甲基丙烯酸甲酯本體聚合的工藝過程

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1、甲基丙烯酸甲酯本體聚合的工藝過程生產(chǎn)原理：本體聚合是指單體僅在少量引發(fā)劑存在下進行的聚合反應，或者直接加熱，光和輻射作用下進行的聚合反應。本體聚合具有產(chǎn)品純度高和無需后處理等優(yōu)點，可直接聚合成各種規(guī)格的型材。但是，由于體系粘度大，聚合熱難以散去，反應控制困難，導致產(chǎn)品發(fā)黃，出現(xiàn)氣泡，從而影響產(chǎn)品質量。本體聚合進行到一定程度，體系粘度大大增加，大分子鏈的移動困難，而單體分子的擴散收到的影響不大。鏈引發(fā)和鏈增長反應照常進行，而增長鏈自由基的終止受到限制，結果使得聚合反應的速度增加，聚合物分子變大，出現(xiàn)所謂的自動加速效應。更高的聚合速率導致更多的熱量生成，如果聚合熱不能及時散去，會使局部反

2、應雪崩式的加速進行而失去控制，因此，自由基本體聚合中控制聚合速率使聚合反應平穩(wěn)進行是獲得無瑕疵型材的關鍵。聚甲基丙烯酸甲酯為無定形聚合物，具有高度的透明性，因此成為有機玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯具有較好的耐沖擊強度于良好的低溫性能，是航空工業(yè)和光學儀器制造業(yè)的重要材料。有機玻璃表面光滑，在一定的曲率內光線可在其內部傳到而不逸出，因此在光導纖維領域得到應用。但是，聚甲基丙烯酸甲酯耐候性差，表面易磨損。可以是甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯等單體共聚來改善耐候性。有機玻璃是通過甲基丙烯酸甲酯的本體聚合制備的。甲基丙烯酸甲酯的密度小于聚合物的密度，再聚合過程中出現(xiàn)較為明顯的體積收縮。為了避免體積收縮和有

3、利散熱，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，甲基丙烯酸甲酯聚合初期平穩(wěn)反應，當轉化率超過20%以后，聚合體粘度增加，聚合速率明顯加快，此時應該停止第一階段反應，將聚合漿液轉移到模具中，低溫反應較長時間。當轉化率打到90%以上后，聚合物業(yè)已成型，可以升溫使單體完全聚合。引發(fā)劑的用量應視制備的制品厚度而定。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗稱有機玻璃，因其優(yōu)良的光學性能，比重小，以及在低溫下仍能保持其獨特的性能而被廣泛的應用，則它是重要的合成材料之一。本實驗是用過氧化苯甲酰（BPO）為引發(fā)劑，甲基丙烯酸甲酯進行自由基聚合。本體聚合的具體過程是：1、引發(fā)劑分解2、鏈引發(fā)3

4、、鏈增長4、鏈終止A．偶合終止B．歧化終止其中，甲基丙烯酸甲酯在60℃以上時聚合，以歧化終止為主。本體聚合反應是一個連鎖反應，反應速度很快，伴隨著聚合物的生成出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象，并且甲基丙烯酸甲酯不是聚合物的良溶劑，長臉自由基有一定程度的卷曲，自動加速效應更加明顯。因為引發(fā)是通過小分析的單分子的分解發(fā)生的，而生長只需要單體移動到生長鏈的末端，所以這兩個過程的聚合速率再聚合初期并不特別依賴相應反應物在在介質中擴散的能力。另一方面，雙分子終止需要在粘度增加到一定程度后，終止速率將被擴散速率所控制，而引發(fā)和生長速率則不受影響。這種在速率上的不連續(xù)性突然破壞了連鎖反應的穩(wěn)定狀態(tài)，終止生長的鏈段

5、數(shù)少于開始生長的鏈段數(shù)，導致反應速率與放熱速率隨反應進行而增加。這種效應稱之為“自動加速效應”。由于粘度增加，散熱困難，會發(fā)生“爆聚”。因此，本體聚合要求嚴格控制不同反應階段的溫度，隨時排除反應熱是很有必要的。在本體聚合反應開始前，通常有一段誘導期，聚合速度為零，體系無粘度變化。然后反應逐步進行。當轉化率超過20%之后，聚合速度顯著加快，稱為自加速效應，此時若控制不當，體系易發(fā)生暴聚而使產(chǎn)品性能變壞。而轉化率達80%之后，聚合速率顯著減小，最后幾乎停止聚合反應，需升高溫度才能使之完全聚合。藥品及儀器：藥品：過氧化苯甲酰（BPO）（0.05g）---甲基丙烯酸甲酯（MMA）（15mL）

6、---儀器：恒溫水浴鍋、三口燒瓶、直型冷凝管、磨口錐形瓶、牛角管、溫度計、天平、小試管等。