第五小組(PMMA的合成加工與應(yīng)用)

1、-作者xxxx-日期xxxx第五小組(PMMA的合成加工與應(yīng)用)【精品文檔】高分子化學(xué)課程設(shè)計(jì) 題目：PMMA的本體聚合生產(chǎn)工藝 專業(yè)：材料化學(xué)（高分子方向） 組號(hào)：第 五 小 組 組員：郭發(fā)強(qiáng)（1212010421） 楊青松（1212010405） 柴 靜 （1212010424） 石宇濤（1212010322） 毛逸楠（1212010329） 日期：2014-12-82014-12-19 化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)部【精品文檔】 目 錄一 設(shè)計(jì)說明 1二 PMMA聚合機(jī)理及聚合方法的選擇 2 1 PMMA自由基聚合機(jī)理 22 PMMA聚合方法的選擇 3三 PMMA的合成方法 61 合成原料 62 P

2、MMA的合成 7 3 本體聚合設(shè)備 74 影響聚合的因素 85 合成過程物料計(jì)算 10四 PMMA結(jié)構(gòu)特征及性能 101 PMMA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 102 PMMA的性能 11五 PMMA的加工工藝 151 MMA澆鑄本體聚合 15 2 MMA聚合工藝條件分析 17六 PMMA(有機(jī)玻璃)的應(yīng)用 18 參考文獻(xiàn) 21一 設(shè)計(jì)說明隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，另外，城市建設(shè)和西部大開發(fā)等基礎(chǔ)項(xiàng)目的建設(shè)將對(duì)新型建筑材料有較大的需求，中國(guó)已成為全球聚甲基丙烯酸甲酯需求增長(zhǎng)最快的國(guó)家。目前全球聚甲基丙烯酸甲酯應(yīng)用已向高功能化、專用化方向發(fā)展，我國(guó)聚

3、甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)能力和市場(chǎng)需求均呈現(xiàn)快速發(fā)展局面，尤其是國(guó)內(nèi)多套規(guī)?；b置的建設(shè)，加上汽車工業(yè)迅猛發(fā)展拉動(dòng)，未來幾年我國(guó)聚甲基丙烯酸甲酯工業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段，其中最為關(guān)鍵的是加快聚甲基丙烯酸甲酯的應(yīng)用研究?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)能力與實(shí)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(jìn)，但是還有更多的新技術(shù)可以應(yīng)用到新的生產(chǎn)線上，對(duì)聚甲基丙烯酸甲酯的合成機(jī)理及其應(yīng)用方面進(jìn)行了研究,以及拉動(dòng)我國(guó)聚甲基丙烯酸甲酯市場(chǎng)開發(fā),適應(yīng)環(huán)保事業(yè)發(fā)展要求,推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(jī)理的不同，PMMA有四種不同的構(gòu)型

4、：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(shí)就是有機(jī)玻璃！聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有極為優(yōu)越的光學(xué)性能，是一種高度透明的熱塑性塑料，獲得了廣泛的應(yīng)用，PMMA的產(chǎn)品有板、管、棒、模塑料等各種品種，主要應(yīng)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(shè)計(jì)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(jī)理，采用本體聚合的方法合成PMMA,應(yīng)用澆鑄成型的加工工藝生產(chǎn)有機(jī)玻璃板。二 PMMA聚合機(jī)理及聚合

5、方法的選擇 1 PMMA自由基聚合機(jī)理（1） 鏈引發(fā)鏈引發(fā)是形成單體自由基（活性種）的反應(yīng)，引發(fā)劑（AIBN）引發(fā)時(shí)，由以下反應(yīng)組成：第一步：引發(fā)劑AIBN分解，形成初級(jí)自由基。第二步：初級(jí)自由基與單體加成，形成單體自由基。 （2） 鏈增長(zhǎng)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

6、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 懸浮聚合法MMA單體，引發(fā)劑，水，分散劑四個(gè)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(jìn)行的聚合反應(yīng)。 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(yīng)用領(lǐng)域的需求。英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)公司(ICI)用懸浮聚合法生產(chǎn)PMMA模塑料，產(chǎn)品流動(dòng)性和力學(xué)性能都很好。但是懸浮聚合的缺點(diǎn)是產(chǎn)品分

7、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(diǎn) 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(yīng)生產(chǎn)PMMA聚合物的方法。反應(yīng)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(jī)玻璃制品。相當(dāng)于懸浮法其工藝有如下特點(diǎn)：(1)生產(chǎn)工藝安全穩(wěn)定。溶液聚合法反應(yīng)速率較容易控制，相對(duì)懸浮聚合法來說不易產(chǎn)生“凝膠效應(yīng)”，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(duì)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(huì)產(chǎn)生聚集，

8、形成一個(gè)大的料塊，不易清潔，并造成了物料的浪費(fèi)。（2）可實(shí)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?jī)?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(jìn)行造粒或生產(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(fèi)節(jié)省約65%。（6）不存在污水和廢氣的處理問題。懸浮聚合會(huì)產(chǎn)生大量污水，應(yīng)該加以處理，增加了設(shè)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(diǎn) 本體聚合法是

9、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(yīng)。 甲基丙烯酸甲酯本體聚合有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)。（1）“凝膠效應(yīng)” MMA在聚合過程中，當(dāng)單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到20%時(shí)，聚合速率顯著提高，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(yīng)”?！澳z效應(yīng)”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(yīng)”甚為明顯。其產(chǎn)生的原因是隨轉(zhuǎn)化率的增加，反應(yīng)體系的粘度增大，連增長(zhǎng)活動(dòng)受到限制，而單體的擴(kuò)散速率卻影響不大，因此連增長(zhǎng)速率正常進(jìn)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(yīng)速率明顯增加，出現(xiàn)了自動(dòng)加速效應(yīng)，這一特點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致有機(jī)玻璃的分子

10、量變寬，分子量甚至超過100萬，在聚合過程中必須嚴(yán)格控制升溫速度，掌握自動(dòng)加速效應(yīng)發(fā)生的規(guī)律。（2）暴聚 在聚合過程中，當(dāng)反應(yīng)體系漸漸增稠而變成膠質(zhì)狀態(tài)后，熱的對(duì)流作用受到限制，使反應(yīng)體系積蓄大量的熱，局部溫度上升，導(dǎo)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(kuò)大至全部達(dá)到沸騰狀態(tài)，這就是所謂的“暴聚”?！氨┚邸毙纬傻木酆衔矬w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(xué)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(shè)備投資低以及后處理流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但不適合大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)

11、，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(diǎn)，也是PMMA模塑料生產(chǎn)的主導(dǎo)工藝。不足之處是產(chǎn)品生產(chǎn)效率低，流程長(zhǎng)，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(jìn)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(yīng)容易引起暴聚，但通過反應(yīng)器的針對(duì)性的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jìn)合理，設(shè)備緊湊，連續(xù)化生產(chǎn)，效率高，無三廢排放等優(yōu)點(diǎn)。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

12、好等特點(diǎn)，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(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，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98%），引發(fā)劑AIBN。配比為：2。1.1 MMA的物性熔點(diǎn)： -48相對(duì)密度：0.9440（20/4）沸點(diǎn) ：100-101折射率閃點(diǎn)（開杯）：10蒸氣壓甲基丙烯酸甲酯，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(yīng)中，可使用有機(jī)過氧化物和偶氮化合物做引發(fā)劑，其用量對(duì)分子量有較大的影響。但有機(jī)過氧化合物是強(qiáng)氧化劑，對(duì)體系燃料

13、有氧化作用，給有機(jī)玻璃染色帶來困難，偶氮化合物在分解過程中對(duì)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將純度為98%的單體和引發(fā)劑AIBN加入預(yù)聚釜內(nèi)，啟動(dòng)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(huì)自動(dòng)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(dòng)加速現(xiàn)象.將預(yù)聚合所得的漿液灌入對(duì)應(yīng)的模具中，進(jìn)行最終的聚合。預(yù)聚合的目的：縮短聚合反應(yīng)的誘導(dǎo)期

14、，利用“凝膠效應(yīng)”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(shí)的體積收縮，通過預(yù)聚合可以使收縮率小于12%（正常由MMA至PMMA體積收縮率為20%22%）。3 本體聚合設(shè)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(duì)難操作難度比較大對(duì)工藝和設(shè)備的要求十分苛刻，因此針對(duì)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(yīng)器（CSTR）與栓塞流管式反應(yīng)器（PFR）結(jié)合起來進(jìn)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(huì)使體系的傳質(zhì)傳熱變得困難，更高轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)是在PFR中進(jìn)行的，轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%-90%。 本體聚合設(shè)備簡(jiǎn)圖4 影

15、響聚合的因素4.1 反應(yīng)溫度MMA本體聚合中，溫度升高，聚合反應(yīng)速率加快，轉(zhuǎn)化率增大。但溫度過高導(dǎo)致鏈終止速率超過鏈增長(zhǎng)率，同時(shí)引起長(zhǎng)鏈解聚，使短鏈增多，分子量下降，影響產(chǎn)品的力學(xué)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(huì)引起收縮不均，應(yīng)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(shí)的聚 合轉(zhuǎn)化率一時(shí)間關(guān)系分別如圖所示。由圖可見，聚合轉(zhuǎn)化率一時(shí)間曲線呈現(xiàn)比較明顯的S形關(guān)系，前期聚

16、合速率較低，隨后出現(xiàn)自動(dòng)加速階段，聚合速率快速增加；后期由于玻璃化效應(yīng)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(shí)，出現(xiàn)自動(dòng)加速的時(shí)間、自動(dòng)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(duì)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(yīng)。加壓使單體沸點(diǎn)升高，減少因單體氣化而產(chǎn)生的爆裂。加壓時(shí)，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(jī)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(jì)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(shí)間300天，每日生產(chǎn)2批

17、。原料MMA的純度為98%，引發(fā)劑為AIBN。 因?yàn)镻MMA本體聚合過程為放熱過程，所以選用預(yù)聚釜體積要比理論值大，為，半徑r=0.73m,釜高為3m。 原料MMA的市場(chǎng)平均價(jià)為每千克15元，PMMA的市場(chǎng)平均價(jià)為每千克20元，AIBN市場(chǎng)平均價(jià)50元每千克。設(shè)備損耗和處理費(fèi)為120萬每年，人工費(fèi)100萬每年，引發(fā)劑和其他費(fèi)用80萬每年，所以本課題生產(chǎn)的產(chǎn)品理論利潤(rùn)為300萬每年。四 PMMA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能1 PMMA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 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(diǎn)為： 2 PMMA的性能2.1 力學(xué)性能 聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的綜合力學(xué)性能，在通用塑料中居前列，拉伸

18、、彎曲、壓縮等強(qiáng)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(jī)玻璃板材）拉伸、彎曲、壓縮等力學(xué)性能更高一些，可以達(dá)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(qiáng)度可達(dá)到50-77MPa水平，彎曲強(qiáng)度可達(dá)到90-130MPa，這些性能數(shù)據(jù)的上限已達(dá)到甚至超過某些工程塑料。其斷裂伸長(zhǎng)率僅2%-3%，故力學(xué)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(yīng)力下易開裂，但斷裂時(shí)斷口不像聚苯乙烯和普通無機(jī)玻璃那樣尖銳參差不齊。40是一個(gè)二級(jí)轉(zhuǎn)變溫度，相當(dāng)于側(cè)甲基開始運(yùn)動(dòng)的溫度，超過40,該材料

19、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(qiáng)度與應(yīng)力作用時(shí)間有關(guān)，隨作用時(shí)間增加，強(qiáng)度下降。經(jīng)拉伸取向后的聚甲基丙烯酸甲酯（定向有機(jī)玻璃）的力學(xué)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(xué)性數(shù)據(jù)比較。性能PMMAPSHDPE硬度（洛氏）8510565906272拉伸強(qiáng)度/M Pa497736522245拉伸模量/M Pa240028004001300壓縮強(qiáng)度/M Pa130115-2121411161040彎曲強(qiáng)度/M Pa110701052540疲勞強(qiáng)度（107次）/M Pa102.2 熱性能 PMMA的耐熱性不高，它

20、的Tg雖然達(dá)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，熱變形溫度為90，維卡軟化點(diǎn)約113。線脹系數(shù)（7）×10-5K-1。熱分解溫度略高于270，其流動(dòng)溫度約為160，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?dú)猓?>270>300>300熱變形溫度（0.45M pa）/9011070986075脆化溫度/-30-100-70線脹系數(shù)/10-5K-14.57681113氧指數(shù)/20

21、2.3 電性能 聚甲基丙烯酸甲酯由于主鏈側(cè)位含有極性的甲酯基，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(gè)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(huì)產(chǎn)生碳化的導(dǎo)電通路和電弧徑跡現(xiàn)象。20是一個(gè)二級(jí)轉(zhuǎn)變溫度，相應(yīng)于側(cè)甲酯基開始運(yùn)動(dòng)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(shí)會(huì)有所提高。 表3：PMMA、PS和HDPE的電性能數(shù)。性能PMMAPSHDPE體積電阻率/.cm>1016101410161016介電常數(shù)(106Hz)介電強(qiáng)度/Kv.mm-11

22、82220261828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(xué)性能 PMMA耐水溶性鹽、弱堿和某些稀酸。但不耐氧化性酸和強(qiáng)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(jī)酸，但濃的無機(jī)酸可使它侵蝕，可耐堿類，但溫?zé)岬臍溲趸c、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(yīng)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、

23、三氯乙烯、氯仿、甲苯等，乙酸乙烯和丙酮也可以使它溶解。 2.5 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(yàn)，重量變化，拉伸強(qiáng)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(qiáng)度還略有提高，其它物理性能幾乎未變化。 PMMA是目前最優(yōu)良的高分子透明材料，可見光透過率達(dá)到92%，透光率比普通無機(jī)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(zhǎng)的紅外線通過。更長(zhǎng)波長(zhǎng)的IR，小于25,000nm時(shí)，基本上可被阻擋。存在特殊的有色PMMA，可以讓特定波長(zhǎng)IR透過，同時(shí)阻擋可見光，

24、PMMA色調(diào)范圍廣，熱作用下幾乎不變色、褪色，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(diǎn)101g/cm3(25）。相對(duì)分子質(zhì)量100 閃點(diǎn)（閉口）/ 10熔點(diǎn)/ 折光指數(shù) 沸點(diǎn)/ 100.6 聚合熱/kJ/mol相對(duì)密度 爆炸極限（體積）/%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(jìn)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(jī)玻璃，其本體聚合的產(chǎn)品隨模具不同有板材、棒材和管材?，F(xiàn)在已有機(jī)玻璃板材的制

25、造過程簡(jiǎn)要說明澆鑄本體聚合的工藝過程和特點(diǎn)。制造平板有機(jī)玻璃的工藝流程分為12道工序：?jiǎn)误w制備、染料處理、配料、預(yù)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(gè)階段：配料工段、預(yù)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(jī)玻璃職稱無色透明、有色透明、不透明和半透明的有機(jī)璃板板材。 表1 有機(jī)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(yù)聚漿粘度（涂4杯），s備注10010115-18夏季引發(fā)劑酌減冬季引發(fā)劑酌加2-3100815-184-6100718-208-

26、12100518-2414-25100425-3030-45100425-30（2） 對(duì)染料的要求和處理 有色透明有機(jī)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(duì)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(yù)聚工段（制漿） 工業(yè)上用連續(xù)法進(jìn)行預(yù)聚。預(yù)聚實(shí)在普通的夾套反應(yīng)釜中進(jìn)行。聚合溫度9095攝氏度，聚合時(shí)間15min20min,使聚合轉(zhuǎn)化率為10%20%。預(yù)聚階段聚合體系的粘度不高（可達(dá)1pa·s）,相當(dāng)于丙三醇的粘度。 預(yù)聚的目的是為了縮短聚合周期，是自動(dòng)加速現(xiàn)象提早到來；并且預(yù)聚物有一定的粘度，灌到模具中

27、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(yù)聚制備有機(jī)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(jì)進(jìn)入預(yù)熱器；原料液在預(yù)熱器中預(yù)熱至50%60%，然后從預(yù)聚釜頂部中心加入預(yù)聚釜中，預(yù)聚釜的溫度保持在90%95%，原料液在其中的停滯時(shí)間為15min20min,然后從預(yù)聚釜上部溢流至冷卻釜；在冷卻釜中預(yù)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1pa·s。1.3 制模和灌模工段為了獲得平板有機(jī)玻璃應(yīng)制造模具，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

28、，然后牛皮紙盒漿糊封好，外面再用一層玻璃紙包嚴(yán)，封號(hào)后烘干。保證不漏水，不漏漿。1.4 聚合工段有機(jī)玻璃的聚合方法有水浴聚合和氣浴聚合，目前我國(guó)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(shí)間/h高溫聚合冷卻溫度無色透明有色板時(shí)間/h溫度5254101002-34850121004-64648201008-1040403510012-163638402-3100先冷卻至80攝氏度，再按上述速度冷卻18-203232702-31002 MMA聚合工藝條件分析本體聚合的全過程分誘導(dǎo)期、聚合初期、聚合中期和聚合后期四個(gè)階段。聚合初期轉(zhuǎn)化率10%15%，這一階段接近穩(wěn)態(tài)，此時(shí)聚合速率

29、Rp遵循微觀動(dòng)力學(xué)方程： 聚合速率隨時(shí)間t的延長(zhǎng)、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(dǎo)出。當(dāng)轉(zhuǎn)化率10%15%以后，體系中出現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)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(yīng)很明顯，體系粘度很大，聚合熱不易排出，弄不好會(huì)造成局部過熱，產(chǎn)品發(fā)黃，影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí) 會(huì)引起爆聚，使聚合失敗。因此，聚合中期是危險(xiǎn)期，是聚合成敗的關(guān)鍵期。當(dāng)轉(zhuǎn)化率80%以后，體系粘度大

30、到嚴(yán)重影響產(chǎn)品的擴(kuò)散，而且單體濃度已經(jīng)很低，也不存在自動(dòng)加速現(xiàn)象，聚合總速率很低，最后達(dá)到實(shí)際上不能再聚合的程度，這一階段屬于聚合后期。六 PMMA有機(jī)玻璃的應(yīng)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(hào)燈、路標(biāo)。 2光學(xué)玻璃：例如制造各種透鏡、反射鏡、棱鏡、電視機(jī)熒屏、菲涅耳透鏡、相機(jī)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(hù)、重量輕、對(duì)人體安全性好等許多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、商業(yè)、民用、國(guó)防等諸多行業(yè)和領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，是解決全光纖網(wǎng)絡(luò)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(jī)座艙玻璃、飛機(jī)和汽車的防彈玻璃（需帶有中間夾層材料）。根據(jù)應(yīng)用的方向不同，在合成中加助劑，改變PMMA的性能，使之能應(yīng)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(biāo)本防護(hù)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。 8：醫(yī)用高分子材料 ：醫(yī)用高分子已成為功能高分子一個(gè)重要分支，廣泛應(yīng)用于以診斷和治療為中心的醫(yī)療領(lǐng)域。目前各種免疫方法用的基質(zhì)多數(shù)是高分