甲基丙烯酸甲酯的本體聚合

1、鍵入公司名稱高分子化學(xué)實驗報告甲基丙烯酸甲酯的本體聚合鍵入作者姓名選取日期一、實驗?zāi)康模?）掌握本體聚合的原理、優(yōu)缺點；（2）熟悉本體聚合制備有機玻璃的方法；（3）了解有機玻璃工業(yè)生產(chǎn)上的部分操作工藝。二、實驗原理自由基聚合的基本機理自由基聚合時引發(fā)劑 I 先形成活性種R， R打開單體 M 的鍵，與之加成，形成單體活性種，而后進一步不斷與單體加成，促使鏈增長。最后，增長著的活性鏈失去活性，鏈終止。本體聚合生產(chǎn)工藝本體聚合在不用其它反應(yīng)介質(zhì)情況下，單體中加有少量或不加引發(fā)劑發(fā)生聚合的方法。均相本體聚合生成的聚合物溶于單體（如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯）。非均相本體聚合生成的聚合物不溶解在單體中，沉淀

2、出來成為新的一相（如氯乙烯）。有機玻璃的分段聚合鏈引發(fā)：鏈增長：鏈終止：采用兩段聚合：即先在較低溫度下預(yù)聚合，轉(zhuǎn)化率控制在1030，此時體系粘度較低，尚可散熱，可在較大攪拌釜中進行聚合。然后，澆成薄板，由低溫至高溫進一步進行后聚合。 第一階段（預(yù)聚）較低轉(zhuǎn)化率（1040），可在較大的釜中進行。將MMA、引發(fā)劑、增塑劑、脫模劑在8090下預(yù)聚成透明的粘性液體。 第二階段，以較慢速率進行，或進行薄層（如板狀）聚合。將漿液澆注入兩塊平板玻璃的模型，在40左右緩慢聚合一段時間后，逐步升溫，最后在100110使聚合反應(yīng)完全，降溫脫模得平板有機玻璃。三、實驗藥品及儀器藥品：0.5gBPO、10.6mlMM

3、A;儀器：恒溫水浴鍋、磨口小錐形瓶、具塞離心管、天平、量筒。四、實驗步驟、現(xiàn)象及分析實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗分析1、預(yù)聚。洗凈并干燥玻璃儀器，同時加熱水浴鍋到80-90。稱取0.05g 引發(fā)劑BPO放入帶磨口的小錐形瓶中，再加入10.6ml 單體MMA。在水浴鍋中加熱錐形瓶，蓋上塞子（不要老是搖動），當(dāng)瓶內(nèi)的預(yù)聚物粘度與甘油粘相近時，立即停止加熱，冷卻至室溫。在搖動下BPO逐漸溶解在MMA中，溶液無色透明；開始反應(yīng)時，溶液無明顯變化，一段時間后，溶液逐漸變粘稠，當(dāng)溶液粘稠程度與甘油相近時即停止加熱。隨著反應(yīng)的進行，轉(zhuǎn)化率逐漸增大，大分子增多，溶液變粘稠。活性鏈轉(zhuǎn)移將受到抑制，而單體轉(zhuǎn)移幾乎不受影響

4、，因此此時應(yīng)停止加熱，防止因自動加速而產(chǎn)生爆聚現(xiàn)象。2、灌模。取一干燥潔凈的試管，為避免有氣泡產(chǎn)生，將預(yù)聚物緩慢、呈細流線狀倒入試管中，注意切勿完全灌滿，應(yīng)預(yù)留一定空間以防脹裂。 灌模時應(yīng)小心緩慢，讓溶液順著離心管壁流下，防止產(chǎn)生氣泡；灌至2/3處。液體凝固時會膨脹，灌至2/3處防止離心管脹裂。3、聚合 ：將試管封口，放在40-50的烘箱中聚合24 小時，直至硬化。最后在100情況下處理0.5 至1 小時，使反應(yīng)趨于完全。在較低溫度烘箱中進行在較低溫度中，防止因自動加速現(xiàn)象發(fā)生爆聚。4、脫模 敲碎試管，得聚合物有機玻璃。五、實驗結(jié)果如圖六、實驗分析討論及思考1、本體聚合優(yōu)缺點的討論分析。主要優(yōu)

5、點：(1) 本體聚合是四種方法中最簡單的方法，無反應(yīng)介質(zhì)，產(chǎn)物純凈，適合制造透明性好的板材和型材。(2) 后處理過程簡單，可以省去復(fù)雜的分離回收等操作過程，生產(chǎn)工藝簡單，流程短，所以生產(chǎn)設(shè)備也少，是一種經(jīng)濟的聚合方法。(3) 反應(yīng)器有效反應(yīng)容積大，生產(chǎn)能力大，易于連續(xù)化，生產(chǎn)成本比較低。主要缺點：1、 放熱量大，反應(yīng)熱排除困難，不易保持一定的反應(yīng)溫度。因此由于自動加速現(xiàn)象，會產(chǎn)生局部過熱，小分子汽化產(chǎn)生氣泡，甚至溫度失控，發(fā)生爆聚。2、 單體是氣或液態(tài)，易流動。聚合反應(yīng)發(fā)生以后，生成的聚合物如溶于單體則形成粘稠溶液，聚合程度越深入，物料越粘稠，甚至在常溫下會成為固體。本體聚合工藝中采用的一部分

6、解決方法加入一定量的專用引發(fā)劑調(diào)節(jié)反應(yīng)速率；采用較低的反應(yīng)溫度，使放熱緩和；反應(yīng)到一定轉(zhuǎn)化率，粘度不高時就分離聚合物；分段聚合，控制轉(zhuǎn)化率和“自動加速效應(yīng)”； 完善攪拌器和傳熱系統(tǒng),強化聚合設(shè)備的傳熱；采用“冷凝態(tài)”進料及“超冷凝態(tài)”進料；加入少量內(nèi)潤滑劑改善流動性。2、自由基本體聚合為何會產(chǎn)生爆聚，如何解決？答：、雙基終止是自由基本體聚合鏈終止的主要方式。隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率逐漸增大，大分子增多，溶液逐漸變得粘稠，鏈自由基轉(zhuǎn)移受到抑制。鏈自由基的雙基終止過程可分為三步：鏈自由基質(zhì)心的平移；鏈段重排，使活性中心靠近；雙基發(fā)生反應(yīng)而鏈終止。其中鏈段重排是控制步驟，體系粘度是影響的主要因素。

7、體系粘度隨轉(zhuǎn)化率提高后，鏈段重排受阻，活性端基甚至被包埋，雙基終止困難。與此同時，單體的轉(zhuǎn)移幾乎不受影響，因此鏈增長繼續(xù)，故而產(chǎn)生自動加速現(xiàn)象，在局部過熱處發(fā)生爆聚。、為了防止爆聚，一般多采用兩段聚合：第一階段保持較低轉(zhuǎn)化率，10%35%不等，粘度較低，可在普通反應(yīng)釜中進行；第二階段轉(zhuǎn)化率粘度較高，則在特殊設(shè)計的反應(yīng)器內(nèi)聚合。3、加熱的過程中為什么要不時的輕輕搖晃三角燒瓶，又不能劇烈？答：輕輕搖晃是為了將聚合物盡量分散，以達到散熱均勻的目的，但搖晃劇烈的話，會使一部分的氧氣進入反應(yīng)液中，它可以起到引發(fā)劑和阻聚劑的作用，會影響聚合物的純度。4、在本體聚合反應(yīng)過程中，為什么必須嚴格控制不同階段的反應(yīng)溫度？答：在本體聚合的各個階段，體系對溫度的要求不同，因此要嚴格控制不同階段的溫度。預(yù)