甲基丙烯酸甲酯的本体聚合实训指导书

1、el伽璋祝“皱SICHUANVOCATIONALCOLLEGEOFCHEM3CALTECHNOLOGY高聚物生产技术实验指导书应用化工技术专业精细化工技术专业石油化工技术专业高聚物生产技术专业适用精细化工教研室胡健编实验二甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的了解本体聚合的原理和特点；掌握本体聚合的合成方法及有机玻璃的生产工艺；了解聚合温度对产品质量的影响；观察聚合过程中体系黏度的变化现象；养成严格遵守操作规范的职业意识；培养从事化工生产必须的职业素养。二、实验原理本体聚合是指单体在少量引发剂下或者直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应因此本体聚合具有产品纯度高、无需后处理等特点。本体常常用于实

2、验室研究，如聚合动力学的研究和竞聚率的测定等。工业上多用于制造板材和型材，所用设备也比较简单。本体聚合的优点是产品纯净，尤其是可以制得透明样品，其缺点是散热困难，易发生凝胶效应，工业上常采用分段聚合的方式。聚合反应式如下：有机玻璃板就是甲基丙烯酸甲酯通过本体聚合方法制成。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优良的光学性能、密度小、机械性能、耐候性好。在航空、光学仪器，电器工业、日用品方面有着广泛用途。单体甲基丙烯酸甲酯的本体聚合，按自由基反应，历程如下：链引发C6H5COOC00亠2彈厂Oc6h5一c一o-+ch2=c一尙比一C一ch2一C-cooh3cooh3链增长3Hc0COO%COOH33H

3、c3Hc.5Hc链终止cooh3CH2coqh3i%C-Fch3cooh3cooh3cooh3HcI比cCQOH3COOH3cooh3cooh3MMA是含不饱和双键、结构不对称的分子，易发生聚合反应，其聚合热56.5kJ/mol。MMA在本体聚合中的突出特点是有“凝胶效应”即在聚合过程中，当转化率达10%-20%时，聚合速率突然加快。物料的粘度骤然上升，以致发生局部过热现象。其原因是由于随着聚合反应的进行，物料的粘度增大，活性增长链移动困难，致使其相互碰撞而产生的链终止反应速率常数下降；相反，单体分子扩散作用不受影响，因此活性链与单体分子结合进行链增长的速率不变，总的结果是聚合总速率增加，以致

4、发生爆发性聚合。由于本体聚合没有稀释剂存在，聚合热的排散比较困难，“凝胶效应”放出大量反应热，使产品含有气泡影响其光学性能。因此在生产中要通过严格控制聚合温度来控制聚合反应速率，以保证有机玻璃产品的质量。甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃常常采用分段聚合方式，先在聚合釜内进行预聚合，后将聚合物浇注到制品型模内，再开始缓慢后聚合成型。预聚合有几个好处，一是缩短聚合反应的诱导期并使“凝胶效应”提前到来，以便在灌模前移出较多的聚合热，以利于保证产品质量；二是可以减少聚合时的体积收缩，因MMA由单体变成聚合体体积要缩小20-22，通过预聚合可使收缩率小于12%，另外浆液粘度大，可减少灌模的渗透损失。三

5、、实验材料和装置1、仪器：仪器名称恒温水浴锅具塞锥形瓶温度计量筒试管烧杯分析天平试管夹规格50ml100C50ml,100ml12mmX100mm1000ml,500ml精度0.1mg数量1台1只1只各1只1只各1只公用若干胶塞若干2、试剂：试剂名称甲基丙烯酸甲酯（MMA）过氧化二苯甲酰（BPO）邻苯二甲酸二丁酯（DBP）规格用量新鲜蒸馏，BP=100.5C30ml重结晶分析纯0.05g2ml四、实验流程朮浴加热预聚冷却五、实验步骤：1、预聚洗净并干燥玻璃仪器，恒温水浴锅预热到8090C。准确称取0.05g引发剂BPO加入锥形瓶，再量取15mLMMA加入，轻轻摇晃锥形瓶直至BPO完全溶解。将锥

6、形瓶盖上塞子，并移至8090C恒温水浴中，记下时间，观察记录接下来的实验现象。注意观察聚合体系粘度变化，（不要老是摇动），当体系粘度与甘油粘度相近时（反应需0.51小时），立即将锥形瓶从水浴中移除，在盛冷水的烧杯中冷却至40C左右。冷却至室温。水浴锅温度设定调低至50C。2、灌模取一干燥洁净的试管（可适当地加些许装饰物），为避免有气泡产生，将预聚物缓慢、呈细流线状倒入试管中，注意切勿完全灌满，应预留一定空间以防胀裂。必要时可垂直静置一段时间赶出气泡。3、聚合用胶塞将试管封口，放入恒温水浴锅中，50C恒温聚合1小时，再升温至60C恒温聚合1小时，升温至70C恒温聚合1小时，放置常温聚合48小时以

7、上，使反应趋于完全，直至硬化。4、脱模敲碎试管，得聚合物有机玻璃。六、注意事项仪器要洗净干燥，干燥不完全易引入杂质甚至导致实验失败。预聚时不要剧烈振荡瓶子，以减少氧气在单体中的溶解。灌模时预聚物中如有气泡应设法排除。本实验所用过氧化物类引发剂受到撞击、强烈研磨，极易燃烧、爆炸。取用时，盛引发剂的容器要轻拿、轻放，每次用量很少，取用时洒落的，要及时收拾干净。液体加入装饰物体时，不要加含有大量水分的物体，高温聚合时，水分进入有机玻璃，形成乳化，影响产品质量。水浴锅的温度并不准确，要时刻用温度计测试水浴温度，不能超过上限温度90C，防止发生爆聚。要时刻注意观察反应液的黏度，一旦黏度接近甘油就立刻停止加热，防止发生爆聚。七、思考题自动加速效应是怎样产生的？对聚合反应有哪些影响？制备有机玻璃时，为什么进行预聚合，采用预聚制浆制成具有一定粘度的预聚物?在本体聚合反应过程中，为什么必须严格控制不同阶段的反应温度?加入邻苯二甲酸二丁酯的作用是什么