有機玻璃是壹個流行的名字。從這個名字,妳可能不知道它是什麽樣的物質,也不知道它是由什麽元素組成的。這種高分子透明材料的化學名稱為聚甲基丙烯酸甲酯,由甲基丙烯酸甲酯聚合而成。
在1927中,來自德國Roma Haas公司的化學家在兩塊玻璃板之間加熱丙烯酸酯,丙烯酸酯聚合形成粘性橡膠狀夾層,可用作防碎安全玻璃。當他們用同樣的方法聚合甲基丙烯酸甲酯時,得到了具有良好透明性和其他性能的PMMA,這就是聚甲基丙烯酸甲酯。
1931年,羅馬哈斯建立工廠生產聚甲基丙烯酸甲酯,首次應用於飛機工業,取代賽璐珞塑料,用作飛機座艙蓋和風擋玻璃。
如果在有機玻璃生產中加入各種染料,可以聚合成彩色有機玻璃;如果加入熒光劑(如硫化鋅),可以聚合成熒光有機玻璃;如果加入人造珍珠粉(如堿式碳酸鉛),可以制成珠光有機玻璃。
(1) PMMA的特性
①透明度高。有機玻璃是目前最好的高分子透明材料,透光率高達92%,高於玻璃。被稱為人造小太陽的太陽能燈的燈管是應時制造的,因為應時可以完全透射紫外線。普通玻璃只能透過0.6%的紫外線,而有機玻璃可以透過73%。
②機械強度高。有機玻璃的相對分子量在200萬左右,是長鏈高分子化合物,分子鏈很軟。因此,有機玻璃的強度相對較高,抗拉和抗沖擊能力比普通玻璃高7 ~ 18倍。有壹種有機玻璃經過加熱拉伸,分子鏈段排列非常有序,使材料的韌性顯著提高。釘入這塊有機玻璃,即使釘子穿透,有機玻璃上也不會有裂縫。這種有機玻璃被子彈擊穿後不會碎成碎片。因此,拉伸的有機玻璃可以用作防彈玻璃,也可以用作軍用飛機的座艙蓋。
③重量輕。有機玻璃的密度為1.18kg/dm3。同樣大小的材料重量只有普通玻璃的壹半,金屬鋁(輕金屬)的43%。
④易於加工。有機玻璃不僅可以用車床切割、鉆孔機鉆孔,還可以用丙酮、氯仿等儀器粘合成各種形狀,還可以用吹塑、註塑、擠出等塑料成型方法加工成大到飛機座艙蓋,小到假牙、托牙等各種產品。
(2)有機玻璃的使用
有機玻璃具有上述優異的性能,這使得它得到了廣泛的應用。除了用作飛機上的座艙蓋、擋風玻璃和弦窗外,還用作吉普車的擋風玻璃和窗戶、大型建築物的天窗(可防止破損)、電視和雷達的屏幕、儀器設備的保護罩、電信儀器的外殼、望遠鏡和照相機上的光學透鏡。
有機玻璃制作的生活用品種類繁多,如珠光有機玻璃制作的紐扣、玩具、燈具等,由於彩色有機玻璃的裝飾效果,顯得特別漂亮。
有機玻璃在醫學上還有壹個奇妙的用途,就是制作人造角膜。如果人眼的透明角膜被不透明物質覆蓋,光線就無法進入眼睛。這是全角膜白斑引起的失明,這種病不能用藥物治療。
因此,醫學家設想用人工角膜代替布滿白斑的角膜。所謂人工角膜,是用直徑只有幾毫米的透明材料制成,然後在人眼角膜上鉆壹個小孔,將透鏡柱固定在角膜上,光線通過透鏡柱進入眼睛,使人眼重見光明。
早在1771年,眼科醫生就制作了光學玻璃的柱狀物,植入角膜,但沒有成功。後來只用了半年就把光學玻璃換成了水晶,失敗了。二戰中,壹些飛機墜毀時,有機玻璃制成的駕駛艙蓋被炸飛,飛行員的眼睛裏嵌有有機玻璃碎片。多年後,這些碎片雖然沒有取出,但也沒有進壹步引起人眼的炎癥或其他不良反應。這次事故說明有機玻璃與人體組織有很好的相容性。同時也啟發眼科醫生用有機玻璃制作人工角膜,透光性好,化學性質穩定,對人體無毒,易於加工成所需形狀,與人眼長期相容。目前,有機玻璃人工角膜已廣泛應用於臨床。