PMMA下游应用领域及未来发展趋势

PMMA下游应用领域及未来发展趋势

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），通常被称为有机玻璃或亚克力。凭借优良的光学性能，PMMA下游应用广泛，其中低端PMMA主要应用领域为广告灯箱、标牌、灯具、浴缸、仪表、生活用品、家具，高端PMMA主要应用于液晶显示屏、放射线PMMA、光学纤维、太阳能光伏电池、汽车灯罩、防弹玻璃、飞机座舱玻璃、医用高分子材料、军用光学设备、高铁车窗、警用盾牌、高端潜水镜等领域，被我国《石化和化学工业“十二五”发展规划》列入“十二五”高端石化化工产品发展重点名录。尤其近年来液晶显示领域的快速发展，带动了光学级PMMA材料的需求快速增长。

PMMA的三种生产方法

1. 溶液聚合法

溶液聚合法是通过在溶剂中使用甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体发生聚合反应来制备PMMA。聚合后，通过减压蒸馏去除未聚合的单体和溶剂，得到固态聚合物。

优点：

因为在聚合反应中使用了溶剂，因此具有不容易在反应器中产生异常反应、反应操作简便、装置能够简单化的特征。体系粘度低，便于混合和传热，温度容易控制。可避免局部过热，产品分子量分布较窄。

缺点：

单体浓度较低，聚合速率较慢，设备生产能力较低。聚合物分子量可能因溶剂链转移而降低。因为使用了大量的溶剂，因此脱挥时需要更大能耗，溶剂分离回收费用高，另外，与用其他生产方法生产出的产品相比，PMMA粒子中的残留溶剂量较多，难以除净。

2. 悬浮聚合法

悬浮聚合法是将MMA单体悬浮在水中，并在存在引发剂和稳定剂的条件下进行聚合。悬浮剂将单体分散在连续相中，避免单体和聚合物大量溶解于连续相中，得到颗粒状的聚合物产物。

优点：

体系粘度低，传热和温度容易控制。

产品分子量及分布稳定，分子量比溶液聚合的高。

杂质含量少，后处理工序简单，生产成本低。

缺点：

该种生产工艺因为是以高温、高速的方式聚合，因此其耐热性（荷重软化温度）高的品种在成形时的热安定性相对较差，容易热分解，所以存在产品成形条件较为苛刻的问题。产品中分散剂和残余单体含量高，需除净以生产透明和绝缘性能好的产品，并产生大量污水，增加处理成本。

3. 本体聚合法

本体聚合法是单体在引发剂或热、光、辐射的作用下，不加其他介质进行的聚合过程。MMA单体在引发剂的作用下直接进行聚合反应，形成PMMA聚合物。

优点：

产品纯净，不需复杂的分离、提纯。

生产工艺简单，流程短，使用生产设备少，投资较少。

反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本低。

缺点：

工艺相对复杂。

综上所述 ，三种生产PMMA的工艺各有优缺点，应根据具体需求和条件选择适合的生产方法。

从安全、环保、节能和产品质量等诸多方面均衡考虑，采用先进的连续本体聚合法，可以解决本体聚合技术的传质、传热和聚合转化率控制等问题。由于采用本体聚合法，聚合单体为原料MMA和MA，聚合过程中不使用溶剂和水，又解决了其他聚合技术带来的产品纯净度问题。能耗低，无污染，但工艺相对复杂。

PMMA的主要应用领域

1. 建筑行业

PMMA的高透光性和耐候性使其成为建筑行业中理想的玻璃替代材料。它被广泛用于制造窗户、天窗、隔音板和装饰板材等。而由PMMA制成的外墙板材不仅质轻、安装方便，而且能够抵御恶劣天气的影响，保持长期的稳定性能。此外，PMMA的板材可以通过特殊工艺制成各种纹理和颜色，以适应不同的建筑风格和设计需求。而在室内照明的方面，PMMA的高透光性使其成为制造照明设备的理想材料，如户外灯具和室内装饰灯具。这些照明设备不仅能够提供高效的照明效果，还能保证美观和安全性。

2. 汽车行业

PMMA被广泛用于制造汽车的前大灯和尾灯罩，这些部件不仅需要提供良好的照明效果，还要能够在高速行驶中抵御飞石的冲击。除了照明系统，内饰件如仪表盘、控制面板和装饰条的透明度和光泽度可以提升汽车内饰的美观度，同时PMMA的耐化学性可以抵抗日常使用中可能接触到的各种液体和清洁剂。

由于PMMA的密度低于传统的玻璃材料，随着汽车轻量化趋势的发展，其在汽车制造中的应用越来越广泛，从而提高燃油效率和减少排放。

此外，PMMA的耐候性和耐老化性能使其成为汽车外饰件的理想材料，如用于制造汽车的天窗和侧窗。这些部件需要在各种气候条件下保持良好的透明度和机械性能。

3. 医疗器械

在医疗器械行业中，PMMA因其生物相容性、透明性和耐化学性而被广泛使用。PMMA的一个主要用途是作为人工关节和骨骼的制造材料。由于其高强度和耐磨损性，PMMA能够提供类似于自然骨骼的支撑和耐磨性能。类似地，牙科领域的牙托和牙齿矫正器需要的透明性和美观性可以使PMMA成为理想的牙科修复材料，耐化学性可以抵抗口腔环境中的腐蚀。

此外，PMMA的生物相容性和稳定性使其成为药物输送系统和生物传感器的理想材料。在这些应用中，PMMA可以被设计成特定的形状和结构，以适应不同的药物释放和传感需求。

4. 显示领域

液晶显示器导光板是 PMMA 下游应用增长最快的领域之一。液晶面板中的背光模组主要由光源、导光板及光学膜三部分构成，其中导光板主要用于LCD 背光模块中将光源发出的光线均匀导向于这个显示面上，主要材料即为 PMMA。

全球平板显示产业集中在韩国、中国台湾地区、日本和中国大陆，受大屏手机、电视尺寸、车载显示及公共显示的拉动，全球新型显示产业呈持续增长态势。

近年来，在下游市场高速增长的需求拉动和国家相关产业政策的支持下，国内显示面板及材料迎来了快速的发展，以京东方、华星光电、天马、龙腾光电、中电熊猫等为代表的一批面板生产企业的崛起，带动了大陆平板显示产业链的高速发展，面板产业不断向国内转移的趋势明显，根据群智咨询统计，预计到2019年国内面板厂在全球液晶电视面板市场中市占率将超过 40%，到 2022 年有望超过50%，将带动导光板的需求继续增长。

5. LED照明领域

在照明领域，LED照明作为一种新型的绿色光源产品，与传统光源相比，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，并广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。目前，LED 已经成为性价比较高的生态光源，全面进入照明替代市场，在全球淘汰白炽灯和限制荧光灯(含汞)使用的大趋势下，全球半导体照明市场快速增长，成为人类照明史上的一次飞跃，被公认为 21 世纪最具发展前景的电光源。

LED平板灯是一种广泛应用于室内（住宅、办公楼、商业店铺）、室外（道路、景观）照明的 LED 照明产品，主要利用导光板将LED 点光源或线光源转换成面光源，从而让光线均匀地从平板灯正面射出，有效的扩大了光源覆盖面积。LED 平板灯中的高端品牌（主要用于室内）主要采用 PMMA 导光板为原材料，其透光率更高。与传统光源相比，LED光源具有节能、环保、使用寿命长、光源稳定等诸多优势。

6. 通信领域

PMMA材料制成的塑料光纤是优异的短距离数据传输介质，被认为是光纤到户（FTTH）“最后一公里”的最佳解决方案，且符合国家“光进铜退、低碳、节能、环保”的产业发展方向。全球范围内，生产塑料光纤的主要企业有日本的三菱、旭化成、东丽等公司，以及美国的波士顿公司等。

我国科学家经过多年努力，已掌握从原材料提纯、经本体聚合直接拉制塑料光纤的整套技术。中科院理化技术研究所已研制成功日产 10 万米 PMMA塑料光纤的全自动流水线，连续数月稳定生产出光衰减在 170-200db/km 的 PMMA 光纤，累计生产出数百万米低损耗塑料光纤。

同时，除光通信领域外，塑料光纤还被应用于景观照明，2012 年伦敦奥运会的开闭幕式上的景观工程就采用了深圳华鹰世纪光电技术有限公司供应的塑料光纤。目前，塑料光纤用于景观照明在国内还处于萌芽阶段，但发展前景值得期待。

PMMA作为一种高性能的工程塑料，在多个行业中发挥着重要作用。随着合成技术的不断进步和应用领域的不断拓展，PMMA的市场前景广阔。

目前国内中低端市场如生活用品、家具等供应充足，但市场对高性能产品的需求正快速增长，这要求生产企业进行产品结构调整。中低端市场的产品往往附加值较低，为了适应市场需求，企业需要通过研发和技术创新，提升现有产品的技术含量和附加值。

为避免市场的同质化竞争，企业应开发具有独特功能或设计的产品，以满足特定客户群体的需求。

特种玻璃级PMMA，如防射线PMMA、光学纤维及太阳能光伏电池等，在国内尚属空白或发展初期。医疗放射设备需求的增加使得防射线PMMA市场需求日益增长。而随着信息技术发展对高速传输媒介的需求日益增加，作为一种优良的光纤制造材料的光学纤维级PMMA市场前景广阔。光学级PMMA因其优异的光学特性，在高端市场具有广泛的应用；随着液晶显示技术的不断进步，对其需求日益增加。生产企业需要扩大产能和提升产品质量，以满足市场需求。

另外，环保意识的提升、环保法规和市场对绿色产品的需求促使PMMA行业的可持续发展，如生物基PMMA、可回收PMMA等，将成为未来发展的趋势。