有機(jī)玻璃的合成與研究

有機(jī)玻璃是一種重要的高分子材料，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。在建筑、航空、電子、醫(yī)療等領(lǐng)域，有機(jī)玻璃被用作透明材料、防護(hù)材料和包裝材料等。因此，對(duì)有機(jī)玻璃制備工藝的研究對(duì)于滿足這些領(lǐng)域的需求具有重要意義。有機(jī)玻璃的制備過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚合物的分子量、分子量分布、支鏈結(jié)構(gòu)等性質(zhì)的調(diào)控，這些性質(zhì)對(duì)有機(jī)玻璃的性能有著重要影響。因此，研究有機(jī)玻璃的制備工藝有助于深入了解其性質(zhì)與性能之間的關(guān)系。.有機(jī)玻璃的制備過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些環(huán)境問(wèn)題，如廢氣、廢液等。因此，研究有機(jī)玻璃制備工藝的同時(shí)，探索如何減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)綠色合成具有重要意義。采用新的引發(fā)劑和聚合方法：傳統(tǒng)的有機(jī)玻璃制備通常采用偶氮二異丁腈（AIBN）作為引發(fā)劑，但這種方法存在殘余單體較多、聚合溫度較難控制等問(wèn)題。近年來(lái)，一些新的引發(fā)劑和聚合方法被用于有機(jī)玻璃的制備，如過(guò)氧化物引發(fā)劑、陰離子聚合等。這些新方法可以更好地控制聚合過(guò)程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能。實(shí)現(xiàn)可控聚合：通過(guò)控制聚合條件，實(shí)現(xiàn)有機(jī)玻璃分子鏈結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控，進(jìn)而影響其性能。例如，采用活性聚合技術(shù)，可以在聚合過(guò)程中引入特定的功能基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)玻璃性能的精確調(diào)控。反應(yīng)路線有機(jī)玻璃的合成主要通過(guò)聚合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。首先，氯乙烯單體在引發(fā)劑的作用下進(jìn)行自由基聚合，生成低聚物。然后，低聚物在繼續(xù)聚合的過(guò)程中形成高聚物，即有機(jī)玻璃。在縮聚反應(yīng)中，丙酮與HCN在催化劑的作用下進(jìn)行縮聚，生成中間產(chǎn)物CH3C(OH)(CN)CH3和NH4+。然后，中間產(chǎn)物在酸性環(huán)境下進(jìn)行水解和脫羧反應(yīng)，最終生成有機(jī)玻璃的聚合物反應(yīng)方法主要有以下幾種：PMMA的耐熱性研究PMMA反應(yīng)是自由基加成聚合合成反應(yīng)，使自由基不斷增長(zhǎng)(鏈增長(zhǎng)、鏈生長(zhǎng))的聚合反應(yīng)。PMMA遇熱后容易分解，其熱穩(wěn)定性較差。氮?dú)鈼l件下，150℃輕度降解，230℃明顯降解；空氣條件下，240℃開(kāi)始降解。降解后的殘留單體會(huì)嚴(yán)重?fù)p害產(chǎn)品的透光性和力學(xué)性能，嚴(yán)重限制其適用范圍。另外PMMA需要合適的分子量，當(dāng)分子量太高時(shí)，熔體流動(dòng)性不好，難以加工；當(dāng)分子量太低時(shí)，應(yīng)用性能方面難以滿足要求。文獻(xiàn)和專利關(guān)于PMMA的合成報(bào)道都是從PMMA的耐熱性和加工流動(dòng)性這兩方面相互平衡來(lái)深入研究的。提高PMMA的耐熱性，首先要使聚合物分子之間變得牢固，足以有效地限制PMMA大分子鏈的活動(dòng)，抑制主鏈旋轉(zhuǎn)，從而提高其玻璃化溫度(下簡(jiǎn)稱Tg),改善耐熱性。常用的耐熱改性方法很多，比如：側(cè)基結(jié)構(gòu)剛性處理；網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理；引發(fā)劑的選擇；有機(jī)金屬鹽改性；納米粒子改性；引入活潑氫單體；分子鏈引入環(huán)狀結(jié)構(gòu)等。(1)側(cè)基結(jié)構(gòu)剛性處理：側(cè)基結(jié)構(gòu)的體積、間距及對(duì)稱性等因素都對(duì)Tg有影響。為了提高PMMA樹(shù)脂的Tg數(shù)值，使耐熱性增加，需要增強(qiáng)側(cè)基的剛性，其中體積法是較為常用的改性方法。2017年，中國(guó)專利報(bào)道了一種耐熱PMMA的制備方法，以甲基丙烯酸甲酯)、馬來(lái)酸酐、碳原子數(shù)為4～7且具有支化結(jié)構(gòu)的對(duì)苯乙烯為原料，在全混流高壓反應(yīng)釜中，本體聚合溫度120～140℃,平均停留時(shí)間1～2h,生成的PMMA具有較高的透光率和較好的耐熱耐水性能，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率40%～55%。(2)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)處理：交聯(lián)劑是一種能在線型分子間架橋，使多個(gè)線型分子互相鍵合交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。在PMMA中加入交聯(lián)劑，能使它本身的線型結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的體型結(jié)構(gòu)，以此來(lái)提高PMMA的耐熱性能。PMMA樹(shù)脂常用的交聯(lián)劑主要包括：甲基丙烯酸丙烯脂類(lèi)，二乙烯基類(lèi)，環(huán)氧類(lèi)以及聚醚砜類(lèi)單體。當(dāng)加入10%含量的甲基丙烯酸丙烯脂交聯(lián)劑時(shí)，PMMA材料的綜合性能較好，此時(shí)軟化溫度為126.5℃,比純PMMA的軟化溫度提高8.5℃。(3)引發(fā)劑的選擇：引發(fā)劑又稱為啟動(dòng)劑，它不僅影響聚合反應(yīng)過(guò)程的順利進(jìn)行，而且不同的引發(fā)體系會(huì)對(duì)聚合物的分子鏈結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，從而對(duì)聚合物的Tg有影響。自由基聚合而成的PMMA樹(shù)脂，其分子鏈化學(xué)結(jié)構(gòu)的間同立構(gòu)的Tg為126℃