甲基丙烯酸甲酯的本体聚合.pdf

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1、实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的1、用本体聚合的方法制备有机玻璃（PMMA），了解聚合原理和特点，特别是了解温度对产品性能的影响。2、掌握有机玻璃制备技术，要求制备品无气泡、无损缺、透明光洁。二、实验原理聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）俗称有机玻璃，因它具有优良的光学性能，比重小，在低温下仍能保持其独特的物理性能而广泛的应用于建材、民用制品，尤其是航空工业上。因此它是较重要的合成材料之一。甲基丙烯酸甲酯单体既可进行自由基聚合，又可进行阴离子聚合。本实验是过氧化二苯甲酰为引发剂进行自由基聚合

2、。应用MMA本体聚合的引发剂主要是偶氮类与过氧化物类油溶性引发剂。以过氧化二苯甲酰引发聚合反应为例：1、引发剂分解OOO.COOC2CO2.+2CO22、引发.CH3CH.3+CH2CCH2CCOOCH3COOCH33、增长CH3CH3CH3CH.3CH2C.+nCH2CCH2CCH2CnCOOCH3COOCH3COOCH3COOCH34、终止a、偶合终止CH3CHCHCH.333CH3C+.CCH2CH2CCCH2COOCH3COOCH3COOCH3COOCH3b、歧化终止CH3CH3CH3C

3、H3C.+CH2C.CH2CH+H2CCCH2COOCH3COOCH3COOCH3COOCH3o甲基丙烯酸甲酯在60C以上时聚合，以歧化终止为主。由上反应历程可知，所用过氧化物在加热时产生自由基，它们参与组成聚合物。由此，称所用过氧化物为“引发剂”而不是催化剂。聚合反应是一个连锁反应，反应速度较快，随着聚合产物增加出现自动加速现象，并且甲基丙烯酸甲酯并不是聚合物的良溶剂，长链自由基有一定程度的卷曲，自动加速效应更加明显，因为引发是通过小分子的单分子分解发生的，而生长只需要单体移动到生长链的末端，

4、所有这两个过程的速率在聚合初期不特别依赖于相应反应物在介质中扩散的能力。另一方面，双分子终止需要在粘度增加到一定程度后，终止速率将为扩散速率所控制，而引发和生长速率仍不受影响。这种在速率上的不连续性突然破坏了连锁反应的稳定状态；终止的链数将少于开始生长的链数，导致聚合速率与放热速率随反应进行反而增加。这种由于聚合物浓度增加、粘度增加而产生的效应称之为特罗姆斯多沃-诺里什（Trommsdorff-Norrish）即自动加速效应。由于粘度增加，散热困难，有时会产生激烈的爆炸。本体聚合又称块状聚合，它

5、是在没有任何介质存在下，单体本身在微量引发剂下聚合或者直接用热与光、辐射线照射引发聚合。次法优点生产过程比较简单，成品无需后处理，产品也比较纯净，这个优点对要求透明度或电性能好的聚合物是重要的。各种规格的板棒、管材等制品均可直接聚合而成。但是自由基本体聚合中存在自动加速效应，聚合热不易排出，故造成局部过热，使聚合物分子量分布宽，产品变黄并产生气泡，使聚合物破损，在灌模聚合中若控温不好，体积收缩不均，还有使聚合物光折射率不均匀和产生局部皱纹之弊。因此，本体聚合要求严格控制不同阶段的反应温度，随时排

6、出反应热是十分重要的。工业生产中在反应配方和工艺选择上必须是引发剂浓度要低，反应温度不宜过高，聚合分段进行，反应条件随不同阶段而异。三、安全事项本实验所用过氧化物类引发剂受到撞击、强烈研磨，极易燃烧、爆炸。取用时，盛引发剂的容器要轻拿、轻放，每次用量少少，取用时洒落的，要及时收拾干净。四、实验配方MMA（新蒸）约10gBPO（精制）单体量0.1%~0.3%（重量百分数）邻苯二甲酸二丁酯单体体积量的1/10五、实验步骤1、预聚将称好的10gMMA和引发剂放入50ml锥形瓶中摇匀，溶解，瓶口包一块玻

7、璃o纸，用橡皮圈扎紧，放在80~90C水浴中加热，不断摇动锥形瓶，直到液体成粘稠状（此时转化率大约为10%），然后将锥形瓶用冷水冷至室温，加入邻苯二甲酸二丁酯，搅拌均匀。2、浇铸将预聚好的物料注入试管中，灌浆时要小心，不要溢至模外，不要全灌满，稍留一点空间，以免加热膨胀而溢出，甚至将模具胀裂。3、加热聚合o将试管放入40C的水浴或烘箱中，聚合约20小时（若用烘箱一定要注意烘箱o的温度控制情况），然后在100~110C油浴中聚合1~2小时，用冷水冷却至室温，将试管打破，得到试管形状的棒材。若浇注时

8、放入花鸟之类，则为市售之“人工琥珀”。六、思考题1、本题聚合的特点是什么？为何要预聚？2、聚合为什么要采取分段加热，即先高温后低温而后再高温的工艺？3、制品中的“气泡”、“裂纹”等是如何产生的？如何防止？