第五小組(PMMA的合成加工與應用)

1、高分子化學課程設計 題目：PMMA的本體聚合生產(chǎn)工藝 專業(yè)：材料化學（高分子方向） 組號：第 五 小 組 組員：郭發(fā)強（） 楊青松（） 柴 靜 （） 石宇濤（） 毛逸楠（） 日期：2014-12-82014-12-19 化學化工與環(huán)境學部 目 錄一 設計說明 1二 PMMA聚合機理及聚合方法的選擇 2 1 PMMA自由基聚合機理 22 PMMA聚合方法的選擇 3三 PMMA的合成方法 61 合成原料 62 PMMA的合成 7 3 本體聚合設備 74 影響聚合的因素 85 合成過程物料計算 10四 PMMA結(jié)構(gòu)特征及性能 101 PMMA的結(jié)構(gòu)特點 102 PMMA的性能 11五 PMMA的加工

2、工藝 151 MMA澆鑄本體聚合 15 2 MMA聚合工藝條件分析 17六 PMMA(有機玻璃)的應用 18 參考文獻 21一 設計說明隨著中國國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，尤其是電子（電氣）工業(yè)、汽車工業(yè)已成為中國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，另外，城市建設和西部大開發(fā)等基礎項目的建設將對新型建筑材料有較大的需求，中國已成為全球聚甲基丙烯酸甲酯需求增長最快的國家。目前全球聚甲基丙烯酸甲酯應用已向高功能化、專用化方向發(fā)展，我國聚甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)能力和市場需求均呈現(xiàn)快速發(fā)展局面，尤其是國內(nèi)多套規(guī)?；b置的建設，加上汽車工業(yè)迅猛發(fā)展拉動，未來幾年我國聚甲基丙烯酸甲酯工業(yè)進入一個新的發(fā)展階段，其中最為關鍵的是加快聚甲

3、基丙烯酸甲酯的應用研究。現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)能力與實際需要之間的差距，現(xiàn)代聚甲基丙烯酸甲酯的工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)比較先進，但是還有更多的新技術(shù)可以應用到新的生產(chǎn)線上，對聚甲基丙烯酸甲酯的合成機理及其應用方面進行了研究,以及拉動我國聚甲基丙烯酸甲酯市場開發(fā),適應環(huán)保事業(yè)發(fā)展要求,推動社會經(jīng)濟發(fā)展. 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）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。常見產(chǎn)品為：亞克力，亞加力，壓克力，翻譯過來其實就是有機玻璃！聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有極為優(yōu)越的光學性能，是一種高度透明的

4、熱塑性塑料，獲得了廣泛的應用，PMMA的產(chǎn)品有板、管、棒、模塑料等各種品種，主要應用于航空、無線電、儀器、儀表、醫(yī)療器材、裝飾、指示、廣告等方面。本課題設計合成分子量為10萬的PMMA，年產(chǎn)量2000噸。需要單體MMA（純度為98%）的質(zhì)量為3471.02kg，引發(fā)劑AIBN量為6.942kg。根據(jù)自由基聚合機理，采用本體聚合的方法合成PMMA,應用澆鑄成型的加工工藝生產(chǎn)有機玻璃板。二 PMMA聚合機理及聚合方法的選擇 1 PMMA自由基聚合機理（1） 鏈引發(fā)鏈引發(fā)是形成單體自由基（活性種）的反應，引發(fā)劑（AIBN）引發(fā)時，由以下反應組成：第一步：引發(fā)劑AIBN分解，形成初級自由基。第二步：初

5、級自由基與單體加成，形成單體自由基。 （2） 鏈增長單體自由基打開MMA分子的鍵，加成，形成新自由基。新自由基的活性并不衰減，繼續(xù)與MMA單體連鎖加成，形成結(jié)構(gòu)單元更多的鏈自由基。（3） 鏈終止自由基活性高，難孤立存在，易相互作用而終止。鏈終止終止有偶合和歧化兩種方式。其中甲基丙烯酸甲酯在60以上聚合，以歧化終止為主。2 PMMA聚合方法的選擇 目前，PMMA模塑料生產(chǎn)多是以MMA單體為主體與少量的丙烯酸酯類單體共聚而成的共聚物，根據(jù)聚合方式的不同，PMMA生產(chǎn)工藝可分為懸浮聚合，溶液聚合和本體聚合3種工藝，小規(guī)模間歇生產(chǎn)以懸浮聚合工藝為主，大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)均采用溶液聚合和本體聚合工藝。2.1

6、懸浮聚合法MMA單體，引發(fā)劑，水，分散劑四個基本組分在攪拌剪切作用下先形成懸浮液，再經(jīng)油溶性引發(fā)劑引發(fā)而進行的聚合反應。 懸浮聚合工藝是以MMA單體和MA單體為原料生產(chǎn)PMMA共聚物，由于生產(chǎn)工藝過程中有懸浮劑存在，使得產(chǎn)品的透明度較差，難以滿足高透明度.高純度以及特殊制品.特殊應用領域的需求。英國帝國化學工業(yè)公司(ICI)用懸浮聚合法生產(chǎn)PMMA模塑料，產(chǎn)品流動性和力學性能都很好。但是懸浮聚合的缺點是產(chǎn)品分子量分布寬，由于使用懸浮劑等助劑，使得到的產(chǎn)品不夠純凈，污水排放多。2.2 溶液聚合法工藝特點 溶液聚合法是由單體，油溶性引發(fā)劑，鏈轉(zhuǎn)移劑在溶劑中發(fā)生聚合反應生產(chǎn)PMMA聚合物的方法。反應

7、后的聚合物熔體要經(jīng)脫揮，造粒等工序獲得PMMA模塑料。 溶液聚合法生產(chǎn)PMMA產(chǎn)品透明度和純度高，可以生產(chǎn)部分特殊有機玻璃制品。相當于懸浮法其工藝有如下特點：(1)生產(chǎn)工藝安全穩(wěn)定。溶液聚合法反應速率較容易控制，相對懸浮聚合法來說不易產(chǎn)生“凝膠效應”，聚合物沒有結(jié)壁和堵塞管路問題。若發(fā)生突然停電等意外事故，聚合體系中因有大量溶劑存在對生產(chǎn)影響不大，比較安全可靠。而懸浮聚合法生產(chǎn)一旦停電，珠狀粒料就會產(chǎn)生聚集，形成一個大的料塊，不易清潔，并造成了物料的浪費。（2）可實現(xiàn)連續(xù)聚合生產(chǎn)。（3）產(chǎn)品分子量分布均勻。（4）產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異。溶液聚合法生產(chǎn)工藝中不使用懸浮劑，乳化劑等添加劑，產(chǎn)品雜質(zhì)較少，霧度

8、較低，透光率高，熱穩(wěn)定性好。諸多物理性能均優(yōu)于懸浮聚合產(chǎn)品。（5）原料及能量消耗低。生產(chǎn)過程中，經(jīng)過脫揮處理的熔融聚合物可直接進行造?；蛏a(chǎn)擠出板材，從而消耗的能量較少。相比懸浮聚合法噸產(chǎn)品少消耗單體65kg,加工費節(jié)省約65%。（6）不存在污水和廢氣的處理問題。懸浮聚合會產(chǎn)生大量污水，應該加以處理，增加了設備及消耗的能量。而溶液聚合工藝中不使用水，不存在污水處理問題。2.3 本體聚合法工藝特點 本體聚合法是單體在不加溶劑和其他分散劑的條件下，在引發(fā)劑，或光，熱作用下的聚合反應。 甲基丙烯酸甲酯本體聚合有兩個顯著的特點。（1）“凝膠效應” MMA在聚合過程中，當單體轉(zhuǎn)化率達到20%時，聚合速率

9、顯著提高，粘度上升很快，以致發(fā)生局部過熱，甚至產(chǎn)生爆聚，這種現(xiàn)象稱為“凝膠效應”?！澳z效應”在很多單體聚合過程中都有發(fā)生，但在MMA的本體聚合過程中“凝膠效應”甚為明顯。其產(chǎn)生的原因是隨轉(zhuǎn)化率的增加，反應體系的粘度增大，連增長活動受到限制，而單體的擴散速率卻影響不大，因此連增長速率正常進行，而鏈終止速率卻減慢，所以聚合物的分子量明顯增大，聚合反應速率明顯增加，出現(xiàn)了自動加速效應，這一特點會導致有機玻璃的分子量變寬，分子量甚至超過100萬，在聚合過程中必須嚴格控制升溫速度，掌握自動加速效應發(fā)生的規(guī)律。（2）暴聚 在聚合過程中，當反應體系漸漸增稠而變成膠質(zhì)狀態(tài)后，熱的對流作用受到限制，使反應體系

10、積蓄大量的熱，局部溫度上升，導致聚合加快，以致產(chǎn)生大量的聚合放熱，這種惡性循環(huán)的結(jié)果先是局部，然后擴大至全部達到沸騰狀態(tài)，這就是所謂的“暴聚”。“暴聚”形成的聚合物體系夾帶有大量的氣泡，分子量低，分子量分布極不均勻，使產(chǎn)品的力學性能下降。若暴聚發(fā)生在密閉容器中，即能產(chǎn)生很大的壓力，可使容器炸裂，引起事故。 雖然懸浮聚合工藝具有技術(shù)成熟，過程易于控制，設備投資低以及后處理流程簡單等優(yōu)點，但不適合大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，由于存在產(chǎn)品純凈度差和大量污水問題，不能滿足產(chǎn)品質(zhì)量和環(huán)保的要求，將逐漸被淘汰。 溶液聚合生產(chǎn)PMMA模塑料具有過程易于控制，無污水，產(chǎn)品比較純凈等優(yōu)點，也是PMMA模塑料生產(chǎn)的主導工藝

11、。不足之處是產(chǎn)品生產(chǎn)效率低，流程長，后處理能耗高，切換速率較慢，變更品種不夠靈活。因此，需要進行工藝優(yōu)化，以減少溶劑用量，降低生產(chǎn)成本。 本體聚合工藝生產(chǎn)PMMA，雖然有凝膠效應容易引起暴聚，但通過反應器的針對性的優(yōu)化設計可以避免暴聚的發(fā)生，和懸浮聚合，溶液聚合相比，本體聚合具有生產(chǎn)工藝先進合理，設備緊湊，連續(xù)化生產(chǎn)，效率高，無三廢排放等優(yōu)點。該技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品具有純度高，分子量均一，揮發(fā)分低，透明度高，耐熱性好等特點，因此綜合生產(chǎn)過程控制，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品質(zhì)量以及環(huán)保等諸多方面比較，本體聚合技術(shù)都具有相當?shù)膬?yōu)勢，是一種具有開發(fā)前景的技術(shù)。三 PMMA的合成方法 1 合成原料 單體MMA（純度為9

12、8%），引發(fā)劑AIBN。配比為：2。1.1 MMA的物性熔點： -48相對密度：0.9440（20/4）沸點 ：100-101折射率： 1.4142閃點（開杯）：10蒸氣壓（25.5）：5.33kPa甲基丙烯酸甲酯，無色液體，易揮發(fā)，易燃。1.1.1 工業(yè)合成單體MMA的方法 丙酮氰醇法 異丁烯氧化法1.2 引發(fā)劑的選擇 在MMA的本體聚合反應中，可使用有機過氧化物和偶氮化合物做引發(fā)劑，其用量對分子量有較大的影響。但有機過氧化合物是強氧化劑，對體系燃料有氧化作用，給有機玻璃染色帶來困難，偶氮化合物在分解過程中對一般燃料不起氧化作用，所以本課題選用AIBN做引發(fā)劑。2 PMMA的合成按原料的配比

13、將純度為98%的單體和引發(fā)劑AIBN加入預聚釜內(nèi)，啟動攪拌器，向夾套內(nèi)通入蒸汽升溫至7585，保持510min，停止加熱。釜內(nèi)物料因聚合放熱會自動升溫至9092，維持15min后，向夾套通冷卻水降溫至84左右，經(jīng)過15min后，將物料放入用夾套冷凍鹽水冷卻的釜中，快速攪拌冷卻至1820，所得漿液供灌漿使用.采用聚合初后期高溫中期降溫的聚合工藝可以削弱聚合自動加速現(xiàn)象.將預聚合所得的漿液灌入對應的模具中，進行最終的聚合。預聚合的目的：縮短聚合反應的誘導期，利用“凝膠效應”的提前出現(xiàn)，移出較多的聚合熱，保證產(chǎn)品的質(zhì)量；減少聚合時的體積收縮，通過預聚合可以使收縮率小于12%（正常由MMA至PMMA體

14、積收縮率為20%22%）。3 本體聚合設備由于聚合體系中不含溶劑物料粘度大傳質(zhì)傳熱控制相對難操作難度比較大對工藝和設備的要求十分苛刻，因此針對本體聚合開發(fā)出了多種聚合裝置。本課題選用全混合釜式反應器（CSTR）與栓塞流管式反應器（PFR）結(jié)合起來進行PMMA本體聚合的生產(chǎn)，如右圖所示，在CSTR中，一般轉(zhuǎn)化率在50%以下，過高的轉(zhuǎn)化率將會使體系的傳質(zhì)傳熱變得困難，更高轉(zhuǎn)化率的反應是在PFR中進行的，轉(zhuǎn)化率可以達到80%-90%。 本體聚合設備簡圖4 影響聚合的因素4.1 反應溫度MMA本體聚合中，溫度升高，聚合反應速率加快，轉(zhuǎn)化率增大。但溫度過高導致鏈終止速率超過鏈增長率，同時引起長鏈解聚，使

15、短鏈增多，分子量下降，影響產(chǎn)品的力學性能。溫度過高甚至發(fā)生爆聚造成事故，產(chǎn)生廢品。溫度控制不均，易局部過熱，使產(chǎn)品出現(xiàn)氣泡等缺陷，以致分子量分布過寬而使產(chǎn)品質(zhì)量下降。在聚合過程中，出現(xiàn)急劇的溫度變化將會引起收縮不均，應力集中，使制品過早出現(xiàn)銀紋甚至碎裂。4.2 引發(fā)劑含量 在50和45下，分別采用不同含量的AIBN引發(fā)劑引發(fā)MMA聚合，得到不同引發(fā)劑含量時的聚 合轉(zhuǎn)化率一時間關系分別如圖所示。由圖可見，聚合轉(zhuǎn)化率一時間曲線呈現(xiàn)比較明顯的S形關系，前期聚合速率較低，隨后出現(xiàn)自動加速階段，聚合速率快速增加；后期由于玻璃化效應等原因聚合轉(zhuǎn)化率增加不明顯，聚合速率有降低。不同引發(fā)劑含量時，出現(xiàn)自動加速

16、的時間、自動加速階段曲線的斜率(即聚合速率)和最終轉(zhuǎn)化率有較大差異。 圖 AIBN含量對聚合的影響4.3 壓力加壓可縮小單體分子間的間距，增加活性鏈與單體的碰撞幾率，加快反應。加壓使單體沸點升高，減少因單體氣化而產(chǎn)生的爆裂。加壓時，壓力始終緊壓液料，減少因聚合體積收縮而引起的表面收縮。所以在有機玻璃的生產(chǎn)中采用加壓聚合工藝，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量。5 合成過程的物料計算本課題擬合成分子量為十萬的PMMA，年產(chǎn)量2000噸，年開工時間300天，每日生產(chǎn)2批。原料MMA的純度為98%，引發(fā)劑為AIBN。 因為PMMA本體聚合過程為放熱過程，所以選用預聚釜體積要比理論值大，為，半徑r=0.73m,釜高

17、為3m。 原料MMA的市場平均價為每千克15元，PMMA的市場平均價為每千克20元，AIBN市場平均價50元每千克。設備損耗和處理費為120萬每年，人工費100萬每年，引發(fā)劑和其他費用80萬每年，所以本課題生產(chǎn)的產(chǎn)品理論利潤為300萬每年。四 PMMA的結(jié)構(gòu)特點及性能1 PMMA的結(jié)構(gòu)特點 PMMA是主鏈為柔性的CC單鍵結(jié)構(gòu)的線性分子，結(jié)構(gòu)及其特點為： 2 PMMA的性能2.1 力學性能 聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的綜合力學性能，在通用塑料中居前列，拉伸、彎曲、壓縮等強度均高于聚烯烴，也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等，沖擊韌性較差，但也稍優(yōu)于聚苯乙烯。澆注的本體聚合聚甲基丙烯酸甲酯板材（例如航空用有機

18、玻璃板材）拉伸、彎曲、壓縮等力學性能更高一些，可以達到聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料的水平。 一般而言，聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸強度可達到50-77MPa水平，彎曲強度可達到90-130MPa，這些性能數(shù)據(jù)的上限已達到甚至超過某些工程塑料。其斷裂伸長率僅2%-3%，故力學性能特征基本上屬于硬而脆的塑料，且具有缺口敏感性，在應力下易開裂，但斷裂時斷口不像聚苯乙烯和普通無機玻璃那樣尖銳參差不齊。40是一個二級轉(zhuǎn)變溫度，相當于側(cè)甲基開始運動的溫度，超過40,該材料的韌性，延展性有所改善。聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低，容易擦傷。 聚甲基丙烯酸甲酯的強度與應力作用時間有關，隨作用時間增加，強度下降。經(jīng)拉伸取向后

19、的聚甲基丙烯酸甲酯（定向有機玻璃）的力學性能有明顯提高，缺口敏感性也得到改善。 表1： PS、HDPE和PMMA的力學性數(shù)據(jù)比較。性能PMMAPSHDPE硬度（洛氏）8510565906272拉伸強度/M Pa497736522245拉伸模量/M Pa2400280022.832.84001300壓縮強度/M Pa13011522.5缺口沖擊強度KJ.m-2121411161040彎曲強度/M Pa110701052540疲勞強度（107次）/M Pa27.81022.52.2 熱性能 PMMA的耐熱性不高，它的Tg雖然達到105，但最高連續(xù)使用溫度卻隨工作條件不同在6595之間改變，熱變形溫

20、度為90，維卡軟化點約113。線脹系數(shù)（4.57）10-5K-1。熱分解溫度略高于270，其流動溫度約為160。PMMA的耐寒性也較差，脆化溫度為9.2，熱穩(wěn)定性屬中等，優(yōu)于PVC和POM。PMMA、PS和HDPE的熱性能數(shù)據(jù)見表2。表2：PMMA、PS和HDPE的熱性能數(shù)據(jù)性能PMMAPSHDPE玻璃化轉(zhuǎn)變溫度/10490100126137熱降解溫度（氮氣）/270300300熱變形溫度（0.45M pa）/9011070986075脆化溫度/9.2-30-100-70線脹系數(shù)/10-5K-14.57681113氧指數(shù)/17.32017.4 2.3 電性能 聚甲基丙烯酸甲酯由于主鏈側(cè)位含有極

21、性的甲酯基，電性能不及聚烯烴和聚苯乙烯等非極性塑料。甲酯基的極性并不太大，聚甲基丙烯酸甲酯仍具有良好的介電和電絕緣性能。值得指出的是，聚甲基丙烯酸甲酯乃至整個丙烯酸類塑料，都具有優(yōu)異的抗電弧性，在電弧作用下，表面不會產(chǎn)生碳化的導電通路和電弧徑跡現(xiàn)象。20是一個二級轉(zhuǎn)變溫度，相應于側(cè)甲酯基開始運動的溫度，低于20，側(cè)甲酯基處于凍結(jié)狀態(tài)，材料的電性能比處于20以上時會有所提高。 表3：PMMA、PS和HDPE的電性能數(shù)。性能PMMAPSHDPE體積電阻率/.cm1016101410161016介電常數(shù)(106Hz)2.53.52.42.72.32.4介電強度/Kv.mm-1182220261828

22、介電損耗因數(shù)(106Hz)(34)10-2（45）10-4(25)10-4耐電弧性/s不漏電60135 2.4 化學性能 PMMA耐水溶性鹽、弱堿和某些稀酸。但不耐氧化性酸和強堿，如氰氫酸、锘酸、王水、濃硫酸和硝酸等均能使其受到侵蝕。聚甲基丙烯酸甲酯可耐較稀的無機酸，但濃的無機酸可使它侵蝕，可耐堿類，但溫熱的氫氧化鈉、氫氧化鉀可使它浸蝕，可耐鹽類和油脂類，耐脂肪烴類，不溶于水、甲醇、甘油等，但可吸收醇類溶脹，并產(chǎn)生應力開裂，不耐酮類、氯代烴和芳烴。它的溶解度參數(shù)約為18.8(J/CM3)1/2，在許多氯代烴和芳烴中可以溶解，如二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、甲苯等，乙酸乙烯和丙酮也可以使它溶解。 2

23、.5 耐候性 聚甲基丙烯酸甲酯具有優(yōu)異的耐大氣老化性，其試樣經(jīng)4年自然老化試驗，重量變化，拉伸強度、透光率略有下降，色澤略有泛黃，抗銀紋性下降較明顯，沖擊強度還略有提高，其它物理性能幾乎未變化。 2.6透光性 PMMA是目前最優(yōu)良的高分子透明材料，可見光透過率達到92%，透光率比普通無機玻璃高10%，可透過大部分紫外光和紅色光，普通玻璃只能透過0.6%的紫外線，但PMMA卻能透過73%。PMMA允許小于2800nm波長的紅外線通過。更長波長的IR，小于25,000nm時，基本上可被阻擋。存在特殊的有色PMMA，可以讓特定波長IR透過，同時阻擋可見光，PMMA色調(diào)范圍廣，熱作用下幾乎不變色、褪色

24、，表面光澤好，可制成發(fā)光圖案的裝飾品。 2.7 燃燒性 聚甲基丙烯酸甲酯很容易燃燒，極限氧指數(shù)僅17.3。 2.8 物理性能 聚甲基丙烯酸甲酯的單體是甲基丙烯酸甲酯，為無色液體，具有香味，沸點101，密度為0.940g/cm3(25）。相對分子質(zhì)量100 閃點（閉口）/ 10熔點/ 48.8折光指數(shù) 1.4118沸點/ 100.6 聚合熱/kJ/mol56.5相對密度 0.936爆炸極限（體積）/%2.12-12.5五 PMMA的加工工藝1 PMMA澆鑄本體聚合澆鑄本體聚合是指在模具中進行的本體聚合，聚合和成型一次完成。甲基丙烯酸甲酯的聚合物俗稱有機玻璃，其本體聚合的產(chǎn)品隨模具不同有板材、棒材

25、和管材?，F(xiàn)在已有機玻璃板材的制造過程簡要說明澆鑄本體聚合的工藝過程和特點。制造平板有機玻璃的工藝流程分為12道工序：單體制備、染料處理、配料、預聚、灌模和排氣、封邊、聚合、脫模、裁切毛邊與包裝、入庫、模具情急和制模。為了便于管理，把12道工序分四個階段：配料工段、預聚（制漿）工段、制模與灌模和聚合工段。1.1 配料工段（1） 配方 依據(jù)需要可將有機玻璃職稱無色透明、有色透明、不透明和半透明的有機璃板板材。 表1 有機玻璃生產(chǎn)配方（質(zhì)量份數(shù)）板厚mm純單體偶氮異丁腈鄰苯二甲酸二丁酯硬脂酸甲基丙烯酸預聚漿粘度（涂4杯），s備注1-1.51000.51010.1515-18夏季引發(fā)劑酌減冬季引發(fā)劑酌

26、加2-31000.580.60.1015-184-61000.570.60.1018-208-121000.02550.20.1018-2414-251000.020425-3030-451000.005425-30（2） 對染料的要求和處理 有色透明有機玻璃板材中需要的染料要求其在甲基丙烯酸甲酯中有良好的溶解性，并能耐光、耐熱、保證產(chǎn)品不褪色。對染料的處理方法是將所需的染料稱量好溶于單體中，并攪拌均勻。1.2 預聚工段（制漿） 工業(yè)上用連續(xù)法進行預聚。預聚實在普通的夾套反應釜中進行。聚合溫度9095攝氏度，聚合時間15min20min,使聚合轉(zhuǎn)化率為10%20%。預聚階段聚合體系的粘度不高（

27、可達1pas）,相當于丙三醇的粘度。 預聚的目的是為了縮短聚合周期，是自動加速現(xiàn)象提早到來；并且預聚物有一定的粘度，灌到模具中不遺漏模；體積已部分收縮。聚合熱以部分排除，有利于以后的聚合。連續(xù)法預聚制備有機玻璃漿液的工藝流程： 將制備好的原料液經(jīng)泵打入高位槽，通過轉(zhuǎn)子流量計進入預熱器；原料液在預熱器中預熱至50%60%，然后從預聚釜頂部中心加入預聚釜中，預聚釜的溫度保持在90%95%，原料液在其中的停滯時間為15min20min,然后從預聚釜上部溢流至冷卻釜；在冷卻釜中預聚物冷卻至30攝氏度以下出料，轉(zhuǎn)化率為10%20%，漿液的粘度約1pas。1.3 制模和灌模工段為了獲得平板有機玻璃應制造模

28、具，模具是由普通玻璃制作的。制作的方法是將兩塊洗凈的玻璃平行放置，周圍墊上橡皮墊，橡皮墊要用玻璃紙包好，用夾子固定，然后牛皮紙盒漿糊封好，外面再用一層玻璃紙包嚴，封號后烘干。保證不漏水，不漏漿。1.4 聚合工段有機玻璃的聚合方法有水浴聚合和氣浴聚合，目前我國多采用水浴聚合。水浴聚合的工藝條件如表：板材厚度保溫溫度/保溫時間/h高溫聚合冷卻溫度無色透明有色板時間/h溫度1-1.55254101.5100以2h-2.5h冷卻至40攝氏度的速度冷卻2-34850121.51004-64648201.51008-104040351.510012-163638402-3100先冷卻至80攝氏度，再按上述

29、速度冷卻18-203232702-31002 MMA聚合工藝條件分析本體聚合的全過程分誘導期、聚合初期、聚合中期和聚合后期四個階段。聚合初期轉(zhuǎn)化率10%15%，這一階段接近穩(wěn)態(tài)，此時聚合速率Rp遵循微觀動力學方程： 聚合速率隨時間t的延長、單體濃度的引發(fā)劑濃度的降低而降低。聚合初期的轉(zhuǎn)化率10%15%，這一階段，體系粘度降低，聚合熱容易導出。當轉(zhuǎn)化率10%15%以后，體系中出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象，雖然單體濃度和引發(fā)劑濃度降低，正常聚合速率下降，但自動加速部分大于正常速度的衰減部分，二者疊加的結(jié)果，聚合速率仍表現(xiàn)為加速，所以幾十分鐘內(nèi)是轉(zhuǎn)化率增加到80%，這一階段屬于聚合中期。 在聚合中期，聚合熱效應

30、很明顯，體系粘度很大，聚合熱不易排出，弄不好會造成局部過熱，產(chǎn)品發(fā)黃，影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重時 會引起爆聚，使聚合失敗。因此，聚合中期是危險期，是聚合成敗的關鍵期。當轉(zhuǎn)化率80%以后，體系粘度大到嚴重影響產(chǎn)品的擴散，而且單體濃度已經(jīng)很低，也不存在自動加速現(xiàn)象，聚合總速率很低，最后達到實際上不能再聚合的程度，這一階段屬于聚合后期。六 PMMA有機玻璃的應用 1.燈具、照明器材：例如各種家用燈具、熒光燈罩、汽車尾燈，信號燈、路標。 2光學玻璃：例如制造各種透鏡、反射鏡、棱鏡、電視機熒屏、菲涅耳透鏡、相機透光鏡片，各種儀器儀表表盤、罩殼、刻度盤。 3制備塑料光纖：與玻璃光纖相比，塑料光纖具有柔韌性和抗震性好、易安裝及維護、重量輕、對人體安全性好等許多優(yōu)點，在工業(yè)、商業(yè)、民用、國防等諸多行業(yè)和領域具有廣泛的應用前景，是解決全光纖網(wǎng)絡中隨后一段距離高速寬帶通信的最佳技術(shù)途徑之一。4商品廣告櫥窗、廣告牌。5交通方面：飛機座艙玻璃、飛機和汽車的防彈玻璃（需帶有中間夾層材料）。根據(jù)應用的方向不同，在合成中加助劑，改變PMMA的性能，使之能應用到各種各樣的環(huán)境。6各種醫(yī)用、軍用、建筑用玻璃。 7：文具及日用品：制作各種制圖用具、示教模型、標本防護罩，燈具各種筆桿、鈕扣、發(fā)夾、糖果盒、肥皂盒、各種容器及其他日用裝飾品。