甲基丙烯酸甲酯的本體聚合

1、一一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?. 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解本體聚合的基本原理和特點(diǎn)，通過(guò)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。并著重了解聚合溫度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。2. 2.掌握有機(jī)玻璃制造的操作技術(shù)。掌握有機(jī)玻璃制造的操作技術(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理 本體聚合又稱為塊狀聚合，它是在沒(méi)有任何介本體聚合又稱為塊狀聚合，它是在沒(méi)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，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。或者直接在熱、光、輻射線的照射下引發(fā)聚合。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1、生產(chǎn)過(guò)程比較簡(jiǎn)單，聚合物不需要后處理，可、生產(chǎn)過(guò)

2、程比較簡(jiǎn)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。助材料少，產(chǎn)品比較純凈。2 2、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，流程短，使用生產(chǎn)設(shè)備少，投、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)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)成本低于連續(xù)化，生產(chǎn)成本低缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1 1、由于聚合反應(yīng)是一個(gè)連鎖反應(yīng)，反應(yīng)速度較快，、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)在反應(yīng)某一階段出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象自動(dòng)加速現(xiàn)象，反應(yīng)放熱比較，反應(yīng)放熱比較集中；集中；2 2

3、、因?yàn)轶w系粘度較大，傳熱效率很低，所以大量、因?yàn)轶w系粘度較大，傳熱效率很低，所以大量熱不易排出，因而熱不易排出，因而易造成局部過(guò)熱易造成局部過(guò)熱，使產(chǎn)品變黃，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)饐纬霈F(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。體沸騰爆聚，使聚合失敗。本體聚合成功的關(guān)鍵問(wèn)題：本體聚合成功的關(guān)鍵問(wèn)題：嚴(yán)格控制不同階段的反應(yīng)溫度，及時(shí)排出聚合熱。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，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)散這時(shí)大分子活性鏈移動(dòng)困難，但單體

4、分子的擴(kuò)散并不受多大的影響，因此，鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)仍然并不受多大的影響，因此，鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)仍然照樣進(jìn)行，而鏈終止反應(yīng)則因?yàn)檎扯却蠖艿胶苷諛舆M(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大的抑制。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。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。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

5、產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量不均由于這種原因，聚合產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量不均一性一性( (相對(duì)分子質(zhì)量分布寬相對(duì)分子質(zhì)量分布寬) )就更為突出，這是本就更為突出，這是本體聚合本身的特點(diǎn)所造成的。體聚合本身的特點(diǎn)所造成的。對(duì)于不同的單體來(lái)講，由于其聚合熱不同、大分子活對(duì)于不同的單體來(lái)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)性鏈在聚合體系中的狀態(tài)( (伸展或卷曲伸展或卷曲) )的不同；凝膠的不同；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(guò)大體都能選用本體聚合的實(shí)施方法，對(duì)于聚合熱值過(guò)大的單體，由于熱量排

6、出更為困難，就不易采用本體聚的單體，由于熱量排出更為困難，就不易采用本體聚合，一般選用合，一般選用聚合熱適中聚合熱適中的單體，以便于生產(chǎn)操作的的單體，以便于生產(chǎn)操作的控制?？刂啤螁?體體聚合熱聚合熱甲基丙烯酸甲酯56.5 kJ/mol苯乙烯69.9 kJ/mol大分子活性鏈在聚合體系中的狀態(tài)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，是影響自動(dòng)加速現(xiàn)象出現(xiàn)早晚的重要因素，比如，在聚合溫度出現(xiàn)早晚的重要因素，比如，在聚合溫度50 時(shí)，時(shí)，甲基甲基丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯聚合出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象時(shí)的轉(zhuǎn)化率為聚合出現(xiàn)自動(dòng)加速現(xiàn)象時(shí)的轉(zhuǎn)化率為10%15%，而，而苯乙烯苯乙烯在轉(zhuǎn)化率為在轉(zhuǎn)化率為30%

7、以上時(shí)，才出現(xiàn)自以上時(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)，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，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)。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(lái)，使鏈終止反應(yīng)的線團(tuán)內(nèi)，這樣活性鏈鏈端被屏蔽起來(lái)，使鏈終止反應(yīng)受到阻礙，

8、因而其自動(dòng)加速現(xiàn)象出現(xiàn)的就早些。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。nCH2CH3CCOOCH3CH2CH3CCOOCH3nBPO三、實(shí)驗(yàn)儀器和試劑三、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(guò)氧化苯甲酰(BPO)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)四、四、 安全事項(xiàng)安全事項(xiàng) 本實(shí)驗(yàn)所用過(guò)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)

9、收拾干凈。 五、實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)步驟1 1、預(yù)聚物的制備、預(yù)聚物的制備 將恒溫水浴加熱至8090 。 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8090 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 2、澆鑄、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 3、聚合成型、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 4、脫模、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