有机玻璃的制备实验

1、PMMMA有机玻璃板材的制造，教育目标，能力目标1 .能正确认识PMMMA产品2 .能根据用途选择适当的聚合技术生产PMMA.实施本体聚合铸造技术，完成本项目的实践训练，知识目标1 .掌握单体PMMMA最常用的生产技术聚甲基丙烯酸甲酯的简称为PMMA，英语名称： Polymethyl Methacrylate，非晶聚合物，透明性高，俗称有机玻璃是迄今合成的透明材料中材质最好，价格也比较合适的品种。 化学式： C5O2H8n、有机玻璃、主要原料：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯(MMA )的结构式甲基丙烯酸甲酯的理化性质是常温常压下带有特殊气味的无色透明的液体，容易溶于有机溶剂。 基本物理常数如下

2、表所示，分子质量100闪点(闭口) 10熔点48.8折射率1.4118沸点100.6聚合热，kJ/mol 56.5相对密度0.936爆炸极限(体积) % 2.12-12.5，聚甲基丙烯酸甲酯的性能， 光学性能聚甲基丙烯酸甲酯是一种透明的非定型热塑性塑料，具有非常优异的光学性能，透光率为90%，折射率为1.49，并能透射大部分紫外线和红外线。 力学性能聚甲基丙烯酸甲酯是一种轻量强韧的材料，在常温下具有优异的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度，但冲击强度一般，对缺口敏感的表面硬度一般容易受伤，耐磨损性低，对银筋的抵抗力低。 热学性能聚甲基丙烯酸甲酯的氧指数为17.3，是容易燃烧的塑料，花果气味燃烧的耐热

3、温度不高，长期使用温度仅为80。 由于电性能在分子中的极性大，其电性能不比聚乙烯好，其介电常数大，主要用作高频绝缘材料。 环境性能聚甲基丙烯酸甲酯耐候性好，长期在室外使用，性能下降小。 聚甲基丙烯酸甲酯中酯基的存在一般是耐溶剂性的，只有耐碱、稀酸和水溶性无机盐、长链烷烃、油脂、醇类和汽油等； 不耐芳香族烃、氯化烃，具体有四氯化碳、苯、二甲苯、二氯乙烷、氯仿等。 加工性能聚甲基丙烯酸甲酯熔体为非牛顿流体，粘度变化主要受螺杆转速的影响。 其熔体粘度高于PE、PS，对温度的敏感性也高于其他非牛顿流体系塑料。 聚甲基丙烯酸甲酯对加工温度敏感，成形温度为180230，加工温度范围窄，在260以上分解。

4、因此，为了防止过热，加工时必须严格控制温度。 聚甲基丙烯酸甲酯在加工前必须进行干燥处理，使水分量在0.02%以下。 聚甲基丙烯酸甲酯的应用、有机玻璃的应用广泛，不仅在商业、轻工业、建筑、化学工业等方面。 并且有机玻璃的制作广泛应用于广告装饰、沙盘模型。 例如，招牌、招牌、灯箱的面板和中文文字面板。 照明和采光经常用于灯罩、汽车、轮船、飞机玻璃窗和挡风玻璃、仪表窗、展示窗、广告窗、天花板、照明板等。 光学设备的各种光学透镜，例如眼镜、放大镜、透镜等信息传播材料，例如光盘、光纤等。 医疗材料用于牙科材料，如牙托、假牙、假肢材料等。 日用品的各种产品模型、标本及工艺美术品等，各种按钮、发卡、儿童玩具

5、、钢笔轴及绘画设备等。 聚甲基丙烯酸甲酯的生产技术，甲基丙烯酸甲酯单体1 .乙酰氰醇法，2 .异丁烯氧化法，异丁烯源于石油废气，廉价易得，不使用毒性强的氰化氢，生产成本比乙酰氰醇法低，且技术聚合原理和实施方法，本体聚合是不添加溶剂，在介质条件下使单体进行聚合反应的聚合方法。与溶液聚合、乳液聚合等其他聚合方法相比，本体聚合能制成较纯粹、分子量高的聚合物，环境污染低。 在本体聚合中，随着转化率的提高，聚合物的粘度变高，在反应中产生的热难以发散，并且生长链自由基末端被粘性体系填埋，难以扩散，双基的终止速度大幅度降低，聚合速度急剧增加，引起“自加速现象”和“凝胶效应” 这些引起聚合物的分子量分布的扩大

6、，影响产品的性能。 块状聚合的优点： (1)聚合体系中的其他添加物少(除了引发剂以外，有时还添加少量必要的链转移剂、颜料、增塑剂、抗老化剂等)，因此得到的聚合物纯度高，特别适合要求透明性和电性能的产品的制造。 (2)反应设备最简单。 本体聚合的缺点：聚合反应最难控制，是因为本体聚合不添加分散介质，聚合反应处于一定阶段时，体系的粘度大，容易发生自动加速现象，也难以导出聚合反应热，所以反应温度难以控制，容易局部过热，反应变得不均匀，生成物的分子量分布变宽这在一定程度上限制了本体在工业上的应用。 解决方法：常用的阶段性聚合法，即采用工业上众所周知的预聚合和预聚合。 甲基丙烯酸甲酯的聚合反应主要通过自

7、由基聚合机制进行。 其诱发方式可以是光、热、引发剂。 可以用本体、悬浮、溶液、乳液聚合等方法实施工业生产。 甲基丙烯酸甲酯主要通过块状聚合制造有机玻璃通过悬浮聚合制造成形粉； 通过乳液聚合制造皮革或织物处理剂。 溶液聚合生产油漆，但应用较少。 利用本体聚合生产有机玻璃时，主要问题是克服甲基丙烯酸甲酯聚合过程中的“凝胶效应”和聚合过程中的体积收缩问题。 影响聚合的主要因素、聚合时体系的氧浓度、单体浓度、聚合温度、溶剂的种类、引发剂的使用量等，如下图所示对产品的性能产生影响。 MMA的悬浮聚合，仪器：三口烧瓶1瓶球形冷凝管1瓶200ml，20ml各量筒10ml，25ml 100ml各1瓶温度计10

8、0瓶玻璃棒1瓶，布氏通用药品：甲基丙烯酸甲酯分析纯12ml过氧化二苯甲酰再结晶0.10.12g 把l氢氧化钠分析纯1M/L蒸馏水60ml的实验步骤50ml蒸馏水先放入三口瓶中，启动混合器，加入预先调制的1M/L氯化镁和1ML/L氢氧化钠各45ml。 将水浴加热到60分钟，使其反应5分钟，同时将12ml单体放入烧杯中，先与过氧化二苯甲酰混合，全部溶解后，放入三个瓶子中，剩下的10ml蒸馏水冲洗烧杯。 将洗液合并放入三个瓶子中时，请注意要将反应温度保持在7880，以调整搅拌转速，使单体分散在水中均匀大小的珠粒中。 观察悬浮粒子的情况，由于聚合物的比重变大，球形的聚合物沉降到支管的底部时，很少从支管

9、闻单体气体，到85成熟为止可以升温到30分钟左右，通常可以升温到1.52小时左右。 反应结束后，取下热水浴，用水冷却后，放入200ml烧杯中，用温蒸馏水洗涤数次，过滤，用60烤箱烤至恒重。 计算产量。 有机玻璃的实验工序一般分为以下主要工序： (1)造型； (2)预聚合(制浆) (3)灌浆(4)聚合(5)脱模、造型，取三片40mm70mm的硅玻璃片洗涤并干燥。 把3片玻璃片重叠起来，中央的1片纵向抽出约30mm，剩下的3个断面用透明胶带封起来。 拔掉中间玻璃，用作灰浆。在100ml三角烧杯中称量0.03gBPO，再加入30gMMA，轻轻摇动溶解，放入三口烧瓶中，一边搅拌一边在8590水浴中加热

10、预聚合，观察反应的粘度变化，形成粘性薄的浆液(像甘油一样或稍粘的浆液) 迅速冷却至室温，将预聚合后的浆液放入烧杯中，将预聚合后的粘液逐渐流入模具中，垂直放置10min，排出气泡，然后密封模口。 预聚合、灌浆、聚合、灌浆模具在4050的烘箱内低温聚合1012h，模具内的聚合物几乎成为固体时升温到95100，保持1.52h。 脱模，将模具缓慢冷却到5060，撬开硅玻璃板，得到有机玻璃板。 测定透光率，聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的光学性能，其透光率达到91%，折射率为1.49，高透明性清洁。 合成有机玻璃时，预制浆的目的是容易浇注、容易操作。 二：预聚法分解法得到的浆液活性高，缩短生产周期。 三： MMA聚合时放热，采用预聚物法的浆液可以先放热一部分。 思考问题，