PMMA

PMMA (Polymethylmethacrylat) verfügt über ausgezeichnete umfassende mechanische Eigenschaften und zählt zu den leistungsstärksten Universal-Kunststoffen. Seine Zug-, Biege- und Druckfestigkeit übertreffen Polyolefine, Polystyrol und Polyvinylchlorid. Obwohl die Schlagzähigkeit des PMMA vergleichsweise gering ausfällt, liegt seine Zähigkeit noch geringfügig über der von Polystyrol.
Gegossenes polymerisiertes PMMA-Blech (wie Acrylglas in Luftfahrtqualität) weist weiter verbesserte Zug-, Biege- und Druckfestigkeiten auf und erreicht das Leistungsniveau hochwertiger technischer Kunststoffe wie Polyamid und Polycarbonat.
Bei den konkreten mechanischen Kennwerten liegt die Zugfestigkeit von PMMA zwischen 50 und 77 MPa, die Biegefestigkeit zwischen 90 und 130 MPa. Die Obergrenze dieser Werte erreicht oder übertrifft sogar einzelne technische Kunststoffe. Die Bruchdehnung beträgt jedoch nur 2–3 %, wodurch PMMA als starrer, spröder Kunststoff eingeteilt wird. Es zeigt eine ausgeprägte Kerbempfindlichkeit und neigt unter mechanischer Belastung zur Rissbildung. Im Vergleich zu Polystyrol und herkömmlichem anorganischem Glas ist die Bruchfläche aber glatter und weniger zerklüftet.
PMMA besitzt eine sekundäre Umwandlungstemperatur von 40 °C, die der Aktivierungstemperatur der Seitenmethylgruppenbewegung entspricht. Übersteigt die Umgebungstemperatur 40 °C, verbessern sich Gesamtzähigkeit und Duktilität des Werkstoffs deutlich. Zusätzlich hat PMMA eine relativ geringe Oberflächenhärte und neigt im täglichen Gebrauch zu Kratzern und Abrieb.
Die mechanische Festigkeit von PMMA hängt eng mit der Einwirkdauer der mechanischen Spannung zusammen; die Tragfähigkeit sinkt mit zunehmender Belastungsdauer allmählich ab. Nach einer Verstreckungsorientierung weist orientiertes Acrylglas deutlich verbesserte gesamte mechanische Eigenschaften sowie eine abgemilderte Kerbempfindlichkeit auf.
PMMA verfügt über eine mäßige Hitzebeständigkeit. Obwohl seine Glasübergangstemperatur 104 °C beträgt, schwankt die maximale Dauereinsatztemperatur je nach Betriebsbedingungen zwischen 65 und 95 °C. Die Wärmeformbeständigkeit unter 1,18 MPa Last liegt bei ca. 96 °C, der Vicat-Erweichungspunkt bei rund 113 °C. Die Hitzebeständigkeit lässt sich durch Copolymerisation mit Methacrylat- oder Glykoldiacrylat-Monomeren weiter optimieren.
Der Werkstoff weist zudem unzureichende Kältebeständigkeit auf, seine Sprödübergangstemperatur liegt bei 9,2 °C. Die thermische Stabilität von PMMA ist mittelmäßig: Sie übertrifft PVC und Polyoxymethylen, bleibt aber hinter Polyolefinen und Polystyrol zurück. Die Zersetzungstemperatur liegt geringfügig über 270 °C, die Fließtemperatur der Schmelze bei ca. 160 °C – dies ergibt ein breites, sicheres Temperaturfenster für Schmelzverarbeitung und Spritzguss.
Unter Kunststoffen liegen Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität von PMMA im mittleren Bereich: Wärmeleitfähigkeit = 0,19 W/(m·K), spezifische Wärmekapazität = 1464 J/(kg·K).