塑料材料学课件第六章丙烯酸类塑料

1、第六章 丙烯酸类塑料,1.聚甲基丙烯酸甲酯 2.甲基丙烯酸甲酯共聚物 3.其它丙烯酸类聚合物,第一节 聚甲基丙烯酸甲酯,化学式: C5O2H8n 聚甲基丙烯酸甲酯 英文缩写为PMMA,有机玻璃,一、PMMA的合成,甲基丙烯酸甲酯单体 1.丙酮氰醇法,2.异丁烯氧化法,异丁烯来源于石油尾气，价廉易得，不使用剧毒的氰化氢，生产成本比丙酮氰醇法低，且工艺简单，操作方便。,二、聚合 (一)悬浮聚合制备颗粒料、粉状料 制备一般模塑用的颗粒料、粉状料，不宜采用本体聚合， 悬浮聚合以水为介质，以聚乙烯醇、明胶、碳酸镁、滑石粉等作分散剂。 引发剂采用过氧化物或偶氮化合物，采用磷酸氢钠为缓冲剂调节反应介质PH值

2、，采用二氯乙烯或十二烷基硫醇为链转移剂以调节聚合物分子量。反应开始时温度控制在80，随反应进行，因反应放热可使温度上升到120，聚合反应约在1h内完成。对聚合物进行过滤、洗涤、干燥，即得粉状树脂，再经挤出造粒得到颗粒料。,悬浮聚合,单体,引发剂,分散剂 或其溶液,软水 （去离子水）,聚合,过滤水洗,干燥,成品,包装,废水,悬浮聚合工艺控制较容易，聚合物的相对分子质量较低，可进行注塑、挤出等成型加工。但聚合过程中加入的分散剂等易残留于产品中，因而其纯度不如本体法树脂。,(二)本体聚合制备型材 要分段进行：预聚、浇铸、完成聚合。 分段目的： （1）有效地解决聚合放热的散热问题； （2）解决一步聚合

3、时的收缩量过大的问题； （3）避免将单体直接浇入模具中的泄漏问题。 1制备预聚体 将单体与增塑剂、引发剂、脱膜剂按比例配匀，泵送至带搅拌器的反应釜内，加热使聚合反应开始，放热使反应体系达85时停止加热，反应升温达90时开启冷却系统，待反应体系粘度达2Pas时，这时单体转化率达10，即得到可用于浇铸的预聚体。 2浇铸 将预聚体浇入模具中。 3完成聚合 将浇有预聚体的模具置于热水箱内加热，在4042下聚合至凝胶状，再将模具转入蒸气加热箱内在110下继续聚合3h，即可取出模具冷却，得到产品。,PMMA的聚合 本体聚合,MMA,引发剂,预聚合,浇注至模型中 逐渐升温聚合,有机玻璃 浇铸制品,本体聚合产

4、物相对分子质量较高，可达10万左右，且杂质少，具有高度的透明性。通常，本体聚合反应器也就是模具，反应结束后，可获得与模具形状相同的产品，主要有板、棒、管等。,6.1.2 结构与性能,一、结构 侧甲基酯和碳原子上的侧甲基的存在对聚合物带来如下影响： （1）使分子量变刚。 （2）极性基团影响。 （3）存在空间异构现象。 二、性能 1力学性能 硬而脆 2热性能 耐热性、耐寒性不高，加工温度范围宽 3电性能 良好 4耐化学试剂及耐溶剂性 5耐候性 优异的耐大气老化性 6燃烧性能,无定形聚合物,PMMA的性能,光学性能 PMMA最大的特点是具有优异的光学性能，这也是其俗称“有机玻璃”的由来。 PMMA

5、折射率 1.49 透光率92% 无机硅酸盐玻璃 折射率 1.5左右 透光率80% 主要是因为它是无定形聚合物，质地均匀，其内部分子排列方式不会影响进入内部的光线在各个部分通过时的速度，光线能够以同样的速度前进，不会四面分散，互相干扰。,6.1.3 聚甲基丙烯酸甲酯的加工,一、工艺特性 （1）具有较明显的吸湿性。 加工前必须干燥 （2）提高成型压力和温度都可取得较好的流动性。 （3）具有较宽的加工温度区间。 （4）容易产生内应力，制品成型后需进行后处理。 （5）收缩率及其变化范围都较小。 （6）切削性能甚好。 二、加工工艺 1浇铸成型 2注塑成型 3挤出成型 4热成型,6.1.4 聚甲基丙烯酸甲

6、酯的应用,（1）灯具、照明器材。 （2）光学玻璃。 （3）制备各种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘。 （4）制备光导纤维。 （5）商品广告橱窗、广告牌。 （6）防弹玻璃(需带有中间夹层材料)。 （7）各种医用、军用、建筑用玻璃。,航空领域 飞机座舱盖,交通领域汽车及摩托车的挡风玻璃,仪表盘,建筑领域彩色有机玻璃卫生洁具,太阳能集热器的外罩/水族馆海底隧道,灯具照明领域照明器具/交通信号灯罩,光学领域光学镜片/电视屏幕,6.1.5 定向有机玻璃,聚甲基丙烯酸甲酯板材在玻璃化温度以上经定向拉伸，并在拉伸状态下冷却，可以得到分子链处于取向状态的板材，称为定向有机玻璃。 一、定向拉伸方法 将有机玻璃板材加热

7、至105110(稍高于Tg)，迅速置于装有固定夹具和冷却装置的拉伸设备，拉伸至要求的拉伸度后，停止拉伸并保持在拉力下冷却。经拉伸后的有机玻璃板材，分子链沿板材平面方向产生双轴取向并被冻结。 对于圆形玻璃板，是沿径向多向均匀拉伸；对于方形玻璃板，是沿互相垂直的两个方向拉伸。,二、定向有机玻璃性能 与未拉伸的有机玻璃板材相比，定向有机玻璃分子链由于更为有序的定向排列，拉伸强度，弯曲强度，抗银纹性，抗裂纹扩展性、模量、断裂伸长率皆提高，冲击强度亦提高。 性能与拉伸度有关。,6.2 甲基丙烯酸甲酯共聚物,6.2.1 甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚物 一、372号树脂 若以甲基丙烯酸甲酯单体为主，苯乙烯单体

8、含量较少时，则所得共聚物性能更接近聚甲基丙烯酸甲酯，又比纯聚甲基丙烯酸甲酯均聚物性能有某些改善，称为苯乙烯改性的聚甲基丙烯酸甲酯。当上述结构式中，：y=15 ：85时，所得共聚物商品牌号称为372号树脂，是改性有机玻璃模塑塑料主要品种之一。 372号树脂性能: （1）保持了PMMA的力学性能和耐热性。 （2）成型流动性有所改善。 （3）吸湿性减小。,二、373号树脂 用100份372号树脂与5份丁腈橡胶进行共混，所得到的共混材料冲击韧性可以成倍增长，这种材料称为373号树脂，也是改性有机玻璃的模塑用料主要品种之一。, 6.2.2 甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸甲酯共聚物,甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸甲酯的共

9、聚物应用较多。这种共聚物的商品牌号称为613号树脂，具有如下结构。 613号树脂具有比372号树脂更好的强度和硬度，透光率保持了聚甲基丙烯酸甲酯均聚物的水平。,6.3 其它丙烯酸类聚合物,6.3.1 聚-氯代丙烯酸甲酯 结构： 可由过氧化物引发的自由基聚合或金属有机化合物催化的阴离子型聚合制得。 这是一种耐热、坚硬、耐划伤性优异的透明塑料，许多物理力学性能皆优于聚甲基丙烯酸甲酯。 可用本体聚合浇注法生产板材，供要求耐热、表面硬度高的高速军用飞机的座舱玻璃用。这种材料由于聚合时对单体纯度要求很高，价格昂贵，不宜普遍用于其它方面。,6.3.2 聚-氰基丙烯酸甲酯,结构： 可由引发剂引发的自由基聚合或弱碱性物质(水或醇)催化的阴离子型低温聚合而得。 因为在熔融状态下易分解，该聚合物作为塑料时只能采用浇注的本体聚合方法生产板材、片材等型材，不能