Propriedades do Acrílico

O Acrílico ou polimetil-metacrilato (PMMA) é um material termoplástico rígido e transparente; também pode ser considerado um dos polímeros (plásticos) mais modernos e com maior qualidade do mercado, por a sua facilidade em adquirir formas, por a sua leveza e alta resistência. É também chamado de vidro acrílico.

O nome químico desse polímero sintético é poli(metil-2-metilpropenoato). O seu monómero é o éster metil propenoato de metila. Desenvolvido em 1928 em vários laboratórios, surgiu no mercado em 1933 através da empresa alemã Rohm and Haas (GmbH & Co. KG).

Um dos factores que contribuiu para a popularização do acrílico é deste ser um polímero do tipo termoplástico, com uma reciclagem viável em termos económicos. Isso porque os termofixos, diferente dos termoplásticos, só têm reciclagem possível por meios químicos a um custo altíssimo, ou seja não é economicamente viável. Portanto, ninguém recicla os termofixos.

Este termoplástico é transparente e é comummente chamado de vidro acrílico ou simplesmente acrílico. O material foi desenvolvido em 1928 em vários laboratórios e foi trazido para o mercado em 1933 por Rohm and Haas Company.

O PMMA é frequentemente utilizado como uma alternativa ao vidro, e em concorrência com o policarbonato (PC). Muitas vezes, é preferido por causa das suas propriedades moderadas, fácil manuseamento e transformação, e de baixo custo, mas comporta-se de uma maneira rígida quando pressionado, especialmente sobre força de impacto. Para produzir 1 kg de PMMA, são necessários cerca de 2 kg de petróleo. PMMA inflama a 460 ° C e queima completamente até formar apenas dióxido de carbono e água.

As suas propriedades são descritas em literatura quase sempre em comparação ao vidro, e possui as seguintes diferenças:

PMMA é menos denso; sua densidade varia de 1150 à 1190 kg/m3. Isso é menos que a metade da densidade do vidro, que varia de 2400 à 2800 kg/m3.
PMMA tem um maior ponto de impacto que o vidro e não se desfragmenta, mas pode quebrar em grandes pedaços.
PMMA é mais macio e tem menor protecção ao risco que o vidro. Isso pode ser contornado por filmes anti-risco.
PMMA é produzido e processado em temperaturas menores que o vidro: somente 240-250 °C sob pressão atmosférica.
Diferentemente do vidro, PMMA não filtra a luz ultravioleta. PMMA transmite luz UV abaixo de 300 nm. As moléculas do PMMA tem uma grande estabilidade comparada por exemplo com o policarbonato.
PMMA transmite luz na frequência do infravermelho acima de 2800 nm. IV de grande comprimento de onda, acima de 25.000 nm são bloqueadas. Fórmulas especiais de acrílicos coloridos existem para permitir a transmissão de específicos comprimentos de onda no espectro do IV, enquanto bloqueia luz visível (380 à 750 nm) para serem utilizadas por exemplo em controle remotos.

História

O primeiro ácido acrílico foi criado em 1843. O ácido metacrílico, é derivado do ácido acrílico e foi formulado em 1865. A reacção entre o ácido metacrílico e o álcool metílico, resulta no éster metacrilato de metila. Os químicos alemães Fittig e Paul descobriram em 1877 o processo de polimerização que transforma o metacrilato de metila em polimetacrilato de metilo. Em 1933 o químico alemão Otto Röhm patenteia e regista a marca Plexiglas ®. Em 1936 começa a primeira produção comercialmente viável de vidro de segurança acrílico . Durante a II Guerra Mundial o vidro acrílico foi usado nos periscópios para submarinos, em entradas dos cockpits nos aviões, pára-brisas e nas torres das armas nos aviões.

Síntese

O PMMA é comummente produzido por polimerização em emulsão, solução de polimerização e polimerização em massa. Geralmente é utilizada a iniciação via radicais (incluindo métodos de polimerização viva), mas também pode ser realizada por polimerização aniônica do PMMA .

Processamento

O PMMA termoplástico é tipicamente processado a 240-250 ° C. Todos os comuns processos de moldagem podem ser utilizados, incluindo moldagem por injecção, compressão, moldagem e extrusão. As chapas de PMMA da mais alta qualidade são produzidas por esvaziamento de células, mas neste caso, as etapas de polimerização e moldagem ocorrem simultaneamente. A resistência do material é superior à de níveis de moldagem devido à sua extremamente elevada massa molecular. Endurecimento a partir da borracha tem sido usado para aumentar a força do PMMA, devido ao seu comportamento irritadiço, em resposta a cargas aplicadas.

O PMMA pode ser colado utilizando cimento de cianoacrilato (vulgarmente conhecidos por "Supercolas"), com o calor (fusão), ou mediante a utilização de solventes, como os di- ou triclorometano por forma a dissolver o plástico nas articulações que em seguida se funde e une , formando uma quase invisível solda.

Os riscos ou arranhões podem ser facilmente removidos por polimento ou pelo aquecimento da superfície do material.

O corte a laser pode ser utilizado para formar intrincados designs a partir de chapas de PMMA. O PMMA vaporiza em compostos gasosos (incluindo os seus monómeros) após o corte a laser, por isso consegue-se um corte quase perfeito, e o corte é realizado com muita facilidade. No que a isto diz respeito, o PMMA tem uma vantagem sobre outros polímeros, como o poliestireno e o policarbonato, que exigem maiores potências laser e que originam cortes laser mais imprecisos e chamuscados.

Propriedades

PMMA:

tem uma densidade de 1,150-1,190 kg/m3. Isto é menos de metade da densidade do vidro, e semelhante à de outros plásticos.
tem um boa resistividade à força de impacto, mais elevada do que a resistência do vidro ou poliestireno, mas significativamente menor que a de policarbonato ou polímeros criados em laboratório. Na maioria das aplicações, ele não vai estilhaçar, mas sim partir-se em grandes e irregulares partes.
é mais suave e mais facilmente sujeito a riscar do que o vidro. Revestimentos resistentes aos riscos (que podem ter também outras funções) são muitas vezes adicionados às chapas de PMMA.
transmite até 98% da luz visível (por metro), e apresenta uma reflexão de ~ 4% a partir de cada uma das suas superfícies, em função do seu índice de refracção de 1,4893 a 1,4899.

Estrutura esquelética de metacrilato de metila,
o monómero que compõe o PMMA

Estrutura do polímero do PMMA

filtra os raios ultravioleta (UV) nos comprimentos de onda de luz abaixo ~ 300 nm. Alguns fabricantes adicionam revestimentos ou aditivos ao PMMA para melhorar a absorção na faixa dos 300-400 nm.
permite a passagem da luz infravermelha comprimento de onda até aos 2800 nm. IR com comprimentos de onda maiores, até os 25.000 nm, são essencialmente bloqueados. Existem formulações especiais coloridas de PMMA para permitir a passagem de específicos comprimentos de onda dos infravermelhos, enquanto bloqueia a luz visivel (para controlo remoto ou aplicações com sensores de temperatura, por exemplo).
tem excelente estabilidade ambiental, em comparação com outros plásticos, como o policarbonato, e, portanto, é muitas vezes o material de eleição para aplicações no exterior.
tem uma fraca resistência a solventes, já que incha e dissolve facilmente. Também tem fraca resistência a muitos outros produtos químicos em virtude da fácil hidrólise dos grupos éster.

Modificação de propriedades

O poli homopolímero (metacrilato de metila) puro é raramente vendido como um produto final, já que não está optimizado para a maioria das aplicações. Em vez disso, formulações modificadas com quantidades variadas de outros comonómeros e vários aditivos são adicionados para usos onde sejam necessárias propriedades específicas . Por exemplo,

Um pequeno montante comonómeros de acrilato são comummente utilizados em graus de PMMA destinados a transformação por calor, uma vez que isto estabiliza o polímero para a despolimerização ("unzipping") durante o processamento.
comonómeros tais como o butil acrilato são muitas vezes adicionados por forma a melhorar a resistência ao impacto.
comonómeros como o ácido metacrílico podem ser adicionados para aumentar a temperatura de transição vítrea do polímero por forma a ser usado sob maiores temperaturas, tais como aplicações na iluminação.
Plastificantes podem ser adicionados para melhorar as propriedades de transformação, diminuir a temperatura de transição vítrea, ou melhorar as propriedades de resistência ao impacto.
Podem ser adicionados corantes para dar cor a certas aplicações decorativas, ou para proteger contra (ou filtrar) a luz UV.
Podem ser adicionados aditivos para melhorar a relação custo-eficácia.

Relacionados polímero poli (metil acrilato)

O polímero de acrilato de metilo, PMA ou poli (metil acrilato), é semelhante ao poli (metacrilato de metila), excepto pela falta de grupos metilo na espinha dorsal da cadeia de carbono. PMA é um material de borracha macia branca que é mais suave do que o PMMA, porque as suas longas cadeias polímeras são mais estreitas e mais suaves e podem mais facilmente deslizar umas pelas outras.

Usos

PMMA ou acrílico é um material versátil e tem sido utilizado numa ampla gama de áreas e aplicações.

1) Substituto para o vidro resistente ao impacto

O vidro Acrílico PMMA é comummente utilizado para a construção de edifícios residenciais e aquários.
O PMMA é usado nas lentes exteriores dos faróis dos automóveis.
A protecção dos espectadores nos estádios de hóquei no gelo é feita a partir de PMMA.
Viseiras dos capacetes das motos.
Os veículos policiais anti-motim têm muitas vezes a normal vidro substituído por acrílico por forma a proteger os seus ocupantes de objectos arremessados.
O Acrílico é usado nas escotilhas de barcos e navios e até mesmo cascos completos de submarinos, tais como nas esferas de visualização do submarino Alicia's e nas janelas do Batíscafo Trieste.
A chapa acrílica Polycast é o material mais vulgarmente nas janelas transparentes dos aviões. Nas aplicações em que a aeronave é pressurizada, é utilizado acrílicos esticado.

2) Tecnologias médicas e implantes

O PMMA tem um bom grau de compatibilidade com o tecido humano, e pode ser usado para substituir as lentes intra-oculares no olho quando a lente original tenha sido removida no tratamento da catarata. As lentes de contacto duras são frequentemente feitas desse material. As lentes de contacto moles são geralmente feitas de polímeros afins, onde monómeros de acrilato contendo um ou mais grupos hidroxilos tornam-nas hidrófilas.
Na ortopedia, o cimento ósseo de PMMA é usado para fixar implantes e na remodelação óssea perdida. É fornecido como um pó com líquido metacrilato de metila (MMA). Quando misturados estes possuem as características duma massa de cimento que endurece gradualmente. Os cirurgiões podem avaliar a cura do cimento ósseo de PMMA, pressionando o seu polegar sobre ela. Embora o PMMA seja biologicamente compatível, o MMA é considerado como um irritante e um possível agente cancerígeno. O PMMA também tem sido associado a eventos cardio-pulmonares, na sala de cirurgia, devido a hipotensão. O cimento ósseo actua como uma argamassa e não tanto como uma cola em artroplastia. Embora pegajoso, não adere ao osso ou ao implante, primáriamente preenche os espaços entre a prótese e osso impedindo o movimento. Uma grande desvantagem para este cimento ósseo é o de que ele aquece até uma temperatura bastante elevada enquanto se configura e por isso mata o osso na área circundante. Possui um módulo de Young entre osso esponjoso e osso cortical. Assim, é uma entidade de partilha de carga no corpo não provocando a reabsorção óssea.
Dentaduras muitas vezes são feitas de PMMA, e podem ser coloridas para combinar com os dentes e o tecido das gengivas do paciente. Na cirurgia estética, minúsculas micro esferas de PMMA suspensas em alguns fluidos biológicos são injectadas sob a pele para reduzir rugas ou cicatrizes permanentemente.

3) Usos artísticos e estéticos

A tinta acrílica é essencialmente constituída por PMMA suspensos na água; no entanto dado que a PMMA é hidrofóbico, uma substância com ambos os grupos hidrofóbicos e hidrofílicos deve ser adicionada por forma a facilitar a suspensão.
Os fabricantes do mobiliário moderno, especialmente nos anos 1960 e 1970, que visava dar aos seus produtos uma estética espaço/idade incorporavam Lucite e outros produtos PMMA nos seus designs, especialmente cadeiras de escritório. Muitos outros produtos (por exemplo, guitarras) por vezes são feitas com vidro acrílico para tornar os objectos normalmente opacos em translúcidos.
Perspex tem sido usada como uma superfície para pintura, por exemplo, por Salvador Dalí.
Diasec é um processo que utiliza vidro acrílico, como um substituto para o vidro normal nas molduras de fotografias . Isto é feito por o seu custo ser relativamente barato, de peso leve, de natureza resistente ao estilhaçamento, por razões estéticas e ainda pelo facto de que pode ser encomendado em tamanhos maiores do que o vidro para molduras standard.
Desde aproximadamente a década de 1960 em diante, escultores e artistas do vidro começaram a utilizar acrílicos, especialmente devido ao aproveitamento da flexibilidade do material, o peso leve, o custo e a sua capacidade de refractar e filtrar a luz.
Às vezes utilizado para fazer um pequeno troféu (no mundo das finanças e investimento bancário).
O PMMA foi utilizado em media óptica Laserdisc (os CD's e DVD's usam o mais caro policarbonato para maior resistência ao impacto).
Media óptica à base de PMMA está também a ser usada no desenvolvimento para o "TeraDisc", a próxima solução de armazenamento óptico, a geração de dados 3D, da Mempile.
Unhas artificiais são feitas de acrílico.
Na década de 1960, Luthier Dan Armstrong desenvolveu uma linha de guitarras eléctricas e baixos cujos corpos foram totalmente feitos de acrílico. Estes instrumentos foram comercializados sob a marca Ampeg. A Ibanez, a BC Rich também produziram guitarras em acrílico .
Recentemente desenvolvida, para tatuagens, uma tinta reactiva à luz negra recorrendo a micro cápsulas de PMMA. Esta tinta foi considerada de uso seguro, e reivindica ter sido aprovada por a Food and Drug Administration (FDA) para uso em animais selvagens que possam entrar na cadeia alimentar.
Na investigação e indústria dos semicondutores, o PMMA auxilia como resistência no processo litográfico por feixe de electrões. Uma solução que consiste no polímero em um solvente é usada para girar a camada de silício e placas de outros semicondutores isolantes e semi-insuladores com uma fina película. Sobre esta podem ser realizados padrões por um feixe de electrões (utilizando um microscópio electrónico), luz ultravioleta profunda (comprimentos de onda mais curtos do que o normal processo de fotolitografia), ou raio-X. A exposição a estas cria cisão em cadeia (de-cross-linking) dentro do PMMA, permitindo a remoção selectiva das áreas expostas por um químico construtor, tornando-se uma resistência foto positiva. A vantagem do PMMA é que ele permite uma resolução extremamente elevada (nano escala) nos padrões a serem realizados. É uma ferramenta valiosissima na nano tecnologia.
Pequenas tiras de PMMA são utilizadas como dispositivos dosímetros durante o processo de irradiação gama. A densidade óptica do PMMA muda consoante a dose gamma aplicada e pode ser medida com um espectro fotómetro.
É usada como guia para a luz nos backlights nos TFT-LCD.
Fibra óptica de plástico feita a partir de PMMA é usada para a comunicação a curta distância, perfilhados com fluoretos de PMMA, em situações onde a sua flexibilidade e custos mais baratos de instalação compensem a sua pobre tolerância térmica e maior atenuação em relação à fibra de vidro.
Placas de PMMA são vulgarmente utilizadas na indústria da sinalização através de letras talhadas em espessuras tipicamente variando de 0,125 "para 1". Estas letras podem ser usadas individualmente para representar um nome da empresa e/ou logótipo, ou podem ser um componente de informação em forma de letras, que são de néon ou um sinal luminoso de LED's e que "pode" ser visto em todo o mundo. A capacidade de atracção do acrílico, a sua durabilidade e a sua resistência à deformação faz com que seja um material de sinalização ideal tanto para o interior como para o exterior.
Ludwig-Musser produz uma linha de tambores em acrílico chamados Vistalites. Eles são muito conhecidos por serem usados pelo baterista John Bonham dos Led Zeppelin.
Jóias para as orelhas (brincos) também são vulgarmente compostas apartir do PMMA, devido à sua natureza inerte e às qualidades à prova de quebra. Jóias de PMMA são à prova de desvanecimento, sem cheiro, resistentes, e fácil de polimento, dando-lhe aquele brilho de estilo moderno.
O computador Power Mac G4 Cube da Apple foi feito apartir do PMMA.
O desafio da WWE denominado por Câmara de Eliminação tem 4 "Celas de Confinamento" as quais têm as arestas em metal e as paredes de PMMA.
O acrílico também é extensivamente utilizado em toda a indústria de sinalização como um componente de sinais de parede onde ele pode ser uma placa de fundo, pintada na superfície ou na traseira, ou placas com letras sobressaídas ou mesmo imagens fotográficas impressas directamente sobre esta, ou um espaçador para separar componentes sinaléticos. Um dos mais populares chapas é a translúcida anti-encadeamento, que é vendida com as espessuras de 1/16 ou 1/8.

(Nota: Integralmente retirada e traduzida a partir de wikipedia.org)

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