằng cách đánh bóng hoặc bằng cách nung nóng bề mặt vật liệu. Cắt laser có thể được sử dụng để tạo thành các thiết kế phức tạp từ các tấm PMMA.
PMMA hóa hơi thành các hợp chất khí (bao gồm cả các monome của nó) khi cắt bằng laser, do đó, một vết cắt rất sạch sẽ được thực hiện và việc cắt được thực hiện rất dễ dàng. Tuy nhiên, kỹ thuật cắt laser xung tạo ra ứng suất bên trong cao dọc theo mép cắt, khi tiếp xúc với dung môi tạo ra hiện tượng “căng thẳng” không mong muốn ở mép cắt và sâu vài mm. Ngay cả chất tẩy rửa kính gốc amoni và hầu hết mọi thứ thiếu xà phòng và nước cũng tạo ra những vết nứt không mong muốn tương tự, đôi khi trên toàn bộ bề mặt của các bộ phận bị cắt, ở khoảng cách rất xa so với mép bị căng. Do đó, ủ tấm / bộ phận PMMA là bước xử lý sau bắt buộc khi có ý định liên kết hóa học các bộ phận bằng sợi laze với nhau.
– Không để các loại đồ dùng bằng thủy tinh tiếp xúc với nhiệt độ cao trong tình trạng không sử dụng, không đựng đồ ăn.
– Không đặt sản phẩm thủy tinh trong môi trường có độ ẩm cao bởi có thể khiến chúng bị mờ đục làm mất đi vẻ đẹp sang trọng vốn có.
– Sau khi rửa các loại chén hay ly thủy tinh bằng nước rửa chén, tốt hơn là bạn nên ngâm chúng vào dung dịch nước ấm pha giấm hoặc nước ấm pha cốt chanh, sau đó rửa sạch và lau lại bằng khăn mềm để tăng độ bóng sáng cho sản phẩm.
– Hạn chế xếp chồng các đồ thủy tinh lên nhau vì có thể va chạm gây bể vỡ hoặc trầy xước. Cách tốt nhất khi phải chồng các đồ thủy tinh là bạn nên đặt miếng lót xốp giữa các sản phẩm để hạn chế sự ma sát, va chạm.
– Không nên rửa đồ dùng thủy tinh bằng các miếng cọ rửa sắt nhọn. Vì bề mặt thủy tinh bóng nhẵn nhưng có thể bị trầy xước bởi các vật nhọn cứng. Điều này khiến đồ thủy tinh mất thẩm mỹ, dễ vỡ hơn trong quá trình sử dụng.
– Với những đồ thủy tinh bị bám bẩn hoặc ố vàng, bạn có thể sử dụng tới các nguyên liệu có sẵn như muối, soda baking hoặc bã cà phê để làm sạch.
Trong phần lớn các ứng dụng, nó sẽ không bị vỡ. Đúng hơn, nó vỡ ra thành những mảnh lớn xỉn màu. Vì PMMA mềm hơn và dễ bị trầy xước hơn thủy tinh, nên các lớp phủ chống xước thường được thêm vào các tấm PMMA để bảo vệ nó (cũng như các chức năng khác có thể có).
