甲基丙烯酸甲酯本體聚合的工藝過程

1、甲基丙烯酸甲酯本體聚合的工藝過程生產(chǎn)原理：本體聚合是指單體僅在少量引發(fā)劑存在下進(jìn)行的聚合反應(yīng)，或者直接加熱，光和輻射作用下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。本體聚合具有產(chǎn)品純度高和無需后處理等優(yōu)點(diǎn)，可直接聚合成各種規(guī)格的型材。但是，由于體系粘度大，聚合熱難以散去，反應(yīng)控制困難，導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)黃，出現(xiàn)氣泡，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。本體聚合進(jìn)行到一定程度，體系粘度大大增加，大分子鏈的移動困難，而單體分子的擴(kuò)散收到的影響不大。鏈引發(fā)和鏈增長反應(yīng)照常進(jìn)行，而增長鏈自由基的終止受到限制，結(jié)果使得聚合反應(yīng)的速度增加，聚合物分子變大，出現(xiàn)所謂的自動加速效應(yīng)。更高的聚合速率導(dǎo)致更多的熱量生成，如果聚合熱不能及時散去，會使局部反應(yīng)雪崩式的

2、加速進(jìn)行而失去控制，因此，自由基本體聚合中控制聚合速率使聚合反應(yīng)平穩(wěn)進(jìn)行是獲得無瑕疵型材的關(guān)鍵。聚甲基丙烯酸甲酯為無定形聚合物，具有高度的透明性，因此成為有機(jī)玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯具有較好的耐沖擊強(qiáng)度于良好的低溫性能，是航空工業(yè)和光學(xué)儀器制造業(yè)的重要材料。有機(jī)玻璃表面光滑，在一定的曲率內(nèi)光線可在其內(nèi)部傳到而不逸出，因此在光導(dǎo)纖維領(lǐng)域得到應(yīng)用。但是，聚甲基丙烯酸甲酯耐候性差，表面易磨損?？梢允羌谆┧峒柞ヅc苯乙烯等單體共聚來改善耐候性。有機(jī)玻璃是通過甲基丙烯酸甲酯的本體聚合制備的。甲基丙烯酸甲酯的密度小于聚合物的密度，再聚合過程中出現(xiàn)較為明顯的體積收縮。為了避免體積收縮和有利散熱，工業(yè)上往往采

3、用二步法制備有機(jī)玻璃。在過氧化苯甲酰引發(fā)下，甲基丙烯酸甲酯聚合初期平穩(wěn)反應(yīng)，當(dāng)轉(zhuǎn)化率超過20%以后，聚合體粘度增加，聚合速率明顯加快，此時應(yīng)該停止第一階段反應(yīng)，將聚合漿液轉(zhuǎn)移到模具中，低溫反應(yīng)較長時間。當(dāng)轉(zhuǎn)化率打到90%以上后，聚合物業(yè)已成型，可以升溫使單體完全聚合。引發(fā)劑的用量應(yīng)視制備的制品厚度而定。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗稱有機(jī)玻璃，因其優(yōu)良的光學(xué)性能，比重小，以及在低溫下仍能保持其獨(dú)特的性能而被廣泛的應(yīng)用，則它是重要的合成材料之一。本實驗是用過氧化苯甲酰（BPO）為引發(fā)劑，甲基丙烯酸甲酯進(jìn)行自由基聚合。本體聚合的具體過程是：1、引發(fā)劑分解2、鏈引發(fā)3、鏈增長4、鏈終止A偶合終止B

4、歧化終止其中，甲基丙烯酸甲酯在60以上時聚合，以歧化終止為主。本體聚合反應(yīng)是一個連鎖反應(yīng)，反應(yīng)速度很快，伴隨著聚合物的生成出現(xiàn)自動加速現(xiàn)象，并且甲基丙烯酸甲酯不是聚合物的良溶劑，長臉自由基有一定程度的卷曲，自動加速效應(yīng)更加明顯。因為引發(fā)是通過小分析的單分子的分解發(fā)生的，而生長只需要單體移動到生長鏈的末端，所以這兩個過程的聚合速率再聚合初期并不特別依賴相應(yīng)反應(yīng)物在在介質(zhì)中擴(kuò)散的能力。另一方面，雙分子終止需要在粘度增加到一定程度后，終止速率將被擴(kuò)散速率所控制，而引發(fā)和生長速率則不受影響。這種在速率上的不連續(xù)性突然破壞了連鎖反應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)，終止生長的鏈段數(shù)少于開始生長的鏈段數(shù)，導(dǎo)致反應(yīng)速率與放熱速率隨反應(yīng)進(jìn)行而增加。這種效應(yīng)稱之為“自動加速效應(yīng)”。由于粘度增加，散熱困難，會發(fā)生“爆聚”。因此，本體聚合要求嚴(yán)格控制不同反應(yīng)階段的溫度，隨時排除反應(yīng)熱是很有必要的。在本體聚合反應(yīng)開始前，通常有一段誘導(dǎo)期，聚合速度為零，體系無粘度變化。然后反應(yīng)逐步進(jìn)行。當(dāng)轉(zhuǎn)化率超過20%之后，聚合速度顯著加快，稱為自加速效應(yīng)，此時若控制不當(dāng)，體系易發(fā)生暴聚而使產(chǎn)品性能變壞。而轉(zhuǎn)化率達(dá)80%之后，聚合速率顯著減小，最后幾乎停止聚合反應(yīng)，需升高溫度才能使之完全聚合。藥品及儀器：藥品：過氧化苯甲