Акриловые полимеры: состав, свойства, применение¶

Акрил — обобщённое название группы синтетических полимеров на основе акриловых (пропеновых) кислот и их производных, а также материалов на их основе. Термин охватывает как сами полимеры (полиметилметакрилат, полиакрилаты и их сополимеры), так и широкий спектр изделий из них — от отделочных панелей и ванн до художественных красок. Акриловые материалы ценятся за прозрачность, стойкость к ультрафиолету, атмосферостойкость и относительную простоту обработки.

¶Происхождение и история

Акриловая кислота (пропеновая кислота, CH₂=CH–COOH) была впервые получена немецким химиком Рудольфом Вильгельмом Ридом в 1843 году при перегонке молочной кислоты. Её эфир — метиловый эфир метакриловой кислоты (метилметакрилат) — был синтезирован в 1877 году. Полимеризация метилметакрилата в промышленных масштабах была отработана в 1930-х годах: в 1933 году британская компания Imperial Chemical Industries (ICI) разработала промышленный способ производства полиметилметакрилата, известного под торговым названием «Плексиглас» (Plexiglas). В СССР аналогичный материал под названием «оргстекло» был запущен в производство в конце 1930-х годов на заводе «Красный химик» в подмосковном Дзержинске.

Во время Второй мировой войны оргстекло активно применялось для изготовления лётных фонарей и бронекабин истребителей, что дало мощный толчок развитию технологии. В послевоенные годы акриловые полимеры нашли применение в рекламе, отделке, медицине и бытовых изделиях.

¶Химический состав и виды

Акриловые полимеры получают полимеризацией мономеров акриловой группы:

• Полиметилметакрилат (ПММА) — наиболее распространённый «акрил», прозрачный термопласт с торговыми названиями «Плексиглас», «Люцит», «Оргстекло».
• Полиакрилаты — полимеры сложных эфиров акриловой кислоты; используются в лакокрасочных материалах, текстильных связующих, клеях.
• Сополимеры — например, стирол-акриловые и винилацетатно-акриловые сополимеры, применяемые в водоэмульсионных красках и грунтовках.
• Акрилатные смолы — реакционноспособные олигомеры, применяемые в составе ультрафиолетовых (УФ-отверждаемых) покрытий, пломбировочных материалов и адгезивов.

По типу отверждения акриловые материалы делятся на термопластичные (формуются нагревом, как ПММА) и реактопласты (отверждаются химически или под действием УФ-излучения).

¶Основные свойства

Акриловые краски на водной основе быстро сохнут, дают ровное покрытие и сохраняют цвет на протяжении десятилетий — именно поэтому акриловые пигменты широко используются художниками.

¶Применение

¶Строительство и отделка

Акриловые панели (оргстекло) применяются для остекления, рекламных конструкций, светопрозрачных перегородок. Акриловые штукатурки и краски — одно из наиболее распространённых фасадных покрытий в России благодаря морозостойкости и паропроницаемости. Акриловые герметики используются для заделки швов.

¶Медицина

ПММА — основной материал зубных протезов (акриловые зубные протезы), а также костного цемента в ортопедической хирургии. Акрилатные пломбировочные материалы применяются в стоматологии.

¶Производство ванн и сантехники

Акриловые ванны изготавливаются литьём из листового ПММА или вакуумным формованием с последующим армированием стекловолокном и полиэфирной смолой.

¶Искусство и дизайн

Акриловые краски (художественные и строительные) представляют собой пигменты, диспергированные в водной взвеси акрилатной смолы. После высыхания вода испаряется, а полимерная плёнка становится нерастворимой в воде.

¶Промышленность

Акрилаты используются в текстильном производстве (печатные пасты, ворсовые покрытия), в производстве клеёв, бумаги, а также в качестве связующего в абразивных кругах.

¶Акрил в России

В России производство ПММА налажено на нескольких предприятиях; крупнейшие заводы по выпуску листового оргстекла расположены в Дзержинске (Нижегородская область) и ряде других промышленных центров. Отечественные акриловые ванны и краски составляют значительную долю внутреннего рынка. Импортозамещение в сегменте акрилатных смол и мономеров остаётся актуальной задачей российской химической промышленности.

¶Ограничения

Акриловые изделия не рассчитаны на контакт с горячими предметами свыше 80–90 °C (ПММА размягчается). Для очистки нельзя использовать абразивные пасты и растворители на основе ацетона — они повреждают поверхность. Некоторые люди обладают индивидуальной чувствительностью к мономерам акриловой кислоты, поэтому при работе с незастывшими акриловыми составами (например, стоматологическими) необходимы средства защиты.

Источники:

• Большая советская энциклопедия, статья «Органическое стекло»
• Химическая энциклопедия, т. 1, «Акриловые полимеры»
• В.А. Кабанов, «Химия полимеров», М.: Наука
• ГОСТ 10667-90 «Пластики. Листы полиметилметакрилата. Технические условия»
• М.А. Братичев, «Полимерные материалы в стоматологии»