甲基丙烯酸甲酯的本体聚合

甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的1.通过实验了解本体聚合的基本原理和特点，并着重了解聚合温度对产品质量的影响。2.掌握有机玻璃制造的操作技术。二、实验原理本体聚合又称为块状聚合，它是在没有任何介质的情况下，单体本身在微量引发剂的引发下聚合，或者直接在热、光、辐射线的照射下引发聚合。优点：1、生产过程比较简单，聚合物不需要后处理，可直接聚合成各种规格的板、棒、管制品，所需的辅助材料少，产品比较纯净。2、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：1、由于聚合反应是一个连锁反应，反应速度较快，在反应某一阶段出现自动加速现象，反应放热比较集中；2、因为体系粘度较大，传热效率很低，所以大量热不易排出，因而易造成局部过热，使产品变黄，出现气泡，而影响产品质量和性能，甚至会引起单体沸腾爆聚，使聚合失败。本体聚合成功的关键问题：严格控制不同阶段的反应温度，及时排出聚合热。当本体聚合至一定阶段后，体系粘度大大增加，这时大分子活性链移动困难，但单体分子的扩散并不受多大的影响，因此，链引发、链增长仍然照样进行，而链终止反应则因为粘度大而受到很大的抑制。这样，在聚合体系中活性链总浓度就不断增加，结果必然使聚合反应速度加快。反应后期，单体浓度降低，体系粘度进一步增加，单体和大分子活性链的移动都很困难，因而反应速度减慢，产物的相对分子质量也降低。由于这种原因，聚合产物的相对分子质量不均一性(相对分子质量分布宽)就更为突出，这是本体聚合本身的特点所造成的。对于不同的单体来讲，由于其聚合热不同、大分子活性链在聚合体系中的状态(伸展或卷曲)的不同；凝胶效应出现的早晚不同、其程度也不同。并不是所有单体都能选用本体聚合的实施方法，对于聚合热值过大的单体，由于热量排出更为困难，就不易采用本体聚合，一般选用聚合热适中的单体，以便于生产操作的控制。单体聚合热甲基丙烯酸甲酯56.5kJ/mol苯乙烯69.9kJ/mol大分子活性链在聚合体系中的状态，是影响自动加速现象出现早晚的重要因素，比如，在聚合温度50℃时，甲基丙烯酸甲酯聚合出现自动加速现象时的转化率为10%~15%，而苯乙烯在转化率为30%以上时，才出现自动加速现象。这是因为甲基丙烯酸甲酯对它的聚合物或大分子活性链的溶解性能不太好，大分子在其中呈卷曲状态，而苯乙烯对它的聚合物或大分子活性链溶解性能要好些，大分子在其中呈比较伸展的状态。

以卷曲状态存在的大分子活性链，其链端易包在活性链的线团内，这样活性链链端被屏蔽起来，使链终止反应受到阻碍，因而其自动加速现象出现的就早些。由于本体聚合有上述特点，在反应配方及工艺选择上必然是引发剂浓度和反应温度较低，反应速度比其他聚合方法为低，反应条件有时随不同阶段而异，操作控制严格，这样才能得到合格的制品。BPO三、实验仪器和试剂仪器设备：锥形瓶、试管、恒温水浴、烘箱化学试剂：过氧化苯甲酰(BPO)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)四、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，每次用量很少，取用时洒落的，要及时收拾干净。五、实验步骤1、预聚物的制备将恒温水浴加热至80~90℃。准确称量0.05gBPO加入锥形瓶，再量取15mLMMA加入，轻轻摇晃锥形瓶直至BPO完全溶解。

将锥形瓶盖上塞子，并移至80~90℃恒温水浴中。注意观察聚合体系粘度变化，当体系粘度与甘油粘度相近时，立即将锥形瓶从水浴中移除，冷却至室温。2、浇铸取一干净的试管（可在试管中加入适当装饰物），为避免气泡的产生，将预聚物沿试管壁缓慢、呈细流状倒入试管中，注意不要将试管全灌满，稍留一点空间，以免加热膨胀而溢出，甚至将模具胀裂。3、聚合成型将试管封口，放入50℃烘箱中聚合24小时，然后在100℃保温1小时，使反应趋于完全。4、脱模敲碎试管，得到试管形状的有机玻璃。1、自动加速效应是怎样产生的？对聚合反应有哪些影响？2、制备有机玻璃时，为什么需要首先制成具有一定粘度的预聚物?3.在本体聚合反应过程中，为什么必须严格控制不同阶段的反应温度?六、思考题自动加速效应又称