PMMA应用市场广.docx

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PMMA应用市场广

PMMA应用市场广 

PMMA作为最优秀的有机合成透明材料，除了代替玻璃广泛地应用于各种灯具、光学玻璃、商品广告橱窗、飞机玻璃等之外，近年来，各种改性PMMA在医药、通讯、电子电器等领域获得越来越多的应用，并成为投资的热点。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是最优秀的有机合成透明材料，透光率达92%，雾度不大于2%。

PMMA具有良好的综合力学性能，拉伸、弯曲、压缩等强度均高于聚烯烃，也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等；冲击韧性较差，但也稍优于聚苯乙烯。

浇注的本体聚合PMMA（例如航空用有机玻璃板材）拉伸、弯曲、压缩等力学性能更高，可以达到聚 胺、聚碳酸酯等工程塑料的水平。

PMMA具有良好的介电和电绝缘性能、优异的抗电弧性。

PMMA的耐热性和耐寒性并不高，但耐老化性能优良。

PMMA可以采用浇铸、注塑、挤出、热成型等工艺加工，并具有良好的后加工性能。

PMMA作为性能优异的透明材料广泛应用于各种灯具、照明器材、光学玻璃、各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘、光导纤维、商品广告橱窗、广告牌、飞机座舱玻璃、飞机和汽车的防弹玻璃、各种医用、军用、建筑用玻璃等领域。

近年来，随着PMMA改性与复合材料技术进展，PMMA的应用领域不断扩展。

医用高分子材料医用高分子已成为功能高分子一个重要分支，广泛应用于以诊断和治疗为中心的医疗领域。

目前各种免疫方法用的基质多数是高分子材料，具有生理功能的人工器官也多由高分子材料制成。

其中PMMA是在医用制品领域应用广泛的材料之一。

早在1949年，美国就将PMMA临床应用于人的头盖骨和关节修补。

如今PMMA大约占到医用高分子材料总体用量的10%。

中国每年用于医疗的PMMA超过300吨。

PMMA质轻，具有较高的力学强度、较好的抗潮湿性能，可长期在潮湿条件使用，对水溶性无机盐、碱及某些稀酸有一定稳定性，特别是耐生物老化性能和生物兼容性好，光学性能优异，透光率高。

医学上常用作颅骨修补材料、人工骨、人工关节、胸腔填充材料、人工关节骨粘固剂，特别是在假牙、牙托的应用中更为广泛。

以PMMA为主要成分制成的骨水泥，用于骨折的固定和粘合。

碳纤维增强PMMA复合材料的弯曲强度、断裂模量及其抗冲击性能均优于人体颅骨材料，对患者实施颅骨缺损修复后起到重要的防护作用。

改性的亲水性PMMA在眼科、烧伤敷料和药物微胶囊等方面也都得到广泛应用。

PMMA还是目前用于制作人工肾透析膜的主要高分子材料品种之一。

纳米微囊壁材

微囊技术是一种用成膜材料将固体或液体包覆形成微小粒子的技术。

由于形成微囊后物质具有许多独特的性能，引起各国科研人员的极大兴趣。

纳米微囊，由于其颗粒微小（纳米级），易于分散和悬浮在水中形成胶体溶液，外观上是清澈透明的液体，因此具有与一般微囊不同的独特性质，在许多领域得到广泛的应用。

免疫学中用作抗原的疫苗通常要用氢氧化铝、磷酸铝等吸附才能在人体内更好地产生抗体。

有研究表明，用PMMA做成纳米微囊形式可代替氢氧化铝作疫苗的吸附剂，也能产生良好的抗体。

由于这种疫苗纳米微囊抗原颗粒小，有较高的亲水性，易被水润湿，因此有利于抗体的产生。

用PMMA作壁材的纳米微囊疫苗具有安全高效的特点。

抗原形成纳米微囊后，对抗原起保护作用，可防止其在体内新陈代谢过程中过早分解，延长抗原在体内的滞留时间，有利于抗体的生成。

纳米微囊在医药领域主要用于包覆药物。

制成纳米微囊的药物用于静脉注射，因其颗粒极其微小，可顺利通过人体最细的毛细血管而不会造成血管堵塞，用于皮下注射时有利于药物集中于注射部位，并使药物释放。

光学显示材料

面对信息化时代的高速发展，显示产业进步迅速，我们在实际生活中使用的显示装置起着翻天覆地的变化。

过去一个世纪以来，作为显示产业主流产品的显像管正在逐渐消失，多种形态的平面显示器（FPD）渐渐占据巿场主流，其代表产品有TFT-LCD、PDP、EL等。

目前，TFT-LCD和有机EL在显示器领域，TFT LCD和 PDP在全平电视（FPD TV）领域，都在进行着激烈的竞争。

TFT-LCD 没有自身发光的光源，为此开发了背光板。

导光板是背光板的核心组件。

使用最普遍的导光板材料是光穿透性和耐候性最好的塑料——光学用PMMA。

PMMA因具有良好的着色性而可创造出亮丽的外观，因而广泛使用于导光板。

用于导光板的PMMA需要彻底的异物处理，光特性也比一般PMMA更优良。

 采用PMMA制造的塑料光纤柔韧性和抗震性良好

塑料光纤

与玻璃光纤相比，塑料光纤具有柔韧性和抗震性好、易安装及维护、重量轻、对人体安全性好等许多优点，在工业、商业、民用、国防等诸多行业和领域有广泛的应用前景，是解决全光网络中最后一段距离高速宽带通信的最佳技术途径之一。

聚合物光纤自19世纪60年代美国杜邦公司首次发明以来，取得了很大发展。

1968年杜邦公司研制的PMMA阶跃型塑料光纤，其损耗为1000dB/km。

1983年，NTT公司的全氘化PMMA塑料光纤在650nm波长处的损耗降低到20dB/km。

近年来，Y.KOIKE等以MMA单体与TFPMA（四氟丙基丙烯酸甲酯）为主要原材料，采用离心技术制成了渐变折射率聚合物预制棒，然后拉制成GI POF（渐变折射率聚合物光纤），具有极宽的带宽（>1GHz．km），衰减在688nm波长处为56dB/km，适合短距离通信。

国内有人以MMA及BB（溴苯）、BP（联苯）为主要原材料，采用IGP技术成功地制备了渐变型塑料光纤。

日本富士摄影胶片公司研制出一种成本更低的新型光纤。

新型光纤是由PMMA多用途树脂制造而成。

因为其内、外两部分间具有不同折射率，能比普通玻璃纤维更精确地传输信号。

中国中科院化学所研究成功渐变型塑料光纤技术，其制备的折射率梯度分布可控的PMMA光纤所达到的技术指针为：

在-40~500℃的条件下，光损耗140-240 dB/km，带宽0.6-2.3 GHz，数值孔径0.15-0.45，单根光纤长度可达600米。

电致发光材料自从高效、高亮度双层结构器件开发成功以来，基于其低驱动电压、高亮度、高效率以及易于制成大面积、全色、平板显示器等优点，有机电致发光的研究已经成为电致发光领域的一大热点。

PMMA也是电致发光技术研究的重要材料之一。

Kido采用染料分子级掺杂聚合物作发光层，装配了一种单层EL器件，在17V偏压下，得到亮度为920cd/m2的绿色发光。

这种聚合物即具有光、电惰性的PMMA，它具有好的成膜性和较高的玻璃化转变温度（105℃）。

采用喷涂成膜，通过掺杂不同的荧光染料，可以使发光颜色由绿变红。

彩色门窗

双色共挤技术是欧洲上世纪80年代开发的技术，它采用PMMA或ASA（丙烯 、苯乙烯和丙烯酸酯三元聚合物）与PVC共挤，使塑料门窗拥有极高的耐候性和丰富稳定的色彩。

PMMA和ASA同属丙烯酸类树脂，耐候性和加工性能十分优良，可以大幅度提升塑料门窗的耐候性、光泽度、耐腐蚀、耐热等性能。

采用这种工艺还可以生产双彩色门窗，即两个可视面（门窗的内外两面）可以是不同颜色，更好地解决装饰个性化及与环境的适应性。

手机镜片

近年来手机消费呈不断上升趋势，手机用镜片行业也正蓬勃兴起。

目前手机镜片的加工材料有三种，即玻璃、注塑原料和1mm以下的有机玻璃（PMMA）板材。

总的来看，1mm厚的有机玻璃作手机镜片是巿场流行的最终趋势。

但目前国内这方面板材完全被国外产品所垄断，价格昂贵。

而如果有此类技术能力的科研单位和工厂相联合，攻克此类板材的生产难关，那幺无论是从巿场前景还是从利润空间来说，都应该是大有可为的。

从中国有机玻璃巿场来看，高档有机玻璃材料主要还是以进口为主，近年来中国PMMA巿场需求不断扩大，国外重点供货商渐渐在中国巿场扩大投资。

随着产业技术不断深化，相信PMMA应用技术的研究会有更进一步的发展。

What is the Index of Refraction （I.R.） of PMMA at the HeNe wavelength?

The I.R. of PMMA is 1.49-1.52 at 632.8nm. Please refer to our PMMA & copolymer technical data sheet for other optical parameters such as cauchy coeffiecients, dispersion curves and n & k values.

What is the glass transition temperature （Tg） of PMMA?

The Tg of 495PMMA and 950PMMA is approximately 95 - 106°C.

Polymethylmethacrylate – Acrylic – PMMA

Polymer Type

Thermoplastic

Advantages

Excellent clarity and UV resistance.  Good abrasion resistance, hardness and stiffness.  Low water absorption.  Low smoke emission.  Good track and arc resistance.

Disadvantages

Poor solvent resistance.  Low continuous use temperature of approx. 50°C （120°F）.  Poor fatigue resistance.  Notch sensitive.

Applications

Lenses, light covers, glazing （particularly in aircraft）, light pipes, meter covers, bathroom fittings, outdoor signs, skylights, baths, toys.  Acrylic film is laminated over ABS sheet to provide UV protection. 

聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA）

Poly（methyl methacrylate）

    甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,是一种透明塑料, 就是所谓的有机玻璃.PMMA不象玻璃那么易碎,且透光性能比玻璃好,玻璃厚度增加后透明度就变差了, 而PMMA可以厚达33cm仍保持透明. 这一性能非常有用, 比如水族馆的橱窗需要耐数吨的压力, 如果用玻璃的话, 必须用很厚的玻璃, 这样透明性就差了, 而用厚的PMMA, 就可以解决这个问题.世界上最大的橱窗, 加洲的蒙特雷湾水族馆的橱窗就是用的一块6.6 米长, 5.5米高,  33 厘米厚的PMMA。

PMMA还用于丙烯酸类的颜料中. 

    润滑油或液压油在低温下会变的粘稠, 影响机器的工作. 而少量添加PMMA就可以避免这个问题, 甚至可以耐到100oC的低温.

    PMMA是由甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合而成的.

    聚碳酸酯（PC）和PMMA一样也是透明的, 可以做防爆玻璃, 不过价格比PMMA贵.

透明性

　塑料领域中 拥有最好的透明性。

 拥有优雅的光泽、外观极其怡人。

这一特性被广泛应用于日常生活的方方面面。

 通用树脂的全光线透射系数的比较

耐候性

塑料领域中 拥有最好的耐候性。

 产品长期暴露于日光风雨中外观不会发生变化。

　  VH（001）制品的暴露试验

　试验材料:

  产品

　暴露场所:

 日本冲绳

耐药品性

常温下、 不易受稀酸、碱水溶液、无机盐类、脂肪族碳氢化合物和油脂等物质的侵蚀。

  虽然不溶于酒精，但接触酒精可能会发生裂纹。

可溶于酮类、酯类、芳香族碳氢化合物。

耐擦伤性

　 制品表面硬度高、能持久保持美丽的外观、是塑料中最不易划伤的材料。

塑料光纤——新型的光传输技术

目前，塑料光纤因为其制造简单、价格便宜、接续快捷等优点，而备受瞩目。

塑料光纤最先是由日本、美国等发达国家的一些大学和公司研究出来，进而成为新一代短距离光传输介质。

塑料光纤主要应用于低速、短距离的传输中，在汽车、消费电子、工业控制总线系统和互联网领域发展前景良好，尤其适宜于局域网中短距离通信、有线电视网、室内计算机之间的先传输。

　　1 塑料光纤的发展 

　　塑料光纤（POF）已有30多年的研究历史，最初用于照明，后来在汽车、医疗和工业控制等领域逐渐得到推广，最近在通信领域中也取得了突破性进展。

　　70年代初，美国杜邦公司开始了用户数据通信的塑料光纤的基础研究工作。

　　1987年，美国杜邦公司将其拥有的所有塑料光纤产品专利全部出售给日本三菱人造丝株式会社。

三菱人造丝株式会社继续进行塑料光纤产品开发和推广应用工作。

同年，法国塑料光纤联合集团研制出的阶跃折射率分布塑料光纤，其带宽为5MHz·km。

　　1992年，美国IBM公司的Bates提出了在100m长的阶跃折射率分布塑料光纤传输50Mbps的试验，小池康博等报道了用红外激光器在100m长的塑料光纤上进行2.5Gbps的传输试验。

　　1998年，日本NEC公司的山崎在70m长塑料光纤上进行了400kbps的传输试验。

日本硝子玻璃株式会社报道，梯度折射分布的氟化物塑料光纤的衰减仅为掺杂的聚甲基丙烯酯塑料光纤衰减的1／3日本富士通公司的今井报道，以1. 3μmFP-LD、In-GaAs-APD为光源，在200m梯度折射率分布的氟化物塑料光纤上进行了2.5Gbps试验。

　　目前，塑料光纤应用于低速、短距离的传输中。

最近分段分序POF技术的发展已把带宽提高到3GHz。

新近开发的年模POF、POF中的光放大器、对1550nm。

低损耗的新型POF材料以及更高功率更快的光源，都使得光纤分布式数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）、企业系统连接体系结构（Escon）、光纤通道（FC）、同步光纤网（SONET）等应用都涉及塑料光纤领域。

　　然而，这种介质目前还不为标准所认可，因为现在可用的技术在要求的带宽下都限制在50m内。

或许五年以后，低成本的POF会得到商业化的应用。

　　2 塑料光纤的应用 

　　网络成本的降低、性能的提高（速度更快）、数字电子的引入、电磁干扰的减少以及相关标准的制定与完善正推动着电信、消费电子、汽车以及工控市场的迅猛发展，而这四个市场的进步又促使塑料光纤技术逐渐成为光通信产业的主流。

同时，POF技术还在低损耗、高性能、氟化聚合物梯度折射率塑料光纤和新型光源方面具有诱人的魅力。

（1）汽车工业 

　　随着汽车导航系统的飞速发展，信息量的增加，汽车制造商为了提高汽车的安全性能，正在加快采用气囊与传感器的步伐，以便在车内处理更多的信息。

与原来使用的线束相比，POF具有不放射电磁噪音、质量轻的特点，因此越来越受到汽车制造商的欢迎。

（2）消费电子 

　　1394b是消费电子领域的一套新标准，完全兼容1394a高速汇流排标准。

新标准把传输距离从原来的4.5m大幅增至100m，让使用者能在家庭或小型办公楼内，通过电缆线建置一套高速传输网路。

1394b标准也可以使用多种传输媒介，包括Cat.5铜缆线、塑胶光纤以及玻璃材料光纤。

此外，1394b的最大传输速率也比1394a标准提高许多，传输速度超过400Mbps，最高可达3.2Gbps，并且明确指出将具有低损耗高性能的POF作为传输介质之一。

　　（3）工业控制总线系统 

　　随着计算机和自动控制技术的高速发展，工业自动化水平提高到一个崭新的高度。

工业自动化根据其特点和使用方向可分为过程控制自动化、面向生产和制造业的自动化以及自动化测量系统（工业测量仪表）。

这些工业自动化系统的建立和发展都有一个共同特点，即由直接控制系统向集散型控制系统发展，而这种集散型控制系统的发展都是以各种工业网络为基础。

通过这些形形色色的工业总线系统，各种工业设备构成一个既分散又统一的整体。

对POF来说，工业控制总线系统是其最稳定和最大的市场之一。

通过转换器，POF可以与RS232、RS422、100Mbps以太网、令牌网等标准协议接口相连，从而在恶劣的工业制造环境中提供稳定、可靠的通信线路，高速传输工业控制信号和指令，避免了因使用全属电缆线路受电磁干扰而导致通信中断的危险。

　　（4）互联网 

　　由于大型路由器、光交叉连接器和光转换器的速度已经达到了兆兆位，因此如何保持这些器件问信息的高速传输就显得极为重要。

现在人们已经可以实现OC-192互联，它的最大速度可达到40Gbps。

目前的主要问题是降低成本和复杂性，提高底板提供给元件间、电板间、底盘间、支架间配线的可靠性。

　　现在，越来越多的大型机构、数据中心和协同定位设施将不同类型的设备连接起来所以这些地方也安装了越来越多的系统。

局域网的长度正不断扩展，从几英寸延长到几十米，这恰恰是目前新型塑料光纤的传输距离范围。

塑料光纤在传输距离超过100m时，其传输速度也能达到11Gbps。

　　综上所述，塑料光纤的应用领域越来越广。

由于这四个主要应用市场的快速发展，IGIC预测2002年POF市场规模为5.02亿美元，2006定将超过20亿美元。

　　3 塑料光纤技术 

（1）光纤结构 

　　顾名思义塑料光纤，即构成光纤的芯与包层都是塑料材料。

与大芯径50/125μm和62.5/125μm的石英玻璃多模光纤相比，塑料光纤的芯径高达200～1000μm，其接续时可使用不带光纤定位套筒的便直注塑塑料连接器，即便是光纤接续中芯对准产生 ±30μm偏差都不会影响耦合损耗。

正是塑料光纤结构赋予了其施工快捷，接续成本低等优点。

另外，芯径100μm或更大则能够消除在石英玻璃多模光纤中存在的模间噪音。

（2）光纤材料 

　　塑料光纤材料选择时，人们应重点解决的问题是材料的本身衰减要低、色散要小、制造简单、价格低廉等。

　　当今，选作塑料光纤芯材有：

聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯聚碳酸醋、氟化聚甲基丙烯酸酯和全氟树脂等；选作塑料光纤包层有：

聚甲基丙烯酸甲醋、氟塑料、硅树脂等。

究其原因是：

这些聚合物①有透光性好、光学性质均匀、折射率调整便利等；②以单体存在时通过减压蒸馏方法就可以提纯；③形成光纤的能力强；④加工及价格便宜等。

　　（3）制造工艺 

　　今天，人们用来制造塑料光纤的两种方法：

挤压法和界面凝胶法，都是由塑料生产加工工艺演变而来的。

　　挤压法主要用于制造阶跃折射率分布塑料光纤。

该工艺步骤大致如下：

首先，将作为纤芯的聚甲基丙烯甲酯的单体甲基丙烯甲酯通过减压蒸馏提纯后，连同聚合引发剂和链转移剂一并送人聚合容器中，接着再将该容器放入电烘箱中加热，置放一定时间，以使单体完全聚合，最后，将盛有完全聚合的聚甲基丙烯甲酯的容器加温至拉丝温度，并用干燥的氮气从容器的上端对已熔融的聚合物加压，该容器底部小嘴便挤出一根塑料光纤芯，同时使挤出的纤芯外再包覆一层低折射率的聚合物，就制成了阶跃型塑料光纤。

　　梯度折射率分布塑料光纤的制造方法为界面凝胶法，界面凝胶法的工艺步骤大致如下：

首先将高折射率掺杂剂置于芯单体中制成芯混合溶液，其次把控制聚合速度、聚合物分子量大小的引发剂和链转移剂放入芯混合溶液，再将该溶液投入一根选作包层材料聚甲基丙烯甲酯（PMMA）的空心管内，最后将装有芯混合溶液PMMA管子放入一烘箱内，在一定的温度和条件下聚合。

在聚合过程中，PMMA管内逐渐被混合溶液溶胀，从而在PMMA管内壁形成凝胶相。

在凝胶相分子运动速度减慢，聚合反应由于“凝胶作用”而加速，聚合物的厚度逐渐增厚，聚合终止于PMMA管子中心，从而获得一根折射率沿径向呈梯度分布的光纤预制棒，最后再将塑料光纤预制棒送入加热炉内加温拉制成梯度折射率分布塑料光纤。

　　（4）光纤性能 

　　自1966年，英藉华人高馄提出光介质表面波导设想以来，光纤的研究由70年代起至今经历了由0.85μm多模光纤、1.31μm标准单模光纤、1.55μm色散位移单模光纤、1.55μm非零色散移单模光纤和1.55μm大有效面积非零色散位移单模光纤几大技术与产品的飞跃。

石英玻璃光纤性能的研究重点自始至终定位在衰减、色散、偏振模色散、非线性效应等；塑料光纤的性能研究重点则是衰减、色散、热稳定性等。

　　◆衰减 

　　塑料光纤的衰减主要受限于芯包塑料材料的吸收损耗和色散损耗。

人们是通过选用低折射率和等温压缩率小的塑料材料和通过稳定塑料光纤制造工艺降低结构缺陷（如芯直径波动，芯包界面缺陷等），来使塑料光纤获得小的散射损耗，而塑料材料的吸收损耗则是由分子键（碳氢、碳氟等）伸缩振动吸收和电子跃吸收所致的。

　　在碳氢键为基本骨架的塑料材料中，在波长650nm处的衰减系数大约为120dB／km，如果用氟原子置换碳氢键中的氢所组成的氟化塑料材料，不仅本征衰减小，而且色散也降低了。

用氟化塑料制成的梯度折射率塑料光纤，其在红外区无原子振动引起的吸收损耗。

故可制得在可见光至红外范围的衰减很小，即在0.85μm波长处衰减系数为41dB／km。

在1.3μm波长处衰减为33dB／km的梯度折射率分布的塑料光纤。

　　◆带宽 

　　用作短距离光传输介质的塑料光纤，按其折射率分布形状可分为两种：

阶跃折射率分布塑料光纤和梯度折射率分布塑料光纤。

阶跃折射率分布塑料光纤由于模间色散作用使人射光发生反复的反射，射出的波形相对于人射波形出现展宽，故其传输带宽仅为几十至上百MHz·km。

氟化梯度折射率分布塑料光纤从选择低色散的材料出发，再以优化的梯度折射率分布手段，即可将其折射率分布指数在0.85～1.3μm波长范围内选定为2.07～2.33，从而抑制模间色散，控制出射光波相对于人射光波展宽的效果，进而可制得传输带宽高达几百MHz·km至10GHz·km的梯度折射率分布的塑料光纤。

　　◆热稳定 

　　由于塑料光纤是由塑料材料构成的，故其在高温环境中工作会发生氧化降解。

氧化降解是光纤芯材料中的羰基、双键和交联形成的，氧化降解将促使电子跃迁加快，进而引起光纤损耗增大。

为切实提高塑料光纤的热稳定性，通常的做法是：

①选用含氟或硅的塑料材料来制造塑料光纤；②将塑料光纤的光源工作波长选择在大于660nm，以求得塑料光纤热稳定性长期可靠。

　　◆系统应用 

　　塑料光纤在短距离通信光传输系统中用作先传输链路确保了高速互联网接口快速、双向、清晰地传送高分辨率图像和数据转换。

塑料光纤网络能开展的宽带业务有：

交互多媒体和远程教学等。

特别因为氢化梯度折射率塑料光纤具有低衰减、高带宽、价格便宜、热稳定性好、大芯径、便于接续施工等优点，同时借助当前商用的光收发端机和交换机成功进行了高速数据、图像传输，所以氢化梯度折射率塑料将作为下一代短距离光传输系统用的先传输介质。

　　3．2 塑料光纤的技术发展 

　　在局域网中，POF与其它传输介质相比，具有以下优点：

POF对电磁干扰不敏感，不发生辐射，不同数据速率下的衰减恒定，可预测误码率，可以在电噪声环境中使用；尺寸较长，可降低接头设计中公差控制的要求，成网成本低。

　　有源塑料光纤的光源性能正不断改善。

目前的光源主要有发光二极管（LED）光源和激光光源两种。

LED光源造价比较低，但在LE D光源功率及散则等性能方面有一定的缺陷，因而多应用在短距离的局域网中。

长距离的局域网主干中