第七章聚甲基丙烯酸甲酯生產(chǎn)

1、第七章7.1有機(jī)玻璃棒和板材生產(chǎn)有機(jī)玻璃棒和板材生產(chǎn)7.1.1有機(jī)玻璃的概念 有機(jī)玻璃：化學(xué)名有機(jī)玻璃：化學(xué)名稱叫聚甲基丙烯酸稱叫聚甲基丙烯酸甲酯（甲酯（PMMA）,是是以丙烯酸及其酯類以丙烯酸及其酯類聚合所得到的高分聚合所得到的高分子化合物，統(tǒng)稱丙子化合物，統(tǒng)稱丙烯酸類樹酯，相應(yīng)烯酸類樹酯，相應(yīng)的塑料統(tǒng)稱聚丙烯的塑料統(tǒng)稱聚丙烯酸類塑料，是迄今酸類塑料，是迄今為止合成透明材料為止合成透明材料中質(zhì)最優(yōu)質(zhì)的。中質(zhì)最優(yōu)質(zhì)的。7.1.2 有機(jī)玻璃的誕生和發(fā)展 1872年丙烯酸的聚合性始被發(fā)現(xiàn)；年丙烯酸的聚合性始被發(fā)現(xiàn)； 1880年甲基丙烯酸的聚合性為人知曉；年甲基丙烯酸的聚合性為人知曉； 1901 年

2、丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成；年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成； 1927年運(yùn)用前述合成法嘗試工業(yè)化制造；年運(yùn)用前述合成法嘗試工業(yè)化制造； 1937年甲基酸脂工業(yè)制造開發(fā)成功，由此進(jìn)入規(guī)年甲基酸脂工業(yè)制造開發(fā)成功，由此進(jìn)入規(guī)模性制造。模性制造。 二戰(zhàn)期間因壓克力具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性及透光性，二戰(zhàn)期間因壓克力具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性及透光性，首先，被應(yīng)用于飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃，坦克司機(jī)駕駛首先，被應(yīng)用于飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃，坦克司機(jī)駕駛室的視野鏡。室的視野鏡。 1948年世界第一只壓克力浴缸的誕生，意味著壓年世界第一只壓克力浴缸的誕生，意味著壓克力的應(yīng)用進(jìn)入了新的里程碑?？肆Φ膽?yīng)用進(jìn)入了新的里程碑。7.1.4 PMMA的

3、性能1.光學(xué)性能光學(xué)性能 PMMA最大的特點(diǎn)是具有優(yōu)異的光學(xué)性能，這也是其最大的特點(diǎn)是具有優(yōu)異的光學(xué)性能，這也是其俗稱俗稱“有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃”的由來。的由來。 PMMA 折射率折射率 1.49 透光率透光率92% 無機(jī)硅酸鹽玻璃無機(jī)硅酸鹽玻璃 折射率折射率 1.5左右左右 透光率透光率80% 主要是因?yàn)樗菬o定形聚合物，質(zhì)地均勻，其內(nèi)部分子主要是因?yàn)樗菬o定形聚合物，質(zhì)地均勻，其內(nèi)部分子排列方式不會影響進(jìn)入內(nèi)部的光線在各個(gè)部分通過時(shí)的速排列方式不會影響進(jìn)入內(nèi)部的光線在各個(gè)部分通過時(shí)的速度，光線能夠以同樣的速度前進(jìn)，不會四面分散，互相干度，光線能夠以同樣的速度前進(jìn)，不會四面分散，互相干擾。擾。2

4、.力學(xué)性能力學(xué)性能（1）較高的拉伸強(qiáng)度和彈性模量，沖擊強(qiáng)度是無機(jī)玻璃的）較高的拉伸強(qiáng)度和彈性模量，沖擊強(qiáng)度是無機(jī)玻璃的718倍，韌性高于倍，韌性高于PS，但比，但比ABS低得多，具有一定的脆低得多，具有一定的脆性，在較高沖擊能的作用下會破裂。性，在較高沖擊能的作用下會破裂。（2）表面硬度不足，易被硬物擦傷、擦毛而失去光澤。）表面硬度不足，易被硬物擦傷、擦毛而失去光澤。（3）彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度在）彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度在Tg下受溫度影響較??；而拉伸下受溫度影響較??；而拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度對溫度較敏感。強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度對溫度較敏感。（4）可通過與極性組分共聚，加入交聯(lián)劑使其形成網(wǎng)狀結(jié)）可通過與極性組分共聚

5、，加入交聯(lián)劑使其形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)拉伸形成丁香結(jié)構(gòu)等手段來提高其力學(xué)性能。構(gòu)，經(jīng)拉伸形成丁香結(jié)構(gòu)等手段來提高其力學(xué)性能。3.熱性能熱性能 （1）屬于易燃材料，點(diǎn)燃離火后不能自熄，火焰呈淺藍(lán)色，）屬于易燃材料，點(diǎn)燃離火后不能自熄，火焰呈淺藍(lán)色，下端為白色。燃燒時(shí)伴有腐爛水果、蔬菜的氣味。下端為白色。燃燒時(shí)伴有腐爛水果、蔬菜的氣味。 （2）Tg為為105，軟化點(diǎn)為，軟化點(diǎn)為100102，催化溫度在，催化溫度在-60以下。以下。PMMA可在可在-6065范圍內(nèi)長期使用，短時(shí)使用溫范圍內(nèi)長期使用，短時(shí)使用溫度不宜超過度不宜超過105。 （3）比熱容比大多數(shù)熱塑性塑料低，有利于它快速受熱塑）比熱容比大多數(shù)

6、熱塑性塑料低，有利于它快速受熱塑化?；?。4.化學(xué)性能化學(xué)性能（1）耐化學(xué)腐蝕性）耐化學(xué)腐蝕性 耐水溶性鹽、弱堿和某些稀酸，但不耐氧化性酸和強(qiáng)堿。耐水溶性鹽、弱堿和某些稀酸，但不耐氧化性酸和強(qiáng)堿。同時(shí)，介質(zhì)的濃度越大，溫度越高，其穩(wěn)定性越低。同時(shí)，介質(zhì)的濃度越大，溫度越高，其穩(wěn)定性越低。 在有機(jī)化合物中，在有機(jī)化合物中，PMMA對長鏈烷烴、簡單的醚類、油對長鏈烷烴、簡單的醚類、油脂較為穩(wěn)定，不耐短鏈的烷烴、醇、酮等。脂較為穩(wěn)定，不耐短鏈的烷烴、醇、酮等。（2）耐候性）耐候性 與其他樹脂相比，具有優(yōu)良的耐候性。老化主要是紫外與其他樹脂相比，具有優(yōu)良的耐候性。老化主要是紫外線的作用。在室外大氣條件下

7、，性能僅稍有下降。線的作用。在室外大氣條件下，性能僅稍有下降。5.電性能電性能 盡管盡管PMMA的大分子鏈與的大分子鏈與PE相似，但電性能卻比相似，但電性能卻比PE差差得多，主要是由于得多，主要是由于PMMA分子鏈上帶有極性的酯基。分子鏈上帶有極性的酯基。 但由于酯基的極性并不太大，因此其仍具有良好的介電但由于酯基的極性并不太大，因此其仍具有良好的介電和電絕緣性能。和電絕緣性能。6.成型加工性能成型加工性能 就熔融成型而言，性能特點(diǎn)如下：就熔融成型而言，性能特點(diǎn)如下：（1）酯基的存在使）酯基的存在使PMMA易于吸濕，因而物料在成型加工易于吸濕，因而物料在成型加工前必須進(jìn)行干燥，使水分含量降低到

8、前必須進(jìn)行干燥，使水分含量降低到0.02一下。（循環(huán)一下。（循環(huán)鼓風(fēng)干燥或紅外線干燥。）鼓風(fēng)干燥或紅外線干燥。）（2）成型加工溫度范圍較窄，一般為）成型加工溫度范圍較窄，一般為180250。（3）熔體黏度較高，對溫度的敏感性大。）熔體黏度較高，對溫度的敏感性大。（4）大分子鏈具有一定剛性，為減小制品內(nèi)應(yīng)力，成型模）大分子鏈具有一定剛性，為減小制品內(nèi)應(yīng)力，成型模具溫度一般不低于具溫度一般不低于40。7.1.5 有機(jī)玻璃的分類 有色透明有機(jī)玻璃：有色透明有機(jī)玻璃：俗稱彩板。透光柔和，俗稱彩板。透光柔和，用它制成的燈箱、工藝品，使人感到舒適大用它制成的燈箱、工藝品，使人感到舒適大方。有色的有機(jī)玻璃分

9、透明有色、半透明有方。有色的有機(jī)玻璃分透明有色、半透明有色，不透明有色三種。磁有機(jī)玻璃光澤不如色，不透明有色三種。磁有機(jī)玻璃光澤不如珠光有機(jī)玻璃鮮艷，質(zhì)脆、易斷、適于制作珠光有機(jī)玻璃鮮艷，質(zhì)脆、易斷、適于制作表盤、盒、醫(yī)療器械和人物、動(dòng)物的造型材表盤、盒、醫(yī)療器械和人物、動(dòng)物的造型材料。透明有機(jī)玻璃：透明度高，宜制燈具。料。透明有機(jī)玻璃：透明度高，宜制燈具。用它制成的吊燈、玲瓏剔透、晶瑩澄澈。半用它制成的吊燈、玲瓏剔透、晶瑩澄澈。半透明有機(jī)玻璃：類似磨砂玻璃，反光柔和，透明有機(jī)玻璃：類似磨砂玻璃，反光柔和，用它制成的工藝品，使人感到舒適大方。無用它制成的工藝品，使人感到舒適大方。無色透明：有機(jī)

10、吊燈，玲瓏剔透，晶瑩澄澈。色透明：有機(jī)吊燈，玲瓏剔透，晶瑩澄澈。 珠光有機(jī)動(dòng)性玻璃珠光有機(jī)動(dòng)性玻璃：是在一般有機(jī)玻璃加：是在一般有機(jī)玻璃加入珠光粉或熒光粉著成。這類有機(jī)玻璃色入珠光粉或熒光粉著成。這類有機(jī)玻璃色澤鮮艷，表面光潔度高，外形式經(jīng)模具熱澤鮮艷，表面光潔度高，外形式經(jīng)模具熱壓后，即使磨平拋光，仍保持模壓花紋，壓后，即使磨平拋光，仍保持模壓花紋，形成獨(dú)物的藝術(shù)效果。用它可制作人物、形成獨(dú)物的藝術(shù)效果。用它可制作人物、動(dòng)物造型，商標(biāo)、裝飾品及宣傳展覽材料。動(dòng)物造型，商標(biāo)、裝飾品及宣傳展覽材料。 壓花有機(jī)玻璃：壓花有機(jī)玻璃：分透明、半透明無色，質(zhì)分透明、半透明無色，質(zhì)脆，易斷，適于制作。脆，

11、易斷，適于制作。 7.1.6 PMMA的應(yīng)用1.建筑應(yīng)用建筑應(yīng)用:櫥窗、隔音門窗、采光罩、電話亭等櫥窗、隔音門窗、采光罩、電話亭等 日光燈、吊燈、街燈罩等 2.照明應(yīng)用：照明應(yīng)用：3.交通應(yīng)用:火車、汽車等車輛門窗等4.醫(yī)學(xué)應(yīng)用:嬰兒保育箱、各種手術(shù)醫(yī)療器具 有機(jī)玻璃在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用有機(jī)玻璃在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用于假牙，不僅如此于假牙，不僅如此 還有一個(gè)絕妙的用處，還有一個(gè)絕妙的用處，那就是制造人工角膜如那就是制造人工角膜如果人眼的透明角膜長滿果人眼的透明角膜長滿了不透明的物質(zhì)，光線了不透明的物質(zhì)，光線就不能進(jìn)入眼內(nèi)。這就就不能進(jìn)入眼內(nèi)。這就是全角膜白斑病引起的是全角膜白斑病引起的失明，而且這種病無法失明，

12、而且這種病無法用藥物治療。用藥物治療。5.工業(yè)應(yīng)用：儀器表面板及護(hù)蓋等 六、民用品：衛(wèi)浴設(shè)施、化妝品、水族箱等衛(wèi)浴設(shè)施、化妝品、水族箱等7.家居應(yīng)用：桌子、椅子等家居日用產(chǎn)品桌子、椅子等家居日用產(chǎn)品7.3 PMMA模塑粉生產(chǎn)模塑粉生產(chǎn) PMMA模塑粉是通過甲基丙烯酸甲酯的懸浮聚合物制備，可用壓制成型的方法制造假牙、牙托、假肢或其他模塑制品。生活中處處可見生活中處處可見PMMAPMMA的簡介的簡介 PMMA即聚甲基丙烯酸甲酯，也叫有機(jī)玻璃或者亞克力。 結(jié)構(gòu)式： 是一種開發(fā)較早的重要熱塑性塑料，具有較好的透明性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性，易染色，易加工，外觀優(yōu)美，在建筑業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。PMMAPMM

13、A的特性的特性有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃的特性的特性高度透明性高度透明性 機(jī)械強(qiáng)度高機(jī)械強(qiáng)度高 重重量量輕輕 易于加工易于加工 介電和電介電和電絕緣性能絕緣性能 耐耐老老化化性性 PMMAPMMA的合成及性能的合成及性能PMMA的合成方法：MMAPMMA無規(guī)立構(gòu)有規(guī)立構(gòu)可結(jié)晶單體引發(fā)劑分散劑或其溶液軟水（去離子水）聚合過濾水洗干燥成品包裝廢水 懸浮聚合工藝控制較容易，聚合物的相對分子質(zhì)量較低，可進(jìn)行注塑、擠出等成型加工。但聚合過程中加入的分散劑等易殘留于產(chǎn)品中，因而其產(chǎn)品純凈度差。適合小規(guī)模間歇生產(chǎn)。1.懸浮聚合懸浮聚合PMMAPMMA的聚合方法的聚合方法2.溶液聚合溶液聚合單體 溶液聚合生產(chǎn) PMMA

14、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、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。PMMAPMMA的聚合方法的聚合方法引發(fā)劑鏈轉(zhuǎn)移劑溶劑聚合一級脫揮二級脫揮聚合溶劑回收3.本體聚合本體聚合MMA引發(fā)劑預(yù)聚合澆注至模型中逐漸升溫聚合有機(jī)玻璃澆鑄制品 本體聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量較高，可達(dá)10萬左右，且雜質(zhì)少，具有高度的透明性。通常，本體聚合反應(yīng)器也就是模具，反應(yīng)結(jié)束后，可獲得與模具形狀相同的產(chǎn)品，主要有板、棒、管等。PMMAPMMA的聚合方法的聚合方

15、法主要是因?yàn)樗菬o定形聚合物，質(zhì)地均勻，其內(nèi)部分子排列方式不會影響進(jìn)入內(nèi)部的光線在各個(gè)部分通過時(shí)的速度，光線能夠以同樣的速度前進(jìn)，不會四面分散，互相干擾。有“塑膠水晶”之美譽(yù)。PMMAPMMA的性能的性能1.物理性能物理性能 PMMA PMMA 折射率折射率 1.49 1.49 透光率透光率92%92% 無機(jī)硅酸鹽玻璃無機(jī)硅酸鹽玻璃 折射率折射率 1.51.5左右左右 透光率透光率80%80%最大的特點(diǎn)，最大的特點(diǎn)，“有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃”名稱的由來名稱的由來屬于易燃材料，點(diǎn)燃離火后不能自熄，現(xiàn)已出現(xiàn)添加了阻燃劑的難燃 PMMA；耐高溫性能較好，在100以下的環(huán)境中能夠保持穩(wěn)定，不易變形。光學(xué)性能

16、光學(xué)性能熱性能熱性能2.化學(xué)性能化學(xué)性能PMMAPMMA的性能的性能 耐水溶性鹽、弱堿和某些稀酸，但不耐氧化性酸和強(qiáng)堿。 在有機(jī)化合物中，PMMA對長鏈烷烴、簡單的醚類、油 脂較為穩(wěn)定，不耐短鏈的烷烴、醇、酮等。 與其他樹脂相比，具有優(yōu)良的耐候性。老化主要是紫外線的作用。在室外大氣條件下，性能僅稍有下降。 較高的拉伸強(qiáng)度和彈性模量，沖擊強(qiáng)度是無機(jī)玻璃的718倍，具有一定的脆性，在較高沖擊能的作用下會破裂。表面硬度不足，易被硬物擦傷、擦毛而失去光澤。彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度在Tg下受溫度影響較小；而拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度對溫度較敏感。可通過與極性組分共聚，加入交聯(lián)劑使其形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)拉伸形成丁香結(jié)構(gòu)等手

17、段來提高其力學(xué)性能。3.機(jī)械性能機(jī)械性能PMMAPMMA的性能的性能PMMAPMMA的加工工藝的加工工藝1. 澆鑄成型澆鑄成型2. 擠出成型擠出成型澆鑄型的板材性能比擠出型的要好，價(jià)格也要貴些，澆鑄型的板材主要用于雕刻，裝飾，工藝品制作，擠出型的通常用于廣告招牌，燈箱等制作。PMMAPMMA的加工工藝的加工工藝3. 注塑成型注塑成型4. 二次成型二次成型PMMA的應(yīng)用PMMAPMMA的應(yīng)用的應(yīng)用泡泡椅布蘭奇小姐椅PMMAPMMA的應(yīng)用的應(yīng)用英國館PMMAPMMA的應(yīng)用的應(yīng)用馬爾代夫 水下餐廳德國柏林水族館PMMAPMMA的應(yīng)用的應(yīng)用巴達(dá)霍斯國會廳馬德里森林辦公室發(fā)展前景與近況發(fā)展前景與近況 隨著國內(nèi)廣告業(yè)、建筑業(yè)、交通業(yè)的迅猛發(fā)展，PMMA的需求量將大幅度增加，產(chǎn)品也將逐步由低端市場向中、高端市場擴(kuò)展。 此外，PMMA還可用于制造液晶顯示器（LCD）導(dǎo)光板，我國LCD需求的高速增長極大地拉動(dòng)了PMMA的生產(chǎn)。我國的PMMA生產(chǎn)及市場情況發(fā)展前景 總生產(chǎn)能力較大，生產(chǎn)廠家很多，但生產(chǎn)規(guī)模小，只能生產(chǎn)普通品種