유리 대체 투명 플라스틱의 대명사, PMMA

P MMA(Polymethyl methacrylate)는 아크릴, 아크릴 글라스 또는 더 일반적으로 플렉시글라스(Plexiglas)로 알려진 투명한 열가소성 플라스틱입니다. 투명하기 때문에 유리의 대안으로 널리 사용되는 소재 입니다.

 

 

제조 방법

 PMMA(Polymethyl Methacrylate)를 제조하는 방법 중 하나는 셀 주형 방법과 벨트 주형 방법입니다. 이 방법들은 각각 생산성과 생산 단가 면에서 단점을 가지고 있기 때문에, 고분자 가공 연구자들은 새로운 가공 방법 개발에 관심을 갖고 있습니다. 이러한 새로운 방법 중 하나는 플라스틱 필름을 주형으로 사용하여 PMMA 판재를 생산하는 방법입니다. 이 방법은 벨트 주형 방법의 생산 단가를 낮추고 셀 주형 방법의 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 연구에서는 MMA 배합물의 조성 및 경화 조건이 PMMA 판재의 가공성 및 기계적 강도에 미치는 영향을 조사하였으며, 이 과정에서 아크릴산이 중요한 역할을 한 것으로 나타났습니다​​.

 

현탁 중합에 의한 제조방법

 

  이 방법에서는 먼저 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacrylate) 100g에 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl Peroxide) 10g을 용해시킵니다. 이 혼합물을 1% 녹말을 포함한 수용액 300cc에 넣고 300rpm으로 교반하면서 가열하여 80℃로 유지하고 90분간 반응시킵니다. 이 과정을 통해 중합이 거의 완료됩니다. 이후 교반을 계속하면서 30℃까지 냉각시킨 후 중지하면 중합 입자는 밑으로 가라앉습니다. 수지 입자를 온수로 세척하고, 천을 사용하여 걸러낸 후 60~65℃에서 건조시킵니다. 현미경으로 관찰 시 거의 완전한 고상의 투명한 알맹이를 볼 수 있습니다. 녹말은 미리 냉수에 담가 부풀린 후 95℃의 물에 넣어 신속하게 용해시킨 것을 사용합니다​​.

 

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주요 특성

 다음과 같은 주요 특성들을 가지고 있습니다:

 

• 1. 투명도
     • PMMA는 약 92%에서 94% 사이의 높은 빛 투과율을 자랑합니다. 이는 유리와 비슷한 수준으로, 맑고 투명한 소재가 필요한 곳에 이상적입니다.
  2. 비중
     • PMMA의 비중은 대략 1.18 g/cm³입니다. 이는 대부분의 유리(약 2.4 g/cm³)보다 가볍다는 것을 의미합니다.(유리대비 절반 수준의 무게) 가벼운 무게 덕분에 운송과 설치가 용이하며, 대형 구조물이나 이동이 잦은 제품에 적합합니다.
  3. 열 안정성
     • PMMA는 약 -40°C에서 90°C까지의 온도 범위에서 사용할 수 있으며, 일부 특수한 등급은 160°C까지 견딜 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 다양한 환경 조건에서도 사용될 수 있습니다.
  4. 인장 강도
     • PMMA의 인장 강도는 대략 50~75 MPa(메가파스칼) 사이입니다. 이는 중간 정도의 강도를 가지고 있어 충격에는 다소 취약하지만, 일반적인 사용 조건에서는 충분한 내구성을 제공합니다.
  5. 굴절률
     • PMMA의 굴절률은 약 1.49입니다. 이는 빛의 굴절을 일으키는 정도를 의미하며, 광학적 용도로 사용될 때 중요한 특성입니다.
  6. 내화학성
     • PMMA는 다양한 화학 물질에 대해 좋은 저항성을 보입니다. 특히, 산, 알칼리, 그리고 다른 많은 용제에 대한 저항력이 있으나, 아세톤과 같은 강한 용제에는 약합니다.
  7. 내후성
     • PMMA는 자외선(UV) 노출에 강하며, 오랜 기간 동안 색상과 투명도가 유지됩니다. 이로 인해 야외 사용이 가능하며, 창문이나 광고판 등에 자주 사용됩니다.
  이러한 특성들로 인해 PMMA는 창문, 렌즈, 디스플레이 커버, 광고판, 보호 커버 등 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 

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역사

폴리머 과학은 19세기 후반에 발전하기 시작했습니다. 천연 고무의 화학적 변형으로 시작된 이 분야는 20세기에 들어서며 급속도로 성장했습니다.

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응용 및 사용처

폴리머는 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다:

• 포장재: 음식, 음료, 의약품 등의 포장에 사용.
• 의료 분야: 인공 장기, 의료 기기, 약물 전달 시스템 등에 사용.
• 자동차: 차체, 내장재, 타이어 등의 제조에 사용.
• 전자 제품: 스마트폰, 컴퓨터, TV 등의 부품 제조에 사용.
• 안경: PMMA는 높은 투명도와 가벼움 덕분에 안경 렌즈에 널리 사용됩니다.
• 스마트폰 화면 보호 필름: 내구성과 투명도가 요구되는 스마트폰 화면 보호에 사용됩니다.
• 아크릴 페인트: PMMA는 페인트의 바인더로 사용되어 색상의 밝기와 내구성을 향상시킵니다