3.2 甲基丙烯酸甲酯本體鑄板聚合制備平板有機玻璃的合成工藝

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1、3.2甲基丙烯酸甲酯本體鑄板聚合制備平板有機玻璃的合成工藝3.2.1概述1、聚合原理甲基丙烯酸甲酯本體鑄板聚合就是將甲基丙烯酸甲酯預聚漿液在模具中聚合至一定轉化率成為一定形狀的聚甲基丙烯酸甲酯的工藝過程。工業(yè)上采用此工藝方法生產(chǎn)平板有機玻璃。甲基丙烯酸甲酯本體鑄板聚合工藝的關鍵之一就是聚合熱的擴散及合理利用。當本體聚合進行到一定階段后，體系黏度大大增加。這時大分子活性鏈移動困難，但單體分子的擴散并不受多大的影響。因此，鏈引發(fā)，鏈增長仍然照樣進行，而鏈終止反應因黏度大而受到很大抑制。這樣在聚合體系內，活性鏈總濃度就不斷增加。結果必然使聚合

2、反應速度加快，又因鏈終止速度減慢，活性鏈壽命延長，所以產(chǎn)物的相對分子質量增加，出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象（或稱凝膠化效應）。反應后期，單體濃度降低，體系黏度進一步增加，單體和大分子活性鏈的移動都很困難，此時反應速度減慢，產(chǎn)物相對分子質量變低，由于這種原因，聚合產(chǎn)物的相對分子質量分布不均一性就更為突出，這是由于本體聚合本身的特點造成的。對于不同的單體來講，由于其聚合熱的不同和大分子活性在聚合體系中的狀態(tài)（伸展或卷曲）的不同，凝膠化反應的程度也不同，并不是所有的單體都能選用本體聚合實施方法，對于聚合熱值過大的單體由于熱量不易排除，就不宜使用此法，一般

3、選用聚合熱較適中的，以便于生產(chǎn)操作控制，甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的熱值分別為54.4J/mol和69.9J/mol，它們的聚合熱適中。工業(yè)上已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)。甲基丙烯酸甲酯本體鑄板聚合工藝的關鍵之一就是聚合物體積收縮。由于甲基丙烯酸甲酯的密度（0.94g/cm3）小于有機玻璃的密度（1.18g/cm3）,在聚合過程出現(xiàn)明顯的體積收縮，為了避免體積收縮和散熱，工業(yè)上往往采用二步法制備有機玻璃。在過氧化苯甲酰引發(fā)下，甲基丙烯酸甲酯進行平穩(wěn)的初期反應，當轉化率達到20%時，聚合體系黏度增加，聚合速率顯著增加，此時停止第一階段反應。將聚合漿液轉移到

4、模具中，低溫反應較長時間。當轉化率達到90%以后，聚合物基本成型，可以升溫使單體完全聚合。2、性能及用途聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA)，俗稱有機玻璃。有機玻璃源自商品名“Oroglas”，意為“OrganicGlass”（即有機玻璃），又稱壓克力。聚甲基丙烯酸甲酯的聚集態(tài)結構為無定形，分子量約為200萬，具有高度的透明性，可透過92％以上的太陽光，紫外線達73.5%。有機玻璃的密度為1.18kg/dm3，同樣大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金屬鋁（屬于輕金屬）的43％；有機玻璃的強度比較高，抗拉伸和抗沖擊的能力比普通玻璃高7～18倍

5、。有一種經(jīng)過加熱和拉伸處理過的有機玻璃，其中的分子鏈段排列得非常有次序，使材料的韌性有顯著提高。用釘子釘進這種有機玻璃，即使釘子穿透了，有機玻璃上也不產(chǎn)生裂紋。這種有機玻璃被子彈擊穿后同樣不會破成碎片。有機玻璃具有很好的加工性能。它不但能用車床進行切削，鉆床進行鉆孔，而且能用丙酮、氯仿等粘結成各種形狀的器具，也能用吹塑、注射、擠出等塑料成型的方法加工成大到飛機座艙蓋，小到假牙和牙托等形形色色的制品。有機玻璃還具有一定的耐熱耐寒性，耐腐蝕性，良好的絕緣性能，較好的尺寸穩(wěn)定性，但溶于有機溶劑，但其表面硬度不夠，容易擦毛。有機玻璃可作要求有一

6、定強度的透明結構件，如油杯、車燈、儀表零件，光學鏡片，廣告燈箱等。經(jīng)拉伸處理的有機玻璃可用作防彈玻璃，也用作軍用飛機上的座艙蓋。有機玻璃用于制造裝飾品，如用珠光有機玻璃制成的鈕扣，各種玩具、燈具。有機玻璃在醫(yī)學上還有一個絕妙的用處，那就是制造人工角膜。所謂人工角膜，就是用一種透明的物質做成一個直徑只有幾毫米的鏡柱，然后在人眼的角膜上鉆一個小孔，把鏡柱固定在角膜上，光線通過鏡柱進入眼內，人眼就能重見光明。在第二次世界大戰(zhàn)中，有些飛機失事時，飛機上用有機玻璃做的座艙蓋被炸，飛行員的眼睛里嵌入了有機玻璃碎片。經(jīng)過了許多年以后，雖然這些碎片并未

7、被取出，但也未進一步引起人眼發(fā)生炎癥或其他不良反應。這件偶然發(fā)生的事說明有機玻璃和人體組織有良好的相容性。同時也啟發(fā)了眼科醫(yī)生，可以用有機玻璃制造人工角膜，它的透光性好，化學性質穩(wěn)定，對人體無毒，容易加工成所需形狀，能與人眼長期相容?，F(xiàn)在，用有機玻璃做的人工角膜已經(jīng)普遍用于臨床。有機玻璃用作防大理石，它與傳統(tǒng)的陶瓷材料相比，除了無與倫比的高光亮度外，還有下列優(yōu)點：韌性好，不易破損；修復性強，只要用軟泡沫蘸點牙膏就可以將潔具擦拭一新；質地柔和，冬季沒有冰涼刺骨之感；色彩鮮艷，可滿足不同品位的個性追求。用有機玻璃制作臺盆、浴缸、坐便器，不僅

8、款式精美，經(jīng)久耐用，而且具有環(huán)保作用，其輻射線與人體自身骨骼的輻射程度相差無幾。3.2.2聚合體系各組分及其作用1、偶氮二異丁腈偶氮二異丁腈，CASNo.：78-67-1，azodiisobutyronit