PMMA(Polymethylmethacrylate)
1. '폴리메틸메타크릴레이트'
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA,polymethylmethacrylate)는 메타크릴수지라고도 하며, 가장 중요한 열가소성 플라스틱의 하나이다. 특히 메틸메타크릴레이트의 중합물은 딱딱하고 광학적으로 투명하기 대문에 항공기의 풍방유리로서 사용되어 왔다.
메타크릴수지의 모노머인 메틸메타크릴레이트의
공업적제조방법으로는 현재 아세톤시안히드린법이 채용되고 있으며, 연속법으로의 개량도 연구되고 있다. 고급일킬에스테르는 메틸에스테르와의
에스테르교환으로 제조된다. 아세톤시안히드린법 이외의 제조방법으로는 이소부틸렌의 공기에 의한 접촉산화법이 연구되고 있으나, 아직 공업화되지
않았다.
2. 이소부틸렌의 질산에 의한 산화(Escambia법), 이소부틸렌의 암모산화(ammoxidation)로 얻어지는 메타크릴로니트릴의 가수분해, 프로피온산과 포름알데히드의 축합 등에 의한 방법이 연구되고 있다. 아세톤시안히드린법은 아세톤과 시안화수소산으로부터 제조하며, 아세톤은 석유화학에 서 페놀을 제조할 때 부산물로써 다량 생산되고 있다.
이소부틸렌의 질산산화법은 이소부틸렌을 질상으로 산화시켜 메타크릴산으로하고 메탄올을 에스테르화하여 제조하는 방법이다.(Escambia프로세스라고도 함.) 모노머는 액체로서 정제하기 쉽고 취급이 용이하므로 학문적 연구에 잘 사용되고 있으며, 공업적인 중합법으로는 라다칼중합으로 괴상중합, 현탁중합, 유화중합등이 사용되고 있다.
3. 저온에서 부틸리듐과 같은 알킬알카리를 촉매로하여
음이온중합으로 하면, 이소탁틱구조의 폴리머도 얻을 수 있으나, 아직 공업적으로는 이용되지 않고 있다. 소위 유기유리는 메틸메타크릴레이트를
판상으로 괴상중합시킨 것이다. 현재 공업적으로 생산되고 있는 수지판의 종류는 다양하며, 각종용도에 적합하게 설계 되고 있으나, 일반적으로는
다음과 같다.
판의두께 : 0.8 ~ 50 mm
치 수 : 표준품 1,300 X 1,100 mm, 최대치수 2,700 X 2,400 mm
색 조 : 무색, 투명착색품, 반투명착색품, 불투명착색품
메타크릴수지판은 다음과 같은 공정으로 제조된다. 모노머에 0.5 ~0.01%정도의 촉매(과산화벤조일)를 가하여 가열중합하여, 중합율 약 5~30%의 점조한 시상의 폴리머를 만든다. 이때 생성된 폴리머는 미반응 모노머에 용해되어 있다. 이것을 금형에 주입하고 더욱 가온하여 중합을 계속하면, 전체가 중합하여, 판유리로 된다.
성형재료는 보통 축매 중합법으로 제조된다. 촉매모체로서 물을 사용하며, 안정제, 모노머, 촉매등의 첨가제를 가하여, 교반하면서 가열한다. 안정제로는 불활성인 분말고체 혹은 수용성유기고분자화합물이 사용되나, 일반적으로 메타크릴산유도체를 사용하는 것이 좋다.
이밖에 여러특성을 부여하여 품질을 개량하기 위해서 중합성 모노머 혹은 가소제를 가하고 때로는 연쇄이동제를 사용하며, 내열분해성을 향상시키기 위하여, 여러 첨가물을 가한다. 중합이 처음에는 서서히 진행되나, 중합율이 30~40%에 달하면, 소위 겔효과로서 급격히 중합이 진행하며, 그에 따라 급격한 발열이 일어나 수분내에 중합이 완결하여, 발열이 정지한다.
무색의 수지는 수년간 옥외에 방치하여도, 변색되지 않고, 무기 유리에 비하여 자외선투과율은 현저하게 크며, 비중은 매우 작다. 그리고 전기 절연성이 우수하며, 흡수율은 매우 작다.
판의두께 : 0.8 ~ 50 mm
치 수 : 표준품 1,300 X 1,100 mm, 최대치수 2,700 X 2,400 mm
색 조 : 무색, 투명착색품, 반투명착색품, 불투명착색품
메타크릴수지판은 다음과 같은 공정으로 제조된다. 모노머에 0.5 ~0.01%정도의 촉매(과산화벤조일)를 가하여 가열중합하여, 중합율 약 5~30%의 점조한 시상의 폴리머를 만든다. 이때 생성된 폴리머는 미반응 모노머에 용해되어 있다. 이것을 금형에 주입하고 더욱 가온하여 중합을 계속하면, 전체가 중합하여, 판유리로 된다.
이때의 중합속도는 초기에는 매우 완만하지만 어느
일정한계를 넘으면, 중합속도는 급격히 증가하여, 발열이 동반되는 급격한 반응으로 이행한다. 그러므로 중합의 초기단게에서는 될 수 있는한 고온에서
중합을 촉진하고 급격한 반응으로 이행할 때에는 가열온도를 내려 안전하게 진행시키는 방법이 취해지고 있다.
성형재료는 보통 축매 중합법으로 제조된다. 촉매모체로서 물을 사용하며, 안정제, 모노머, 촉매등의 첨가제를 가하여, 교반하면서 가열한다. 안정제로는 불활성인 분말고체 혹은 수용성유기고분자화합물이 사용되나, 일반적으로 메타크릴산유도체를 사용하는 것이 좋다.
이밖에 여러특성을 부여하여 품질을 개량하기 위해서 중합성 모노머 혹은 가소제를 가하고 때로는 연쇄이동제를 사용하며, 내열분해성을 향상시키기 위하여, 여러 첨가물을 가한다. 중합이 처음에는 서서히 진행되나, 중합율이 30~40%에 달하면, 소위 겔효과로서 급격히 중합이 진행하며, 그에 따라 급격한 발열이 일어나 수분내에 중합이 완결하여, 발열이 정지한다.
일반적으로 가압성형용 및 의과용재료의 중합도는 비교적
높은 것이 요구되므로 중합 속도를 느리게 하며, 사출성형용으로는 낮은 주합도의 것이 요구되므로 급격히 중합시킨다.
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA,polymethylmethacrylate)는 많은 플라스틱 중에서도 내후성 및 광학적성질, 특히 투명성이 대단히
우수하다.
무색의 수지는 수년간 옥외에 방치하여도, 변색되지 않고, 무기 유리에 비하여 자외선투과율은 현저하게 크며, 비중은 매우 작다. 그리고 전기 절연성이 우수하며, 흡수율은 매우 작다.
내약품성에 대해서는 황산, 염산, 잘산, 가성소오다,
가성칼리등과 같은 무기 약품에는 실온에서 강한 저항성을 가지고 있으며, 가교결합을 하고 있지않은 일반용 수지는 아세톤, 클로로포름등과 같은
유기용매에 잘 녹는다.
이 수지의 최대 결함은 제조가격이 비싸다는 것과
무기유리에 비하여, 표면의 경도가 작다는 점이다. 그리고 이수지의 열변형온도는 66~99도 범위로 보통의 온도에서는 충분히 견디며, 20도
이상의 온도로 가열하면, 수지는 분해중합을 일으켜 모노머로 분해한다. 난연화의 연구가 공업적으로 성공하여, 외국에서는 자기소화성이 있는 수지판이
시판되고 있다.
4. 메타크릴수지는 이상과 같은 특성을 이용하여,
유기유리, 조명기구, 광학렌즈, 건축자재. 간판, 표식판, 의치등에 널리 이용되고 있다.
