Poly_methyl methacrylate_ _PMMA_

							                                  
                                                                               
                                         Poly(methyl methacrylate) (PMMA)



                              
                                  
 
 
 
Poly(methyl methacrylate) (PMMA) was created in 1877 when the German chemists Fittig and 
Paul  discovered  the  polymerization  process  that  turns  methyl  methacrylate  into  polymethyl 
methacrylate. (Acrylic acid was first prepared in 1843. Methacrylic acid, which is a derivative of 
acrylic acid, was formulated in 1865. When methacrylic acid is reacted with methyl alcohol, it 
results  in  an  ester  known  as  methyl  methacrylate.)    In  1933  the  German  chemist  Otto  Röhm 
patented  and  registered  the  brand  name  PLEXIGLAS.  In  1936  the  first  commercially  viable 
production  of  acrylic  safety  glass  began.  During  World  War  II  acrylic  glass  was  used  for 
submarine periscopes, and windshields, canopies, and gun turrets for airplanes 
 
Structure 

Methyl methacrylate is the basic molecule, or monomer, from which polymethyl methacrylate 
and many other acrylic plastic polymers are formed. The chemical notation for this material is 
CH2=C(CH3)  COOCH3.  It  is  written  in  this  format,  rather  than  the  more  common  chemical 
notation  C5H8O2,  to  show  the  double  bond  (=)  between  the  two  carbon  atoms  in  the  middle. 
During polymerization, one leg of this double bond breaks and links up with the middle carbon 
atom of another methyl methacrylate molecule to start a chain. This process repeats itself until 
the final polymer is formed. 

Methyl  methacrylate  may  be  formed  in  several  ways.  One  common  way  is  to  react  acetone 
[CH3COCH3] with sodium cyanide [NaCN] to produce acetone cyanhydrin [(CH3)2C(OH)CN]. This 
in turn is reacted with methyl alcohol [CH3OH] to produce methyl methacrylate. 

Other similar monomers such as methyl acrylate [CH2=CHCOOCH,] and acrylonitrile [CH2=CHCN] 
can be joined with methyl methacrylate to form different acrylic plastics.  When two or more 
monomers  are  joined  together,  the  result  is  known  as  a  copolymer.  Just  as  with  methyl 
methacrylate, both of these monomers have a double bond on the middle carbon atoms that 
splits during polymerization to link with the carbon atoms of other molecules. Controlling the 
proportion of these other monomers, produces changes in elasticity and other properties in the 
resulting plastic. 

 


    Plastics Federation of S A                                Properties of Poly(methyl methacrylate) (PMMA)               1 
 
 
 

Typical properties of PMMA: 

    •    Has a density of 1,150–1,190 kg/m3. This is less than half the density of glass, and similar 
         to that of other plastics.  
    •    Has a good impact strength higher than that of glass or polystyrene, but significantly 
         lower than that of polycarbonate or engineering polymers. In the majority of 
         applications, it will not shatter but instead breaks into large dull pieces.  
    •    Is softer and more easily scratched than glass. Scratch‐resistant coatings (which may 
         also have other functions) are often added to PMMA sheets.  
    •    Transmits up to 92% of visible light (3 mm thickness), and gives a reflection of about 4% 
         from each of its surfaces on account of its refractive index of 1.4893 to 1.4899.  




                                                             
             Skeletal structure of methyl methacrylate, the monomer that makes up PMMA 
 
 




                                                                      
                                        Structure of the PMMA polymer 

    •    Filters ultraviolet (UV) light at wavelengths below about 300 nm. Some manufacturers 
         add coatings or additives to PMMA to improve absorption in the 300–400 nm range.  
    •    Allows infrared light of up to 2800 nm wavelength to pass. IR of longer wavelengths, up 
         to 25,000 nm, are essentially blocked. Special formulations of colored PMMA exist to 
         allow specific IR wavelengths to pass while blocking visible light (for remote control or 
         heat sensor applications, for example).  
    •    Has excellent environmental stability compared to other plastics such as polycarbonate, 
         and is therefore often the material of choice for outdoors applications.  
    •    Has poor resistance to solvents, as it swells and dissolves easily. It also has poor 
         resistance to many other chemicals on account of its easily hydrolyzed ester groups.  

          

          




Plastics Federation of S A                   Properties of Poly (methyl methacrylate) (PMMA)                             2 
 
 

Processing  
Thermoplastic PMMA is typically processed at 240–250 °C. All common molding processes may 
be  used,  including  injection  molding,  compression  molding  and  extrusion.  The  highest  quality 
PMMA  sheets  are  produced  by  cell  casting,  but  in  this  case,  the  polymerization  and  molding 
steps occur concurrently. The strength of the material is higher than molding grades owing to 
its extremely high molecular mass. Rubber toughening has been used to increase the strength 
of PMMA owing to its brittle behavior in response to applied loads. 
 
PMMA can be joined using cyanoacrylate cement (so‐called "Superglue"), with heat (melting), 
or  by  using  solvents  such  as  di‐  or  trichloromethane  to  dissolve  the  plastic  at  the  joint  which 
then fuses and sets, forming an almost invisible weld. 
 
Scratches may easily be removed by polishing or by heating the surface of the material. 
 
Laser  cutting  may  be  used  to  form  intricate  designs  from  PMMA  sheets.  PMMA  vaporises  to 
gaseous compounds (including its monomers) upon laser cutting, so a very clean cut is made, 
and cutting is performed very easily. In this respect PMMA has an advantage over competing 
polymers  such  as  polystyrene  and  polycarbonate,  which  require  higher  laser  powers  and  give 
messier and charred laser cuts. 

The  storage,  handling,  and  processing  of  the  chemicals  that  make  acrylic  plastics  are  done 
under controlled environmental conditions to prevent contamination of the material or unsafe 
chemical  reactions.  The  control  of  temperature  is  especially  critical  to  the  polymerization 
process. Even the initial temperatures of the monomer and catalyst are controlled before they 
are  introduced  into  the  mold.  During  the  entire  process,  the  temperature  of  the  reacting 
material is monitored and controlled to ensure the heating and cooling cycles are the proper 
temperature and duration. 

Samples  of  finished  acrylic  materials  are  also  given  periodic  laboratory  analysis  to  confirm 
physical, optical, and chemical properties. 

 
 
Applications 

Impact resistant substitute for glass 

    •    Shower doors, bath enclosures, windows and skylights.  
    •    Residential and commercial aquariums.  
    •    PMMA is used in the lenses of exterior lights of automobiles.  
    •    Motorcycle helmet visors.  



Plastics Federation of S A                   Properties of Poly (methyl methacrylate) (PMMA)                             3 
 
 

    •    Police vehicles for riot control often have the regular glass replaced with acrylic to 
         protect the occupants from thrown objects.  
    •    Acrylic is used for viewing ports and even complete hulls of submersibles, such as the  
    •    Polycast acrylic sheet is the most widely used material in aircraft transparencies 
         (windows). In applications where the aircraft is pressurized, stretched acrylic is used.  
    •    Acrylic is an important material in the making of certain lighthouse lenses. 

Medical technologies and implants 

    •    PMMA has a good degree of compatibility with human tissue, and can be used for 
         replacement intraocular lenses in the eye when the original lens has been removed in 
         the treatment of cataracts. Historically, hard contact lenses were frequently made of 
         this material. Soft contact lenses are often made of a related polymer, where acrylate 
         monomers containing one or more hydroxyl groups make them hydrophilic.  
    •    In orthopaedics, PMMA bone cement is used to affix implants and to remodel lost bone. 
         Dentures are often made of PMMA, and can be colour‐matched to the patient's teeth & 
         gum tissue. In cosmetic surgery, tiny PMMA microspheres suspended in some biological 
         fluid are injected under the skin to reduce wrinkles or scars permanently.  

Artistic and aesthetic uses 

    •    Acrylic paint essentially consists of PMMA suspended in water; however since PMMA is 
         hydrophobic, a substance with both hydrophobic and hydrophilic groups needs to be 
         added to facilitate the suspension.  
    •    Modern furniture makers, especially office chairs. Many other products (for example, 
         guitars) are sometimes made with acrylic glass to make the commonly opaque objects 
         translucent.  
    •    Perspex has been used as a surface to paint on, for example by Salvador Dalí.  
    •    Diasec is a process which uses acrylic glass as a substitute for normal glass in picture 
         framing. This is done for its relatively inexpensive cost, light weight, shatter‐resistant 
         nature, and aesthetic reasons and for the fact that it can be ordered in larger sizes than 
         standard picture‐framing glass.  


Recycling 
Acrylic plastic is not easily recycled. It is considered a group 7 plastic among recycled plastics 
and is not collected for recycling in most communities. Large pieces can be reformed into other 
useful objects if they have not suffered too much stress, crazing, or cracking, but this accounts 
for only a very small portion of the acrylic plastic waste. In a landfill, acrylic plastics, like many 
other  plastics,  are  not  readily  biodegradable.  Some  acrylic  plastics  are  highly  flammable  and 
must be protected from sources of combustion.




Plastics Federation of S A                   Properties of Poly (methyl methacrylate) (PMMA)                             4 
 
 

The Future 
The average annual increase in the rate of consumption of acrylic plastics has been about 10%. 
A future annual growth rate of about 5% is predicted. Despite the fact that acrylic plastics are 
one of the oldest plastic materials in use today, they still hold the same advantages of optical 
clarity  and  resistance  to  the  outdoor  environment  that  make  them  the material  of choice  for 
many applications. 
          
                                                     Advantages:

    •    Half as heavy as glass. This makes working with acrylic much easier. It can also be sawed, 
         whereas glass must be scored.  

    •    The transparency rate of 93% makes acrylic the clearest material known. Very thick glass will 
         have a green tint, while acrylic remains clear.  

    •    A unique property of plastic is its ability to be shaped. There are also no seams in acrylic 
         structures, as chemical welding at the molecular level actually "melts" seams into one piece of 
         solid material. Seams that are welded and polished are invisible.  

    •    Scratches can be easily bugged out of the acrylic. 
          

                                               Disadvantages:
    •    It is more expensive than glass, and  
    •    If exposed to a direct flame it will melt and eventually burn.

 
 




Plastics Federation of S A                   Properties of Poly (methyl methacrylate) (PMMA)                             5