Свежие комментарии

Плексиглас

Полиметилметакрилат (ПММА), известный всем как оргстекло или плексиглас, был бы очень полезен попаданцу благодаря комбинации прозрачности, прочности и прекрасных диэлектрических свойств. Тем более что для полученния этого пластика, производство которого начато еще в 1930-х годах, достаточно самого простого сырья.

Сейчас, конечно, исходный мономер для ПММА — метилметакрилат — получают из нефти, но долгое время его производили из ацетона.
Для этого сначала нужно получить циангидрин из ацетона и циановодорода, который, в свою очередь, генерируется из цианида калия или желтой кровяной соли и разбавленной серной кислотой. Ацетонциангидрин медленно добавляется к концентрированной серной кислоте и превращается при этом в амид метакриловой кислоты. Затем добавляется метанол и смесь кипятится несколько часов, что приводит к метилметакрилату и гидросульфату аммония. Метилметакрилат выделяется отгонкой, температура кипения 101 гр.

Как видно, все исходные материалы достаточно доступные, а сам процесс не требует сложного оборудования. Находящийся в цианиде азот не теряется, а остается в виде гидросульфата аммония.

Заполимеризовать метилметакрилат можно при добавлении небольшого количества радикального инициатора (0.02-0.5% перекиси бензоила или других перекисных соединений) и нагревании сначала при 60 гр. до загустения, а потом постепенного повышения температуры до 120 градусов. Самый прозрачный и свободный от дефектов материал получается при полимеризации без нагревания в течение 2-3 недель и последующей термообработке до 100 градусов. В крайнем случае полимеризацию можно осуществить вообще без инициатора, но это займет существенно большое время (несколько месяцев), а механические свойства продукта будут несколько хуже. Но, тем не менее, это вполне рабочий вариант.

Готовый блок ПММА можно распилить на куски нужного размера. Если же мономер полимеризовать между отполированными стеклами, сразу же получатся листы оргстекла нужной толщины и с гладкой поверхностью.

Обработка оргстекла не должна вызвать затруднений — его легко резать, пилить, шлифовать. При нагреве до 100-120 градусов ПММА размягчается и может быть отформован в прессе. Склеивать оргстекло можно растворителями типа дихлорэтана, а еще лучше — исходным метилметакрилатом.

Плексиглас вполне может заменить оптическое стекло, поскольку очень легко полируется и имеет показатель преломления около 1.49.

Если вместо метанола взять другие спирты, то получатся пластики с отличающимися свойствми. Полиэтилметакрилат и полибутилметакрилат менее теплостойкие, но более ударопрочные, особенно на морозе. Полимеры эфиров метакриловой кислоты и многоатомных спиртов (глицерина или этиленгликоля) — не термопласты, а реактопласты — теплоскойкие, неплавкие и устойчивые к растворителям.

33 комментария Плексиглас

  • 4eshirkot

    Из мемуаров лётчика-испытателя П. М. Стефановского
    //Плексиглас, выпускаемый нашей промышленностью, тёмный, как пивная бутылка.
    И. В. Сталин тут же попросил Поскрёбышева соединить его с директором завода, производящего плексиглас для самолетных фонарей.
    Связь сработала мгновенно. Сталин предложил директору завода резко повысить качество плексигласа.
    — Сколько вам потребуется времени для перестройки производства? — спросил Сталин. — Полгода? Даю вам месяц сроку. И чтобы новый плексиглас был не хуже, чем на «кёртисе» и «томагауке». — Трубка с легким звоном легла на место.//

  • 4eshirkot

    //Лейтенант Гордон Кливер по прозвищу «Маус» имел на своём счету 7 сбитых немецких самолётов. В последнем бою 14 августа 1940 года немецкая пуля разбила плексигласовый фонарь его кабины, и осколки мгновенно ослепили Кливера.

    Оба его глаза и кожа лица были нашпигованы осколками оргстекла. Кливера возили по госпиталям, пока не нашёлся искусный хирург из центральной глазной больницы Мурсфилд, который извлёк многие осколки и вернул лейтенанту зрение на правом глазу. Хирурга звали Гарольд Ридли.

    Периодически осколки в глазу беспокоили его, и он обращался к Ридли, чтобы тот произвёл удаление. Так повторялось 18 раз на протяжении 8 лет.

    Наблюдая пациента, Ридли заметил, что куски плексигласа не вызывают ни нагноения, ни раздражения. Видимо, оргстекло не отторгается тканями глаза. В 1948 году хирург ознакомил с этим случаем своего студента. Тот задал наивный вопрос: почему бы при катаракте не заменить помутневший хрусталик линзой из оргстекла?

    8 февраля 1950 года интраокулярная линза (ИОЛ) была успешно имплантирована медсестре Этвуд.//

    Первые коетактные линзы тоже делали из акрилатов — жесткие из ПММА, а затем мягкие из полигидроксиэтилметакрилата

  • molibden

    А можно уточнить где барть ацетон?

    • 4eshirkot

      Ацетон до начала XX в. получали сухой перегонкой ацетата кальция или бария
      Ca(CH3CO2)2 = CaCO3 + CH3C(=O)CH3
      Ацетат кальция, а свою очередь, из извести или мела и уксусной кислоты. Обычно использовалась уксусная кислота из продуктов сухой перегонки березовой или буковой древесины.

    • 4eshirkot

      Здесь хорошо описан способ производства ацетона из ацетата кальция в начале XX в.
      https://chestofbooks.com/science/chemistry/Distillation-Principles-And-Processes/Chapter-XXIII-Production-Of-Acetone-By-Means-Other-Than-Fer.html

      Если ацетон нужен в относительно небольших количествах, лучше использовать ацетат бария, разложение которого идет при меньшей температуре и ацетон получается более чистый.

  • 4eshirkot

    Акрилаты для пломбирования зубов
    //самотвердеющие пластмассы начали внедряться в практику с 1952 г., массовое производство началось в Чехословакии в 1954 г. (спофакрил и дуракрил). В Советском Союзе первая стоматологическая пластмасса была выпущена Харьковским заводом стоматологических материалов в 1956 г. под названием ACT в различной модификации — АСТ-1, АСТ-2 (ACT — акриловая самотвердеющая).//
    Для приготовления пломбировочного материала смешивается порошок (обычно сополимер метил, этил и бутилметакрилата), содержащий перекись бензоила, и жидкость (смесь метилметакрилата и метакриловой кислоты для улучшения адгезии к зубу, содержит также активатор — диметилтолуидин или соль железа (II)). Для уменьшения КЛТР добавляется порошок кварцевого стекла. Смесь застывает через 10-15 минут.

    Более современные пломбировочные материалы тоже акриловые, обычно на основе бисгликольметакрилата бисфенола А и отверждаются фотоинициатором.

    • dan14444

      Попаданцу в химическое отверждение — фи!
      Только фото, только хардкор. Маленькая ртутная лампа с фильтром — не проблема.
      Инициатор, кстати, и растительный какой-нить можно.

      Кстати, о наполнителях — диатомит, причём какой-нить длинный — заметно лучше кварцевого порошка должен быть. Чем сейчас армируют, вааше?

      • 4eshirkot

        У кристаллического диоксида кремния, в т.ч. и диатомита, клтр около 7 ппм, у кварцевого стекла — 0.5. Это и сейчас основной наполнитель, наряду с другими стеклами и фторидом бария

        • dan14444

          Диатомит — аморфный.

          • 4eshirkot

            Да, похоже действительно в основном аморфный.
            Меня, наверное, ввело заблуждение то, что имел дело с термически обработанным целитом, он как раз кристаллический.

            • dan14444

              Я, помнится, делал HR-TEM с дифрактограммами диатомейных створок — интактные аморфны абсолютно.
              А вот после прожига электронным лучом — формируются локальные кристаллоидные домены, нанометров 5-10 размером. Там уже и решётку можно увидеть.
              Так вот, эти «потенциально-кристаллоидные» домены почему-то ассоциированы с цинком… возможно, какой-то белок на стадии синтеза тек так проявляется…

  • 4eshirkot

    //Первым и основным полимером, используемым в оптике, ПММА является благодаря удачной совокупности свойств. Этот полимер превосходит большинство пластмасс исключительной прозрачностью, отличаясь светопропусканием в широком диапазоне, включающем УФ, видимую и часть ближней ИК области спектра (см. рис. 2.1 разд. 2.1.1) [5]. В интервале длин волн λ = 360-2000 нм светопропускание ПММА может быть практически идеальным – 92%, как и у силикатного стекла. По светопроницаемости в видимой области спектра он уступает лишь кварцевому стеклу, практически пропускающему все 100% видимого света. Это обусловливает хорошую окрашиваемость ПММА во всевозможные цвета. По способности пропускать УФ-лучи ПММА превосходит обычное силикатное стекло, несколько уступая кварцевому стеклу. Так, если кварцевое стекло пропускает 100% УФ-лучей, то ПММА — не менее 73,5%, тогда как силикатное стекло – всего до 40%.
    ММА относится к числу наиболее химически чистых продуктов, выпускаемых в промышленном масштабе. Обычный ПММА поглощает излучение в области длин волн менее 300 нм. При использовании полимера, полученного в атмосфере азота, поглощение смещается до 260 нм. Сообщается [39] о специально очищенном ПММА, который поглощает УФ-лучи менее λ = 250 нм и пропускает почти все излучение свыше λ = 285 нм. Поскольку самые короткие солнечные лучи имеют длину волны λ ≈ 290 нм, такой полимер является совершенно нечувствителным к действию солнечной радиации.
    Среди всех прозрачных полимеров ПММА отличается уникальной атмосферостойкостью, а также стойкостью к УФ- излучению. ПММА пропускает большой процент радарного излучения, что определяет его применение при производстве радарной аппаратуры. Кроме того, он способен поглощать механические и звуковые колебания.
    ПММА характеризуется высокой жесткостью (прочность при растяжении – до 80 МПа), большей, чем у других аморфных прозрачных полимеров (см. таблицу 3.2), в том числе метакриловых. //

  • 4eshirkot

    один из популярных фотоинициаторов для полимеризации акрилатов и метакрилатов — это камфорохинон, чувствительный к синей области света (максимум поглощения 460 нм), который несложно приготовить из камфоры. Например, камфорохинон часто используют в составе светоотверждаемых пломб.
    Обычно используется 0.1-0.3% камфорохинона по массе от (мет)акрилата, кроме того, нужен соинициатор, к качестве которого может использоватьмя крактически любой третичный амин в примерно таком же количестве. На солнечном свету отверждение занимает от нескольких минут и до 15 минут для очень толстыз слоев. Камфорохинон имеет желтый цвет, но после воздействия света окраска пропадает.

  • dan14444

    О ПММА, помнится, читал как в раннем Союзе боролись за прозрачность — ни разу не просто было. И это 30е-40е ХХвека… Так что материал-то хороший, но не особо попаданческий.

    • 4eshirkot

      читали, наверное, здесь http://popadancev.net.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/pleksiglas/comment-page-1/#comment-161790 ?
      Одно дело при массовом производстве, в догоняющей стране. Другое — на уровне лаборатоного производства. Вы будете утверждать, что перегнать несколько литров метилметакрилата до состояния слезы девственницы — это охрененно сложная задача? я вот уверен, что это смог бы сделать каждый второй алхимик.

      • dan14444

        Может быть, не помню уже, но книгу с обещанной технологией было бы любопытно глянуть 🙂
        Насчёт перегонки — а вот не знаю. Нужен ли дефлегматор? Нужен ли азот? Хранение на воздухе?

        Гальванику сделать в деревенской избе можно, а перегонку — ну, на уровне первача… а дальше начинаются ньюансы 🙂
        И получение собственно мма, в той же избе?…
        заливка золочёного жука в ПММА выглядит сложнее собственно золочения…

        Алхимик, с хорошей средневековой лабой — да, смог бы. Не быстро. Но это точно приоритетная задача для алхимика? 🙂
        Канифоль + лак вроде как проще, и вменяемый лак опять же и на луки нужен, и ещё много куда…

        • 4eshirkot

          //Насчёт перегонки — а вот не знаю. Нужен ли дефлегматор? Нужен ли азот? Хранение на воздухе? //
          нет, ничего из этого не нужно. достаточно просто стеклянной реторты.
          //Гальванику сделать в деревенской избе можно,//
          если учесть, что нужны и кислоты, причем достаточно чистые, и цианид для золочения — то ни о какой избе речи и быть не может.

          • dan14444

            Электролит на кровяной соли чем плох? Ну и анодное растворение, если нужно

            • 4eshirkot

              дак ее тоже нужно производить, и вы, если мне не изменяет память, называли кровяную соль очень сложной штукой. Кислоты, опять же — требуют и реторт, и много чего еще, чего в избе нет.

            • 4eshirkot

              еслт же есть и кровяная соль, и кислоты, то для метилакрилата еще только ацетон добавить остается. Ну ацетон уж точно не проблема.

            • dan14444

              Кровяную соль в *небольших* количествах «в избе» получить несложно, вот масштабирование — потребует скотоферм или ещё чего, ну или смены технологии. На золочение (граммы) хватит, на ПММА (килограммы и более) — вряд ли.

              «Кислоты» — для золочения неорганические вроде как и не обязательны. Ацетон — ну, ацетатный не проблема, но суета и время.

              • 4eshirkot

                что граммы, что килограммы — сложность одинакова. Килограммы даже порентабельней будут, и возможно попроще. Тем более одно другие не отменяет, цианиды вообще много где востребованы.

                Если же цель — позолотить одного несчастного жука, сидя в курной избе в глухой деревне — то, может, нафиг этого жука? наверняка более насущные проблемы есть.

                • dan14444

                  > Если же цель — позолотить одного несчастного жука, сидя в курной избе в глухой деревне — то, может, нафиг этого жука? наверняка более насущные проблемы есть.

                  Ну классический же попаданец, прижившийся в деревне — как будет показывать, что он чем-то полезнее деревенского дурачка?
                  Демонстрационный золотой жук — вполне себе метод заинтересовать если не феодала, то тёщу евойную, если где обрезок золотой монетки раздобыл. Да и медный пойдёт, на худой конец.
                  Или стартовый капитал какой-никакой организовать, если к купцам доступ возможен.

                  Да, с теми же усилиями можно хлоратное стреляло или взрывало какое соорудить, но такого шустрика могут сразу придавить, во избежание… А золочёное насекомие — оно безопасно выглядит, и конкуренты далече…
                  Правда, не дай бог, решат, что применимо в фальшивомонетчестве 🙂 Но, с другой стороны, можно и фальшивомонетить втихаря, с грабежами на большой дороге риск сопоставим, а карма чище 🙂

  • Ищущий Тишину

    А что на счет швейной машинки??

    https://youtu.be/4xFtlrFb3uQ

    • 4eshirkot

      а в чем вопрос то? имхо, ничего запредельно сложного в ней нет, если представлять конструкцию.
      правда, перед тем, как делать швейную машинку, нужно понимать, что и чем шить, и зачем.

      • Ищущий Тишину

        Я не в ту тему ответил. Хотел в тему про Стальную иглу. Со швейной машинкой рост производительности в 20 (двадцать раз) Хорошая швея делает 30 стежков в е.в. А с машинкой 600 и больше. Без машинки на рубаху уходит 12 часов — с машинкой 3.

  • 4eshirkot

    для получения 1 кг метилметакрилата нужно около 1 кг ацетонциангидрина, 1 кг серной кислоты и 300 г метанола (при отсутствии которого можно получать этилметакрилат из этилового спирта). Для 1 кг циангидрина потребуется примерно 1.2 кг ацетона и 750 г цианида натрия, или же 950 г желтой кровяной соли. Такое количество желтой кровяной соли можно получить из 5-10 кг белоксодержащих отходов, смотря по их качеству и содержанию азота. Кроме того, потребуется еще несколько кг поташа (который в значительной степени регенерируется, реально расходуется на указанное количество желтой кровяной соли менее 250 г) и серной кислоты. Среди полезных побочных продуктов можно получить от 600 г до 3-4 кг сульфата аммония.