第七章 聚甲基丙烯酸甲酯生产

1、第七章7.1有机玻璃棒和板材生产有机玻璃棒和板材生产7.1.1有机玻璃的概念 有机玻璃：化学名有机玻璃：化学名称叫聚甲基丙烯酸称叫聚甲基丙烯酸甲酯（甲酯（PMMA）,是是以丙烯酸及其酯类以丙烯酸及其酯类聚合所得到的高分聚合所得到的高分子化合物，统称丙子化合物，统称丙烯酸类树酯，相应烯酸类树酯，相应的塑料统称聚丙烯的塑料统称聚丙烯酸类塑料，是迄今酸类塑料，是迄今为止合成透明材料为止合成透明材料中质最优质的。中质最优质的。7.1.2 有机玻璃的诞生和发展 1872年丙烯酸的聚合性始被发现；年丙烯酸的聚合性始被发现； 1880年甲基丙烯酸的聚合性为人知晓；年甲基丙烯酸的聚合性为人知晓； 1901 年

2、丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成；年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成； 1927年运用前述合成法尝试工业化制造；年运用前述合成法尝试工业化制造； 1937年甲基酸脂工业制造开发成功，由此进入规年甲基酸脂工业制造开发成功，由此进入规模性制造。模性制造。 二战期间因压克力具有优异的强韧性及透光性，二战期间因压克力具有优异的强韧性及透光性，首先，被应用于飞机的挡风玻璃，坦克司机驾驶首先，被应用于飞机的挡风玻璃，坦克司机驾驶室的视野镜。室的视野镜。 1948年世界第一只压克力浴缸的诞生，意味着压年世界第一只压克力浴缸的诞生，意味着压克力的应用进入了新的里程碑。克力的应用进入了新的里程碑。7.1.4 PMMA的

3、性能1.光学性能光学性能 PMMA最大的特点是具有优异的光学性能，这也是其最大的特点是具有优异的光学性能，这也是其俗称俗称“有机玻璃有机玻璃”的由来。的由来。 PMMA 折射率折射率 1.49 透光率透光率92% 无机硅酸盐玻璃无机硅酸盐玻璃 折射率折射率 1.5左右左右 透光率透光率80% 主要是因为它是无定形聚合物，质地均匀，其内部分子主要是因为它是无定形聚合物，质地均匀，其内部分子排列方式不会影响进入内部的光线在各个部分通过时的速排列方式不会影响进入内部的光线在各个部分通过时的速度，光线能够以同样的速度前进，不会四面分散，互相干度，光线能够以同样的速度前进，不会四面分散，互相干扰。扰。2

4、.力学性能力学性能（1）较高的拉伸强度和弹性模量，冲击强度是无机玻璃的）较高的拉伸强度和弹性模量，冲击强度是无机玻璃的718倍，韧性高于倍，韧性高于PS，但比，但比ABS低得多，具有一定的脆低得多，具有一定的脆性，在较高冲击能的作用下会破裂。性，在较高冲击能的作用下会破裂。（2）表面硬度不足，易被硬物擦伤、擦毛而失去光泽。）表面硬度不足，易被硬物擦伤、擦毛而失去光泽。（3）弯曲强度和压缩强度在）弯曲强度和压缩强度在Tg下受温度影响较小；而拉伸下受温度影响较小；而拉伸强度和冲击强度对温度较敏感。强度和冲击强度对温度较敏感。（4）可通过与极性组分共聚，加入交联剂使其形成网状结）可通过与极性组分共聚

5、，加入交联剂使其形成网状结构，经拉伸形成丁香结构等手段来提高其力学性能。构，经拉伸形成丁香结构等手段来提高其力学性能。3.热性能热性能 （1）属于易燃材料，点燃离火后不能自熄，火焰呈浅蓝色，）属于易燃材料，点燃离火后不能自熄，火焰呈浅蓝色，下端为白色。燃烧时伴有腐烂水果、蔬菜的气味。下端为白色。燃烧时伴有腐烂水果、蔬菜的气味。 （2）Tg为为105，软化点为，软化点为100102，催化温度在，催化温度在-60以下。以下。PMMA可在可在-6065范围内长期使用，短时使用温范围内长期使用，短时使用温度不宜超过度不宜超过105。 （3）比热容比大多数热塑性塑料低，有利于它快速受热塑）比热容比大多数

6、热塑性塑料低，有利于它快速受热塑化。化。4.化学性能化学性能（1）耐化学腐蚀性）耐化学腐蚀性 耐水溶性盐、弱碱和某些稀酸，但不耐氧化性酸和强碱。耐水溶性盐、弱碱和某些稀酸，但不耐氧化性酸和强碱。同时，介质的浓度越大，温度越高，其稳定性越低。同时，介质的浓度越大，温度越高，其稳定性越低。 在有机化合物中，在有机化合物中，PMMA对长链烷烃、简单的醚类、油对长链烷烃、简单的醚类、油脂较为稳定，不耐短链的烷烃、醇、酮等。脂较为稳定，不耐短链的烷烃、醇、酮等。（2）耐候性）耐候性 与其他树脂相比，具有优良的耐候性。老化主要是紫外与其他树脂相比，具有优良的耐候性。老化主要是紫外线的作用。在室外大气条件下

7、，性能仅稍有下降。线的作用。在室外大气条件下，性能仅稍有下降。5.电性能电性能 尽管尽管PMMA的大分子链与的大分子链与PE相似，但电性能却比相似，但电性能却比PE差差得多，主要是由于得多，主要是由于PMMA分子链上带有极性的酯基。分子链上带有极性的酯基。 但由于酯基的极性并不太大，因此其仍具有良好的介电但由于酯基的极性并不太大，因此其仍具有良好的介电和电绝缘性能。和电绝缘性能。6.成型加工性能成型加工性能 就熔融成型而言，性能特点如下：就熔融成型而言，性能特点如下：（1）酯基的存在使）酯基的存在使PMMA易于吸湿，因而物料在成型加工易于吸湿，因而物料在成型加工前必须进行干燥，使水分含量降低到

8、前必须进行干燥，使水分含量降低到0.02一下。（循环一下。（循环鼓风干燥或红外线干燥。）鼓风干燥或红外线干燥。）（2）成型加工温度范围较窄，一般为）成型加工温度范围较窄，一般为180250。（3）熔体黏度较高，对温度的敏感性大。）熔体黏度较高，对温度的敏感性大。（4）大分子链具有一定刚性，为减小制品内应力，成型模）大分子链具有一定刚性，为减小制品内应力，成型模具温度一般不低于具温度一般不低于40。7.1.5 有机玻璃的分类 有色透明有机玻璃：有色透明有机玻璃：俗称彩板。透光柔和，俗称彩板。透光柔和，用它制成的灯箱、工艺品，使人感到舒适大用它制成的灯箱、工艺品，使人感到舒适大方。有色的有机玻璃分

9、透明有色、半透明有方。有色的有机玻璃分透明有色、半透明有色，不透明有色三种。磁有机玻璃光泽不如色，不透明有色三种。磁有机玻璃光泽不如珠光有机玻璃鲜艳，质脆、易断、适于制作珠光有机玻璃鲜艳，质脆、易断、适于制作表盘、盒、医疗器械和人物、动物的造型材表盘、盒、医疗器械和人物、动物的造型材料。透明有机玻璃：透明度高，宜制灯具。料。透明有机玻璃：透明度高，宜制灯具。用它制成的吊灯、玲珑剔透、晶莹澄澈。半用它制成的吊灯、玲珑剔透、晶莹澄澈。半透明有机玻璃：类似磨砂玻璃，反光柔和，透明有机玻璃：类似磨砂玻璃，反光柔和，用它制成的工艺品，使人感到舒适大方。无用它制成的工艺品，使人感到舒适大方。无色透明：有机

10、吊灯，玲珑剔透，晶莹澄澈。色透明：有机吊灯，玲珑剔透，晶莹澄澈。 珠光有机动性玻璃珠光有机动性玻璃：是在一般有机玻璃加：是在一般有机玻璃加入珠光粉或荧光粉著成。这类有机玻璃色入珠光粉或荧光粉著成。这类有机玻璃色泽鲜艳，表面光洁度高，外形式经模具热泽鲜艳，表面光洁度高，外形式经模具热压后，即使磨平抛光，仍保持模压花纹，压后，即使磨平抛光，仍保持模压花纹，形成独物的艺术效果。用它可制作人物、形成独物的艺术效果。用它可制作人物、动物造型，商标、装饰品及宣传展览材料。动物造型，商标、装饰品及宣传展览材料。 压花有机玻璃：压花有机玻璃：分透明、半透明无色，质分透明、半透明无色，质脆，易断，适于制作。脆，

11、易断，适于制作。 7.1.6 PMMA的应用1.建筑应用建筑应用:橱窗、隔音门窗、采光罩、电话亭等橱窗、隔音门窗、采光罩、电话亭等 日光灯、吊灯、街灯罩等 2.照明应用：照明应用：3.交通应用:火车、汽车等车辆门窗等4.医学应用:婴儿保育箱、各种手术医疗器具 有机玻璃在医学上应用有机玻璃在医学上应用于假牙，不仅如此于假牙，不仅如此 还有一个绝妙的用处，还有一个绝妙的用处，那就是制造人工角膜如那就是制造人工角膜如果人眼的透明角膜长满果人眼的透明角膜长满了不透明的物质，光线了不透明的物质，光线就不能进入眼内。这就就不能进入眼内。这就是全角膜白斑病引起的是全角膜白斑病引起的失明，而且这种病无法失明，

12、而且这种病无法用药物治疗。用药物治疗。5.工业应用：仪器表面板及护盖等 六、民用品：卫浴设施、化妆品、水族箱等卫浴设施、化妆品、水族箱等7.家居应用：桌子、椅子等家居日用产品桌子、椅子等家居日用产品7.3 PMMA模塑粉生产模塑粉生产 PMMA模塑粉是通过甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合物制备，可用压制成型的方法制造假牙、牙托、假肢或其他模塑制品。生活中处处可见生活中处处可见PMMAPMMA的简介的简介 PMMA即聚甲基丙烯酸甲酯，也叫有机玻璃或者亚克力。 结构式： 是一种开发较早的重要热塑性塑料，具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性，易染色，易加工，外观优美，在建筑业中有着广泛的应用。PMMAPMM

13、A的特性的特性有机玻璃有机玻璃的特性的特性高度透明性高度透明性 机械强度高机械强度高 重重量量轻轻 易于加工易于加工 介电和电介电和电绝缘性能绝缘性能 耐耐老老化化性性 PMMAPMMA的合成及性能的合成及性能PMMA的合成方法：MMAPMMA无规立构有规立构可结晶单体引发剂分散剂或其溶液软水（去离子水）聚合过滤水洗干燥成品包装废水 悬浮聚合工艺控制较容易，聚合物的相对分子质量较低，可进行注塑、挤出等成型加工。但聚合过程中加入的分散剂等易残留于产品中，因而其产品纯净度差。适合小规模间歇生产。1 1. .悬浮聚合悬浮聚合PMMAPMMA的聚合方法的聚合方法2 2. .溶液聚合溶液聚合单体 溶液聚

14、合生产 PMMA塑料具有过程易于控制、 无污水， 产品比较纯净等优点， 也是 PMMA塑料生产的主导工艺。不足之处是产品生产效率低、流程长、后处理能耗高， 切换速率较慢， 变更品种不够灵活。因此， 需要进行工艺优化， 以减少溶剂用量， 降低生产成本。PMMAPMMA的聚合方法的聚合方法引发剂链转移剂溶剂聚合一级脱挥二级脱挥聚合溶剂回收3 3. .本体聚合本体聚合MMA引发剂预聚合浇注至模型中逐渐升温聚合有机玻璃浇铸制品 本体聚合产物相对分子质量较高，可达10万左右，且杂质少，具有高度的透明性。通常，本体聚合反应器也就是模具，反应结束后，可获得与模具形状相同的产品，主要有板、棒、管等。PMMAP

15、MMA的聚合方法的聚合方法主要是因为它是无定形聚合物，质地均匀，其内部分子排列方式不会影响进入内部的光线在各个部分通过时的速度，光线能够以同样的速度前进，不会四面分散，互相干扰。有“塑胶水晶”之美誉。PMMAPMMA的性能的性能1 1. .物理性能物理性能 PMMA PMMA 折射率折射率 1.49 1.49 透光率透光率92%92% 无机硅酸盐玻璃无机硅酸盐玻璃 折射率折射率 1.51.5左右左右 透光率透光率80%80%最大的特点，最大的特点，“有机玻璃有机玻璃”名称的由来名称的由来属于易燃材料，点燃离火后不能自熄，现已出现添加了阻燃剂的难燃 PMMA；耐高温性能较好，在100以下的环境中

16、能够保持稳定，不易变形。光学性能光学性能热性能热性能2 2. .化学性能化学性能PMMAPMMA的性能的性能 耐水溶性盐、弱碱和某些稀酸，但不耐氧化性酸和强碱。 在有机化合物中，PMMA对长链烷烃、简单的醚类、油 脂较为稳定，不耐短链的烷烃、醇、酮等。 与其他树脂相比，具有优良的耐候性。老化主要是紫外线的作用。在室外大气条件下，性能仅稍有下降。 较高的拉伸强度和弹性模量，冲击强度是无机玻璃的718倍，具有一定的脆性，在较高冲击能的作用下会破裂。表面硬度不足，易被硬物擦伤、擦毛而失去光泽。弯曲强度和压缩强度在Tg下受温度影响较小；而拉伸强度和冲击强度对温度较敏感。可通过与极性组分共聚，加入交联剂

17、使其形成网状结构，经拉伸形成丁香结构等手段来提高其力学性能。3.3.机械性能机械性能PMMAPMMA的性能的性能PMMAPMMA的加工工艺的加工工艺1. 1. 浇铸成型浇铸成型2. 2. 挤出成型挤出成型浇铸型的板材性能比挤出型的要好，价格也要贵些，浇铸型的板材主要用于雕刻，装饰，工艺品制作，挤出型的通常用于广告招牌，灯箱等制作。PMMAPMMA的加工工艺的加工工艺3. 3. 注塑成型注塑成型4. 4. 二次成型二次成型PMMA的应用PMMAPMMA的应用的应用泡泡椅布兰奇小姐椅PMMAPMMA的应用的应用英国馆PMMAPMMA的应用的应用马尔代夫 水下餐厅德国柏林水族馆PMMAPMMA的应用的应用巴达霍斯国会厅马德里森林办公室发展前景与近况发展