甲基丙烯酸甲酯的本體聚合

甲基丙烯酸甲酯的本體聚合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過實(shí)驗(yàn)了解本體聚合的基本原理和特點(diǎn)，并著重了解聚合溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。2.掌握有機(jī)玻璃制造的操作技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理本體聚合又稱為塊狀聚合，它是在沒有任何介質(zhì)的情況下，單體本身在微量引發(fā)劑的引發(fā)下聚合，或者直接在熱、光、輻射線的照射下引發(fā)聚合。優(yōu)點(diǎn)：1、生產(chǎn)過程比較簡單，聚合物不需要后處理，可直接聚合成各種規(guī)格的板、棒、管制品，所需的輔助材料少，產(chǎn)品比較純凈。2、生產(chǎn)工藝簡單，流程短，使用生產(chǎn)設(shè)備少，投資較少；反應(yīng)器有效反應(yīng)容積大，生產(chǎn)能力大，易于連續(xù)化，生產(chǎn)成本低．缺點(diǎn)：1、由于聚合反應(yīng)是一個(gè)連鎖反應(yīng)，反應(yīng)速度較快，在反應(yīng)某一階段出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象，反應(yīng)放熱比較集中；2、因?yàn)轶w系粘度較大，傳熱效率很低，所以大量熱不易排出，因而易造成局部過熱，使產(chǎn)品變黃，出現(xiàn)氣泡，而影響產(chǎn)品質(zhì)量和性能，甚至?xí)饐误w沸騰爆聚，使聚合失敗。本體聚合成功的關(guān)鍵問題：嚴(yán)格控制不同階段的反應(yīng)溫度，及時(shí)排出聚合熱。當(dāng)本體聚合至一定階段后，體系粘度大大增加，這時(shí)大分子活性鏈移動(dòng)困難，但單體分子的擴(kuò)散并不受多大的影響，因此，鏈引發(fā)、鏈增長仍然照樣進(jìn)行，而鏈終止反應(yīng)則因?yàn)檎扯却蠖艿胶艽蟮囊种?。這樣，在聚合體系中活性鏈總濃度就不斷增加，結(jié)果必然使聚合反應(yīng)速度加快。反應(yīng)后期，單體濃度降低，體系粘度進(jìn)一步增加，單體和大分子活性鏈的移動(dòng)都很困難，因而反應(yīng)速度減慢，產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量也降低。由于這種原因，聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量不均一性(相對(duì)分子質(zhì)量分布寬)就更為突出，這是本體聚合本身的特點(diǎn)所造成的。對(duì)于不同的單體來講，由于其聚合熱不同、大分子活性鏈在聚合體系中的狀態(tài)(伸展或卷曲)的不同；凝膠效應(yīng)出現(xiàn)的早晚不同、其程度也不同。并不是所有單體都能選用本體聚合的實(shí)施方法，對(duì)于聚合熱值過大的單體，由于熱量排出更為困難，就不易采用本體聚合，一般選用聚合熱適中的單體，以便于生產(chǎn)操作的控制。單體聚合熱甲基丙烯酸甲酯56.5kJ/mol苯乙烯69.9kJ/mol大分子活性鏈在聚合體系中的狀態(tài)，是影響自動(dòng)加速現(xiàn)象出現(xiàn)早晚的重要因素，比如，在聚合溫度50℃時(shí)，甲基丙烯酸甲酯聚合出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象時(shí)的轉(zhuǎn)化率為10%~15%，而苯乙烯在轉(zhuǎn)化率為30%以上時(shí)，才出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象。這是因?yàn)榧谆┧峒柞?duì)它的聚合物或大分子活性鏈的溶解性能不太好，大分子在其中呈卷曲狀態(tài)，而苯乙烯對(duì)它的聚合物或大分子活性鏈溶解性能要好些，大分子在其中呈比較伸展的狀態(tài)。

以卷曲狀態(tài)存在的大分子活性鏈，其鏈端易包在活性鏈的線團(tuán)內(nèi)，這樣活性鏈鏈端被屏蔽起來，使鏈終止反應(yīng)受到阻礙，因而其自動(dòng)加速現(xiàn)象出現(xiàn)的就早些。由于本體聚合有上述特點(diǎn)，在反應(yīng)配方及工藝選擇上必然是引發(fā)劑濃度和反應(yīng)溫度較低，反應(yīng)速度比其他聚合方法為低，反應(yīng)條件有時(shí)隨不同階段而異，操作控制嚴(yán)格，這樣才能得到合格的制品。BPO三、實(shí)驗(yàn)儀器和試劑儀器設(shè)備：錐形瓶、試管、恒溫水浴、烘箱化學(xué)試劑：過氧化苯甲酰(BPO)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)四、安全事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)所用過氧化物類引發(fā)劑受到撞擊、強(qiáng)烈研磨，極易燃燒、爆炸。取用時(shí)，盛引發(fā)劑的容器要輕拿、輕放，每次用量很少，取用時(shí)灑落的，要及時(shí)收拾干凈。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、預(yù)聚物的制備將恒溫水浴加熱至80~90℃。準(zhǔn)確稱量0.05gBPO加入錐形瓶，再量取15mLMMA加入，輕輕搖晃錐形瓶直至BPO完全溶解。

將錐形瓶蓋上塞子，并移至80~90℃恒溫水浴中。注意觀察聚合體系粘度變化，當(dāng)體系粘度與甘油粘度相近時(shí)，立即將錐形瓶從水浴中移除，冷卻至室溫。2、澆鑄取一干凈的試管（可在試管中加入適當(dāng)裝飾物），為避免氣泡的產(chǎn)生，將預(yù)聚物沿試管壁緩慢、呈細(xì)流狀倒入試管中，注意不要將試管全灌滿，稍留一點(diǎn)空間，以免加熱膨脹而溢出，甚至將模具脹裂。3、聚合成型將試管封口，放入50℃烘箱中聚合24小時(shí)，然后在100℃保溫1小時(shí)，使反應(yīng)趨于完全。4、脫模敲碎試管，得到試管形狀的有機(jī)玻璃。1、自動(dòng)加速效應(yīng)是怎樣產(chǎn)生的？對(duì)聚合反應(yīng)有哪些影響？2、制備有機(jī)玻璃時(shí)，為什么需要首先制成具有一定粘度的預(yù)聚物?3.在本體聚合反應(yīng)過程中，為什么必須嚴(yán)格控制不同階段的反應(yīng)溫度?六、思考題自動(dòng)加速效應(yīng)又稱