实验一 本体聚合MMA及其透光率测定.doc

实验一 本体聚合MMA及其透光率测定 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优良的光学性能、机械性能、耐候性好且密度小。在航空、光学仪器工业、电器工业、日用品等方面有广泛用途。本体聚合除了适合于实验室研究，还适用于制造板材和型材，所用设备也较简单。如单体聚合能力的初步测定、聚合动力学研究和竞聚率测定等。其优点是产品纯净，尤其可以制得透明制品，其缺点是散热困难，易发生凝胶效应，工业上常采取分段聚合的方式。一、目的要求 本实验通过本体聚合MMA，掌握和了解有机玻璃的制造和操作技术，了解本体聚合技术的特点，并测定制品的透光率。二、实验原理 MMA是含不饱和双键、结构不对称的分子，易发生聚合反应，其聚合热为：56.5kJmol。MMA在本体聚合中的突出特点是有“凝胶效应”，即在聚合过程中，当转化率达到1020时，聚合速率突然加快。物料的粘度骤然上升，以致发生局部过热现象。其原因是由于随着聚合反应的进行，物料的粘度增大，活性增长链移动困难，致使其相互碰撞而产生的链终止下降；相反，单体分子扩散作用不受影响，因此活性链与单体分子结合进行链增长的速率不变，总的结果是聚合总速率增加，以致发生爆发性聚合。 由于本体聚合没有稀释剂存在，聚合热的排散比较困难，“凝胶效应”放出大量反应热，使产品含有气泡影响其光学性能。因此在生产中要通过严格控制聚合温度来控制聚合反应速率，以保证有机玻璃产品的质量。预聚合有几个好处，一是缩短聚合反应的诱导期并使“凝胶效应”提前到来，以便在灌模前移出较多的聚合热，以利于保证产品质量；二是可以减少聚合时的体积收缩，因MMA由单体变成聚合体体积要缩小2022，通过预聚合可使收缩率小于12，另外浆液粘度大，可减少灌模的渗透损失。三、仪器和试剂玻璃片、锥形瓶、三口烧瓶、搅拌器、球形冷凝管、721型分光光度计、内卡尺、MMA、过氧化二苯甲酰(BPO)。四、实验步骤一般分为下列几个主要步骤：(1)制模；(2)预聚合(制浆)；(3)灌浆；(4)聚合；(5)脱模。1制模取三块40mm70mm硅玻璃片洗净并干燥。把三块玻璃片重叠，并将中间一块纵向抽出约30mm其余三断面用透明胶带封牢。将中间玻璃抽出，制得简易模型作灌浆用。2预聚合 在100m1锥形瓶中加入30g MMA、再加入0.03g BPO，轻轻摇动至溶解，倒入三口烧瓶中，搅拌下于8590水浴中加热预聚合，观察反应的粘度变化至形成粘性薄浆(似甘油状或稍粘些)，反应需0.51h，迅速冷却至室温，必要时将预聚合好的粘浆倒入100ml小烧杯中。3灌浆 将脱气后的粘液慢慢灌入模具中、垂直放置10min赶出气泡，然后将模口包装密封。4聚合将灌浆后的模具在4050的烘箱内进行低温聚合1012h，当模具内聚合物基本成为固体时升温到95100，保持1.52h。5脱模 将模具缓慢冷却到5060。撬开硅玻璃片，得到有机玻璃板。附：有机玻璃透光率的测定： 聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的光学性能，其透光率可达91%，折光率为1.49，高度透明洁净。 利用722型分光光度计，可测定所制产品的透明度。 （1）试样制备：试样尺寸为10mm50mm，厚度按原产品厚度，可用内卡尺测定厚度值。(2)测定方法：接通分光光度计电源，将灵敏度旋钮调置“1”档。打开仪器电源开关，选择开关置于“T” ,旋转波长调节旋钮，调至实验所需波长，仪器预热20min。打开样品室盖，调节调“0”旋钮使数显屏显示读数“0.00”。然后，合上样品室盖，调节透光率“100%”调节旋钮，使数显屏显示“100.0”。（若调不到“100.0”时可适当增大灵敏度档，然后，要重新调整“0”和“100.0”）。反复调节几次透光率“0”和“100.0”。在透光率T=100.0条件下，打开样品室盖，将被测样品垂直置于光路中，关上样品室盖，所测得的透光度即为样品的透光度。取出试片，逐一关闭各开关，拔下电源插头，整理盖好仪器，实验结束。五、结果与讨论 本实验的关键在于预聚合因为“凝胶效应”会产生大量的热如果排除不及时、会发生爆聚，产生大量气泡。如果预聚合反应进行得不够则在灌浆后体积收缩严重，也会出现气泡或空洞，影响产品质量。 为了产品脱模方便、可在