聚甲基丙烯酸甲酯

聚甲基丙烯酸甲酯第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四PMMA的概述聚甲基丙烯酸甲酯的英文縮寫為PMMA，是一種開發(fā)較早的重要熱塑性塑料，具有較好的透明性、化學穩(wěn)定性和耐候性，易染色，易加工，外觀優(yōu)美，在建筑業(yè)中有著廣泛的應用。

化學式:[C5O2H8]n

結(jié)構(gòu)式：第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四甲基丙烯酸甲酯為主要原料的高聚物。分子量隨聚合方法而不同，從幾萬到幾百萬不等。由本體聚合制得的固體成型物，俗稱有機玻璃。由懸浮聚合或溶液-本體聚合制得的粒狀樹脂稱為聚甲基丙烯酸甲酯模塑料或有機玻璃模塑料。由乳液聚合制得的樹脂乳液一般為共聚物，甲基丙烯酸甲酯作為硬單體用以調(diào)節(jié)成膜的軟硬度。由溶液聚合制得的樹脂溶液一般亦為共聚物，主要用于涂料工業(yè)。

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PMMA的研究開發(fā)，距今已有一百多年的歷史。1872年丙烯酸的聚合性始被發(fā)現(xiàn)；1901年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成；1927年運用前述合成法嘗試工業(yè)化制造；1937年甲基酸脂工業(yè)制造開發(fā)成功，由此進入規(guī)模性制造。二戰(zhàn)期間因其具有優(yōu)異的強韌性及透光性，首先被應用于飛機的擋風玻璃，坦克司機駕駛室的視野鏡。1948年世界第一只聚甲基丙烯酸甲酯浴缸的誕生，標志著它的應用進入了新的里程碑。

第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四PMMA，俗稱有機玻璃，俗稱亞克力，化學名稱為聚甲基丙烯酸甲酯。聚甲基丙烯酸甲酯是由甲基丙烯酸甲酯單體聚合而成。平均分子量50-l00萬。根據(jù)聚合機理的不同，PMMA有四種不同的構(gòu)型：無規(guī)立構(gòu)、全同立構(gòu)、間同立構(gòu)、立構(gòu)規(guī)整，性能也有所不同。有機玻璃是一種開發(fā)較早的重要熱塑性塑料，具有較好的透明性、化學穩(wěn)定性和耐候性。第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四PMMA的合成甲基丙烯酸甲酯單體1.丙酮氰醇法第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四2.異丁烯氧化法

異丁烯來源于石油尾氣，價廉易得，不使用劇毒的氰化氫，生產(chǎn)成本比丙酮氰醇法低，且工藝簡單，操作方便。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四PMMA的聚合1.本體聚合MMA引發(fā)劑預聚合澆注至模型中逐漸升溫聚合有機玻璃澆鑄制品

本體聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量較高，可達10萬左右，且雜質(zhì)少，具有高度的透明性。通常，本體聚合反應器也就是模具，反應結(jié)束后，可獲得與模具形狀相同的產(chǎn)品，主要有板、棒、管等。第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四2.懸浮聚合單體引發(fā)劑分散劑或其溶液軟水（去離子水）聚合過濾水洗干燥成品包裝廢水

懸浮聚合工藝控制較容易，聚合物的相對分子質(zhì)量較低，可進行注塑、擠出等成型加工。但聚合過程中加入的分散劑等易殘留于產(chǎn)品中，因而其純度不如本體法樹脂。第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

聚甲基丙烯酸是含70%~75%間同立構(gòu)的線性熱塑性高聚物。因為它不具有完全的規(guī)整結(jié)構(gòu)，而且有龐大的側(cè)基，因此是無定形的。如果采用配位聚合也可以得到全同產(chǎn)構(gòu)或間同立構(gòu)聚甲基丙烯酸甲酯。從分子結(jié)構(gòu)看，PMMA是線型熱塑性塑料，大分子主鏈與PE相似。通常，自由基聚合得到的PMMA結(jié)構(gòu)單元中α-碳原子的甲基和甲酯基破環(huán)了分子鏈的空間規(guī)整性，大分子鏈呈無規(guī)立構(gòu)，是一種典型的無定形聚合物。同時，取代基也妨礙了大分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使大分子鏈有一定剛性，致使其Tg比PE高的多。較高的Tg和無形結(jié)構(gòu)使PMMA在室溫條件下是一種質(zhì)硬而透明的材料。本體聚合PMMA的相對分子質(zhì)量高，大分子呈無規(guī)纏結(jié)狀態(tài)，同時，由于極性甲酯基的存在，使分子間的作用力比PS大，熔體黏度較高，常常難以進行一般的注塑和擠出成型。而懸浮聚合PMMA的相對分子質(zhì)量較低，具有適當?shù)酿ざ葴囟群腿垠w黏度，適用于一般的熱塑性塑料的成型加工方法，但與本體法PMMA相比，耐熱性和力學性能稍差。此外，將PMMA在Tg以上進行雙向拉伸，形成高度有序的取向態(tài)結(jié)構(gòu)，可提高制品的沖擊強度、抗應力開裂性能，并能取消銀紋，得到定向有機玻璃產(chǎn)品。聚甲基丙烯酸甲酯的結(jié)構(gòu)第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（1）破壞了分子鏈的空間規(guī)整性，大分子量呈無規(guī)立構(gòu)（2）妨礙了大分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，增加了分子鏈的剛性，Tg比PE高得多。呈極性，使分子間的作用力比PS大，熔體粘度較高，加工性能差。（但懸浮聚合的制品相對分子質(zhì)量較低，加工性能較好。但耐熱性和力學性能較差。）

將PMMA在Tg以上進行雙向拉伸，形成高度有序的取向態(tài)結(jié)構(gòu)，可提高制品的沖擊強度、抗應力開裂性能，并能消除銀紋，得到定向有機玻璃產(chǎn)品，其性能有很大的改善，包括拉伸強度、彎曲強度、抗銀紋性、抗裂紋擴展性、模量和斷裂伸長率等。第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四PMMA的性能PMMA是高度透明的無定形熱塑性聚合物，相對密度(30℃／4℃)1.188~1．22。高度通明性，透光率90％~92％，比無機玻璃還高。折射率1.49。機械強度高、韌性好，拉伸強度60~75MPa，沖擊強度12~13kJ／m，比無機玻璃高8~10倍?？衫於ㄏ颍瑳_擊強度提高1.5倍。具有優(yōu)良的耐紫外線和大氣老化性。玻璃化溫度80~100℃，分解溫度＞200℃。使用溫度在40~80℃。耐堿、耐稀酸、耐水溶性無機鹽、烷烴和油脂。溶于二氯乙烷、氯仿、丙酮、冰醋酸、二氧六環(huán)、四氫呋喃、醋酸乙酯等，不溶乙醇、乙醚、石油醚等。電絕緣性良好。PMMA具有質(zhì)輕、價廉，易于成型等優(yōu)點。第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四1.光學性能

PMMA最大的特點是具有優(yōu)異的光學性能，這也是其俗稱“有機玻璃”的由來。PMMA折射率1.49透光率92%無機硅酸鹽玻璃折射率1.5左右透光率80%主要是因為它是無定形聚合物，質(zhì)地均勻，其內(nèi)部分子排列方式不會影響進入內(nèi)部的光線在各個部分通過時的速度，光線能夠以同樣的速度前進，不會四面分散，互相干擾。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四2.力學性能（1）較高的拉伸強度和彈性模量，沖擊強度是無機玻璃的7~18倍，韌性高于PS，但比ABS低得多，具有一定的脆性，在較高沖擊能的作用下會破裂。（2）表面硬度不足，易被硬物擦傷、擦毛而失去光澤。（3）彎曲強度和壓縮強度在Tg下受溫度影響較小；而拉伸強度和沖擊強度對溫度較敏感。（4）可通過與極性組分共聚，加入交聯(lián)劑使其形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)拉伸形成丁香結(jié)構(gòu)等手段來提高其力學性能。第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四3.熱性能（1）屬于易燃材料，點燃離火后不能自熄，火焰呈淺藍色，下端為白色。燃燒時伴有腐爛水果、蔬菜的氣味。（2）Tg為105℃，軟化點為100~102℃，催化溫度在-60℃以下。PMMA可在-60~65℃范圍內(nèi)長期使用，短時使用溫度不宜超過105℃。（3）比熱容比大多數(shù)熱塑性塑料低，有利于它快速受熱塑化。第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

3.化學性能（1）耐化學腐蝕性耐水溶性鹽、弱堿和某些稀酸，但不耐氧化性酸和強堿。同時，介質(zhì)的濃度越大，溫度越高，其穩(wěn)定性越低。在有機化合物中，PMMA對長鏈烷烴、簡單的醚類、油脂較為穩(wěn)定，不耐短鏈的烷烴、醇、酮等。（2）耐候性與其他樹脂相比，具有優(yōu)良的耐候性。老化主要是紫外線的作用。在室外大氣條件下，性能僅稍有下降。

第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四4.電性能

盡管PMMA的大分子鏈與PE相似，但電性能卻比PE差得多，主要是由于PMMA分子鏈上帶有極性的酯基。但由于酯基的極性并不太大，因此其仍具有良好的介電和電絕緣性能。第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四5.成型加工性能就熔融成型而言，性能特點如下：（1）酯基的存在使PMMA易于吸濕，因而物料在成型加工前必須進行干燥，使水分含量降低到0.02％一下。（循環(huán)鼓風干燥或紅外線干燥。）（2）成型加工溫度范圍較窄，一般為180~250℃。（3）熔體黏度較高，對溫度的敏感性大。（4）大分子鏈具有一定剛性，為減小制品內(nèi)應力，成型模具溫度一般不低于40℃。第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四PMMA的加工工藝澆鑄成型：用于成型有機玻璃板材、棒材等型材，即用本體聚合方法成型型材。注塑成型：采用懸浮聚合所制得的顆粒料，成型在普通的柱塞式或螺桿式注塑機上進行。擠出成型：用懸浮聚合生產(chǎn)的顆粒料制備有機玻璃板材、棒材、管材、片材等，但這樣制備的型材，特別是板材，由于聚合物分子量小，力學性能、耐熱性、耐溶劑性均不及澆注成型的型材，其優(yōu)點是生產(chǎn)效率高。熱成型：是將有機玻璃板材或片材制成各種尺寸形狀制品的過程，將裁切成要求尺寸的坯料夾緊在模具框架上，加熱使其軟化，再加壓使其貼緊模具型面，得到與型面相同的形狀，經(jīng)冷卻定型后修整邊緣即得制品。第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四PMMA的注射成型加工⑴干燥：溫度應比其熱變形溫度低10~20℃（100~110℃），干燥時間約2~8小時（干燥至含水量0.02~0.04%）。干燥好的料不能暴露在空氣中，應保存在密閉的料斗中。

⑵注射溫度：一般在180~220℃⑶注射壓力：80~130MPa

⑷模溫：40~60℃.

⑸模具流道應粗而短，盡量避免采用點澆口，否則澆口直徑應不小于1.5mm

⑹制品一般均需進行熱處理以消除內(nèi)應力

第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四4.PMMA的應用（1）航空領(lǐng)域飛機座艙蓋第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（2）交通領(lǐng)域

汽車及摩托車的擋風玻璃第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（3）儀表

儀表盤第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（4）建筑領(lǐng)域

彩色有機玻璃衛(wèi)生潔具第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（5）采光

太陽能集熱器的外罩/水族館海底隧道第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（6）照明領(lǐng)域

照明器具/交通信號燈罩第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（7）光學領(lǐng)域

光學鏡片/電視屏幕第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四我國有機玻璃PMMA生產(chǎn)及市場情況：中國目前有機玻璃產(chǎn)品的總生產(chǎn)能力較大，在日產(chǎn)13萬噸左右，生產(chǎn)廠家很多，但生產(chǎn)規(guī)模小，只能生產(chǎn)普通品種產(chǎn)品，缺少建筑業(yè)需要的高附加值產(chǎn)品，在品種與質(zhì)量方面均不能滿足市場的需求，如建筑用需求量很大的擠出板均需要大量從國外進口。發(fā)展前景與近況第30頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四目前我國PMMA主要