Polymethylmethacrylat

Strukturformel
Allgemeines
Name	Polymethylmethacrylat
Andere Namen	PMMA Poly(methyl-2-methylpropenoat) Plexiglas (eingetr. Markenname) Acrylglas (umgangssprachlich) O-Glas (umgangssprachlich)
CAS-Nummer	9011-14-7
Art des Polymers	Thermoplast
Monomer
Monomer	Methacrylsäuremethylester
Summenformel	[C5H8O2]n
Molare Masse	100,117 g/mol
Eigenschaften
Aggregatzustand	fest
Dichte	ca. 1,19 g·cm−3
Glastemperatur	ca. 105 °C
Löslichkeit	nur in wenigen Lösungsmitteln, z. B. Aceton
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1] keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze	H: siehe oben
	P: siehe oben
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [2] keine Einstufung verfügbar
R- und S-Sätze	R: nicht bekannt
	S: nicht bekannt
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Polymethylmethacrylat (Kurzzeichen PMMA, umgangssprachlich Acrylglas oder Plexiglas) ist ein synthetischer, glasähnlicher thermoplastischer Kunststoff.

Geschichte

Acrylglas wurde 1928 etwa zur selben Zeit in Deutschland, Großbritannien und Spanien entwickelt und 1933 zur Marktreife gebracht. Es wird heute in großen Mengen hergestellt und findet Verwendung für ein breites Spektrum von Anwendungen. Die ersten Kontaktlinsen aus Kunststoff wurden etwa 1939 aus PMMA hergestellt. Eines der ersten Alltagsprodukte aus PMMA waren Deckel von Radio-Plattenspieler-Kombinationen (Braun SK 4 von 1956, der so genannte „Schneewittchensarg“). Außerdem findet der Stoff in der Medizin Einsatz als sog. Knochenzement zur Stabilisierung von Implantaten im Knochen.

Aufbau und Eigenschaften

Struktur von Polymethylmethacrylat

PMMA entsteht durch Polymerisation des monomeren Methacrylsäuremethylesters.

Druck, Temperaturverlauf und Dauer des Polymerisationsprozesses haben dabei Einfluss auf die mittlere Länge der entstehenden Polymerketten sowie der Vernetzung und Verschränkung der Polymerketten untereinander. Dies hat wiederum direkte Auswirkungen auf einige physikalische und chemische Eigenschaften, die je nach Produktionsverfahren leicht von den nachfolgend genannten Werten abweichen können.

PMMA verbrennt knisternd, mit gelblicher Flamme, süßlichem Geruch, ohne zu tropfen und ohne Rückstände. Beim Beklopfen mit dem Fingernagel klingt PMMA im Vergleich zu transparentem Polystyrol wegen geringerer Härte nicht blechern.

PMMA ist jenseits von 100 °C plastisch verformbar und diese Verformung ist thermisch reversibel. Es ermöglicht eine gute spanabhebende Bearbeitung, lässt sich sehr gut mit CO₂-Lasern schneiden oder gravieren und ist kratzunempfindlicher als andere Thermoplaste. Verbindungen durch Kleben oder Schweißen sind möglich. Es transmittiert Licht besser als Mineralglas, ist gut einfärbbar, witterungs- und alterungsbeständig, beständig gegen Säuren, Laugen mittlerer Konzentration, gegen Benzin und Öl. Ethanol, Aceton und Benzol greifen PMMA jedoch an. Daher dürfen Plexiglasflächen auch nicht mit Alkohol oder Lösungsmitteln gereinigt werden, da sonst Spannungsrisskorrosion entsteht. Es absorbiert UV-Licht (abgesehen von speziellen UV-durchlässigen Varianten für den Einsatz in der Röntgenlithographie oder für Solarien).

Die gute Witterungsstabilität der Methacrylatpolymere ist bedingt durch die rein aliphatische Struktur und die sterische Abschirmung der Polymerkette. Kommen bei der Polymerisation weitere Monomere (Alkyl- oder Arylmethacrylate) zum Einsatz, ist es möglich, die Eigenschaften des Mischpolymerisats den Produkterfordernissen anzupassen. So kann durch geeignete Wahl des Alkoholrests des monomeren Esters beispielsweise die Polymererweichungstemperatur beeinflusst werden: Langkettige Ester wie Lauryl- und Stearylmethacrylate zeigen bereits wachsartige Polymereigenschaften; Ester mit stark verzweigtem Alkoholrest liefern Polymere mit reduzierter Lösungsviskosität.

Copolymer-Kombinationen anionischer und kationischer PMMA ergeben Interpolyelektrolytkomplexe (IPEC).^[3] Sie werden bevorzugt eingesetzt, Arzneistoffe zu ummanteln und sie in gut vorgegebener Weise freizusetzen.

Auch die Möglichkeiten der Formgebung sind sehr vielfältig. So kann es nicht nur als Glasersatz bei Fenstern eingesetzt werden, sondern auch für Haushaltsgegenstände, wie beispielsweise Schüsseln.

Technische Eigenschaften von PMMA:

• Wärmeleitfähigkeit: 0,19 W/(m·K)^[4]
• Spezifische Wärmekapazität: 1,47 kJ/(kg·K)^[4]
• Brechzahl: 1,492 (zum Vergleich: 1,45–1,9 bei Mineralglas)
• elastisch, bedingt schlagfest (es existieren jedoch speziell schlagzäh-verstärkte Varianten)
• E-Modul (Zug-): 2700–3200 N/mm²
• Durchschlagsfestigkeit: 35–40 kV/mm
• Reißfestigkeit: 70 N/mm²
• Permittivität bei 50Hz: 3,7

Einsatzgebiete

Eine für Schau- und Lehrzwecke illustrativ und sicher in Acryl eingegossene Probe des giftigen und stark ätzenden chemischen Elementes Brom. Das Brom musste vorher in eine Glasampulle eingeschmolzen werden, weil es sonst mit dem Acryl reagieren würde.

Aus Polymethylmethacrylat werden eine Vielzahl von transparenten und nicht-transparenten Bauteilen gefertigt.

PMMA ist unentbehrlich in der Zahnmedizin, wo es für Prothesen eingesetzt wird. Hierfür wird der Kunststoff mit Metallsalzen eingefärbt, so dass die typische rosa Farbe entsteht. In durchsichtiger Form wird er für Verbandsschienen eingesetzt. Der Kunststoff wird frei angemischt und härtet unter Hitze und Druck aus. Es können auch Aktivatoren zugesetzt werden.

Wichtige Einsatzgebiete sind:

• Automobiltechnik: Blinker- und Rückleuchtengläser, Reflektoren, Lichtleiter, Tür-/Säulenverkleidungen im Exterieur Bereich (A-/B-/C- Säulen Verkleidung)
• Luftfahrt: Scheiben, Hauben, Scheinwerferabdeckungen
• Lichttechnik: Flutlicht-Schilder und „Acryl-Lichtdesign“, Leuchtenabdeckungen, Leuchtwerbung
• Optik: Schauglas, Linsen, Brillenglas, Fresnel-Linsen, Lichtwellenleiter
• Schmuck: Sogenannte Plugs und anderer Schmuck für z. B. geweitete Piercings
• Haushalt: Schüsseln, Gehäuse, Salatlöffel, Salz- und Pfeffermühlen
• Bauwesen: Polymerbeton, Industriefußboden, Verglasungen (z. B. Doppelstegplatten), Abdichtung und Beschichtung von Balkonen und Terrassen, Detailabdichtungen im Flachdach, Industrietorverglasung (Plustherm-Systemverglasung), Sanitärbauteil (z. B. Badewanne), Möbel, Raumteiler, Türfüllungen, Lampenschirme
• Musikinstrumente: Schlagzeuge, Tastenbeläge beim Klavier
• Orthopädie: Knochenzement (z. B. zur Verankerung von Hüftendoprothesen)
• Zahnmedizin: Total- und Teilprothesen, Provisorien, Aufbissschienen
• Medizin: Harte Intraokularlinsen, mit Gentamicin angereicherte PMMA-Kugeln als Ketten aufgezogen zur kontinuierlichen Antibiotikabehandlung
• Hörgeräteakustik: Ohrpassstück (Otoplastik)
• Textilindustrie: Bestandteil von Polyacrylfasern, siehe Polyacrylnitril
• Halbleiterindustrie: Verwendung als Resist (Fotolack) bzw. Bestandteil davon in der Foto- und Elektronenstrahllithographie
• Gartenbau: Bedachungsmaterial, Treibhäuser
• Pyrotechnik: Bestandteil von Verzögerungssätzen
• U-Boot-Druckkörper: siehe Deep Rover DR1002
• Bildende Kunst: als Werkstoff und Bildträger
• Modell- und Prototypenbau: als Mineralglas-Ersatz bei Einzelstücken und Kleinstserien
• Maschinenschutz: Schutzhauben und Schutztüren
• Uhrenindustrie: Uhrglas
• Klebstoffe: Methylmethacrylatklebstoff

Marken- und Handelsnamen

Bekannt wurde PMMA unter dem Handelsnamen Plexiglas, angemeldet 1933 von Otto Röhm.^[5] In Europa ist dies ein eingetragener Markenname der Evonik Röhm GmbH^[6], in den USA der Altuglas International (Arkema Gruppe).^[7]

In Europa vermarktet die Altuglas International Gruppe PMMA unter dem Namen Altuglas; die Arkema Gruppe PMMA unter dem Namen Oroglas.^[8]

In der DDR wurde der Markenname O-Glas (für „organisches Glas“) verwendet. Einziger Hersteller waren die Stickstoffwerke Piesteritz. Von „Piesteritz“ leitet sich der Handelsname Piacryl ab.

Es gibt eine Vielzahl von weiteren herstellerspezifischen Handelsnamen, darunter Conacryl, Deglas, Diakon, Friacryl, Hesaglas, Limacryl, PerClax und Vitroflex.

Acrylglas ist eine verallgemeinerte, herstellerunabhängige Bezeichnung für PMMA.

Recycling

Recycling-Code für Polymethylmethacrylat

Der Recycling-Code für Polymethylmethacrylat ist 07.

Literatur

• Kai Buchholz: Plexiglas®. Werkstoff in Architektur und Design. Wienand, Köln 2007. ISBN 3-87909-925-1

Weblinks

• Handelsnamen und Hersteller von Polymethylmethacrylat

Einzelnachweise