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、實驗?zāi)康?.通過實驗了解本體聚合的基本原理和特點，并著重了解聚合溫度對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。2.掌握有機玻璃制造的操作技術(shù)。二、實驗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：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：1、由于聚合反應(yīng)是一個連鎖反應(yīng)，反應(yīng)速度較快，在反應(yīng)某一階段出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象，反應(yīng)放熱比較集中；2、因為體系粘度較大，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，甚至會引起單體沸騰爆聚，使聚合失敗。本體聚合成功的關(guān)鍵問題：嚴格控制不同階段的反應(yīng)溫度，及時排出聚合熱。當本體聚合至一定階段后，體系粘度大大增加，這時大分子活性鏈移動困難，但單體分子的擴散并不受多大的影響，因此，鏈引發(fā)、鏈增長仍然照樣進行，而鏈終止反應(yīng)則因為粘度大而受到很大的抑制。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。反應(yīng)后期，單體濃度降低，體系粘度進一步增加，單體和大分子活性鏈的移動都很困難，因而反應(yīng)速度減慢，產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量也降低。由于這種原因，聚合產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量不均一性(相對分子質(zhì)量分布寬)就更為突出，這是本體聚合本身的特點所造成的。對于不同的單體來講，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施方法，對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)，是影響自動加速現(xiàn)象出現(xiàn)早晚的重要因素，比如，在聚合溫度50℃時，甲基丙烯酸甲酯聚合出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象時的轉(zhuǎn)化率為10%~15%，而苯乙烯在轉(zhuǎn)化率為30%以上時，才出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象。這是因為甲基丙烯酸甲酯對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，因而其自動加速現(xiàn)象出現(xiàn)的就早些。由于本體聚合有上述特點，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)條件有時隨不同階段而異，操作控制嚴格，這樣才能得到合格的制品。BPO三、實驗儀器和試劑儀器設(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、安全事項本實驗所用過氧化物類引發(fā)劑受到撞擊、強烈研磨，極易燃燒、爆炸。取用時，盛引發(fā)劑的容器要輕拿、輕放，每次用量很少，取用時灑落的，要及時收拾干凈。五、實驗步驟1、預(yù)聚物的制備將恒溫水浴加熱至80~90℃。準確稱量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，當體系粘度與甘油粘度相近時，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、呈細流狀倒入試管中，注意不要將試管全灌滿，稍留一點空間，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，然后在100℃保溫1小時，使反應(yīng)趨于完全。4、脫模敲碎試管，得到試管形狀的有機玻璃。1、自動加速效應(yīng)是怎樣產(chǎn)生的？對聚合反應(yīng)有哪些影響？2、制備有機玻璃時，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，為什么必須嚴格控制不同階段的反應(yīng)溫度?六、思考題自動加速效應(yīng)又稱