MMA的本体聚合.doc

*学院材料综合实验报告 实验名称： MMA的本体聚合 1. 实验目的1了解本体聚合的基本特点。 2掌握有机玻璃的制备方法与原理。二实验原理 本体聚合是指单体在少量引发剂下或者直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应，因此本体聚合具有产品纯度高、无需后处理等特点。本体常常用于实验室研究，如聚合动力学的研究和竞聚率的测定等。工业上多用于制造板材和型材，所用设备也比较简单。本体聚合的优点是产品纯净，尤其是可以制得透明样品，其缺点是散热困难，易发生凝胶效应，工业上常采用分段聚合的方式。有机玻璃板就是甲基丙烯酸甲酯通过本体聚合方法制成。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优良的光学性能、密度小、机械性能、耐候性好。在航空、光学仪器，电器工业、日用品方面有着广泛用途。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56.5kJ/mol。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10%-20%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反应速率常数下降；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。 甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃常常采用分段聚合方式，先在聚合釜内进行预聚合，后将聚合物浇注到制品型模内，再开始缓慢后聚合成型。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20-22，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。3 实验试剂与实验仪器实验仪器和试剂： 三角烧杯一个、三口烧瓶一个、搅拌装置一套、球形冷凝管一根、71型或72型分光光度计，内卡尺游标，硅玻璃片三片 甲基丙烯酸甲酯MMA30g、过氧化二苯甲酰(BPO)0.03g4 实验步骤1、 有机玻璃板的制备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)后聚合；(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，其余三断面用涤纶绝缘胶带封牢。将中间玻璃抽出，作灌浆用。2）预聚合在100ml三角烧杯中加入甲基丙烯酸甲酯30g，再称量BPO重0.03g，轻轻摇动至溶解，倒入三口烧瓶中。搅拌下于8090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0.51小时），迅速冷却至室温。3）灌桨将冷却的粘液慢慢灌入模具中，垂直放置10分钟赶出气泡，然后将模口包装密封。4）聚合将灌浆后的模具在50的烘箱内进行低温聚合6h，当模具内聚合物基本成为固体时升温到100，保持2小时。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。12、有机玻璃透光率测定利用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，厚度按原厚度，用内卡尺测定其厚度。2）71型或72型的测定方法（或者参见说明书）（1）接通220V恒压电源。（2）打开仪器电源，恒压器及光源开关。（3）开启样品盖，打开工作开关。将检流计光点调至透明度O点位置。（4）调节所要波长46.5nm。（5）将光度调节到满到度100%位置。（6）放入试样，关上样品盖。所测得的透光度即为样品的透光度。（7）逐一关闭各开关，再关闭总开关。5 实验现象记录与分析所得有机玻璃质地坚硬，无色透明，从外观上观察与普通玻璃没什么区别，透过率约为99.99%。六注意事项1 预聚时不要一直摇动锥形瓶，而应间歇振荡，以减少氧气在单体中的溶解。2 在80 制备有机玻璃时，一定要密切观察后期的粘度变化，当粘度稍大于甘油时应迅速转至试管中，否则会发生爆聚。也可采用其他形状的模具，如两片玻璃板等。七思考题1 MMA的本体聚合有何特点？本体聚合体系粘度大、传热性差，反应进行到一定阶段时会出现自动加速现象。 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? 本体聚合体系粘度的，散热差，反应过程中大量的的反应热来不及散出，容易出现爆聚现象，严重时会引起