聚甲基丙烯酸甲酯

聚甲基丙烯酸甲酯第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五PMMA的概述聚甲基丙烯酸甲酯的英文縮寫為PMMA，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。

化學(xué)式:[C5O2H8]n

結(jié)構(gòu)式：第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五甲基丙烯酸甲酯為主要原料的高聚物。分子量隨聚合方法而不同，從幾萬到幾百萬不等。由本體聚合制得的固體成型物，俗稱有機(jī)玻璃。由懸浮聚合或溶液-本體聚合制得的粒狀樹脂稱為聚甲基丙烯酸甲酯模塑料或有機(jī)玻璃模塑料。由乳液聚合制得的樹脂乳液一般為共聚物，甲基丙烯酸甲酯作為硬單體用以調(diào)節(jié)成膜的軟硬度。由溶液聚合制得的樹脂溶液一般亦為共聚物，主要用于涂料工業(yè)。

第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

PMMA的研究開發(fā)，距今已有一百多年的歷史。1872年丙烯酸的聚合性始被發(fā)現(xiàn)；1901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；1937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。二戰(zhàn)期間因其具有優(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)駕駛室的視野鏡。1948年世界第一只聚甲基丙烯酸甲酯浴缸的誕生，標(biāo)志著它的應(yīng)用進(jìn)入了新的里程碑。

第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五PMMA，俗稱有機(jī)玻璃，俗稱亞克力，化學(xué)名稱為聚甲基丙烯酸甲酯。聚甲基丙烯酸甲酯是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：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。有機(jī)玻璃是一種開發(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。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五PMMA的合成甲基丙烯酸甲酯單體1.丙酮氰醇法第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五2.異丁烯氧化法

異丁烯來源于石油尾氣，價(jià)廉易得，不使用劇毒的氰化氫，生產(chǎn)成本比丙酮氰醇法低，且工藝簡單，操作方便。第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五PMMA的聚合1.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。第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五2.懸浮聚合單體引發(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，因而其純度不如本體法樹脂。第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

聚甲基丙烯酸是含70%~75%間同立構(gòu)的線性熱塑性高聚物。因?yàn)樗痪哂型耆囊?guī)整結(jié)構(gòu)，而且有龐大的側(cè)基，因此是無定形的。如果采用配位聚合也可以得到全同產(chǎn)構(gòu)或間同立構(gòu)聚甲基丙烯酸甲酯。從分子結(jié)構(gòu)看，PMMA是線型熱塑性塑料，大分子主鏈與PE相似。通常，自由基聚合得到的PMMA結(jié)構(gòu)單元中α-碳原子的甲基和甲酯基破環(huán)了分子鏈的空間規(guī)整性，大分子鏈呈無規(guī)立構(gòu)，是一種典型的無定形聚合物。同時(shí)，取代基也妨礙了大分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使大分子鏈有一定剛性，致使其Tg比PE高的多。較高的Tg和無形結(jié)構(gòu)使PMMA在室溫條件下是一種質(zhì)硬而透明的材料。本體聚合PMMA的相對分子質(zhì)量高，大分子呈無規(guī)纏結(jié)狀態(tài)，同時(shí)，由于極性甲酯基的存在，使分子間的作用力比PS大，熔體黏度較高，常常難以進(jìn)行一般的注塑和擠出成型。而懸浮聚合PMMA的相對分子質(zhì)量較低，具有適當(dāng)?shù)酿ざ葴囟群腿垠w黏度，適用于一般的熱塑性塑料的成型加工方法，但與本體法PMMA相比，耐熱性和力學(xué)性能稍差。此外，將PMMA在Tg以上進(jìn)行雙向拉伸，形成高度有序的取向態(tài)結(jié)構(gòu)，可提高制品的沖擊強(qiáng)度、抗應(yīng)力開裂性能，并能取消銀紋，得到定向有機(jī)玻璃產(chǎn)品。聚甲基丙烯酸甲酯的結(jié)構(gòu)第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（1）破壞了分子鏈的空間規(guī)整性，大分子量呈無規(guī)立構(gòu)（2）妨礙了大分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，增加了分子鏈的剛性，Tg比PE高得多。呈極性，使分子間的作用力比PS大，熔體粘度較高，加工性能差。（但懸浮聚合的制品相對分子質(zhì)量較低，加工性能較好。但耐熱性和力學(xué)性能較差。）

將PMMA在Tg以上進(jìn)行雙向拉伸，形成高度有序的取向態(tài)結(jié)構(gòu)，可提高制品的沖擊強(qiáng)度、抗應(yīng)力開裂性能，并能消除銀紋，得到定向有機(jī)玻璃產(chǎn)品，其性能有很大的改善，包括拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、抗銀紋性、抗裂紋擴(kuò)展性、模量和斷裂伸長率等。第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五PMMA的性能PMMA是高度透明的無定形熱塑性聚合物，相對密度(30℃／4℃)1.188~1．22。高度通明性，透光率90％~92％，比無機(jī)玻璃還高。折射率1.49。機(jī)械強(qiáng)度高、韌性好，拉伸強(qiáng)度60~75MPa，沖擊強(qiáng)度12~13kJ／m，比無機(jī)玻璃高8~10倍?？衫於ㄏ颍瑳_擊強(qiáng)度提高1.5倍。具有優(yōu)良的耐紫外線和大氣老化性。玻璃化溫度80~100℃，分解溫度＞200℃。使用溫度在40~80℃。耐堿、耐稀酸、耐水溶性無機(jī)鹽、烷烴和油脂。溶于二氯乙烷、氯仿、丙酮、冰醋酸、二氧六環(huán)、四氫呋喃、醋酸乙酯等，不溶乙醇、乙醚、石油醚等。電絕緣性良好。PMMA具有質(zhì)輕、價(jià)廉，易于成型等優(yōu)點(diǎn)。第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五1.光學(xué)性能

PMMA最大的特點(diǎn)是具有優(yōu)異的光學(xué)性能，這也是其俗稱“有機(jī)玻璃”的由來。PMMA折射率1.49透光率92%無機(jī)硅酸鹽玻璃折射率1.5左右透光率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。第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五2.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7~18倍，韌性高于PS，但比ABS低得多，具有一定的脆性，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。（3）彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度在Tg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。（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)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。第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五3.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，下端為白色。燃燒時(shí)伴有腐爛水果、蔬菜的氣味。（2）Tg為105℃，軟化點(diǎn)為100~102℃，催化溫度在-60℃以下。PMMA可在-60~65℃范圍內(nèi)長期使用，短時(shí)使用溫度不宜超過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化。第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五

3.化學(xué)性能（1）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。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，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。（2）耐候性與其他樹脂相比，具有優(yōu)良的耐候性。老化主要是紫外線的作用。在室外大氣條件下，性能僅稍有下降。

第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五4.電性能

盡管PMMA的大分子鏈與PE相似，但電性能卻比PE差得多，主要是由于PMMA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和電絕緣性能。第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五5.成型加工性能就熔融成型而言，性能特點(diǎn)如下：（1）酯基的存在使PMMA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0.02％一下。（循環(huán)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180~250℃。（3）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，成型模具溫度一般不低于40℃。第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五PMMA的加工工藝澆鑄成型：用于成型有機(jī)玻璃板材、棒材等型材，即用本體聚合方法成型型材。注塑成型：采用懸浮聚合所制得的顆粒料，成型在普通的柱塞式或螺桿式注塑機(jī)上進(jìn)行。擠出成型：用懸浮聚合生產(chǎn)的顆粒料制備有機(jī)玻璃板材、棒材、管材、片材等，但這樣制備的型材，特別是板材，由于聚合物分子量小，力學(xué)性能、耐熱性、耐溶劑性均不及澆注成型的型材，其優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高。熱成型：是將有機(jī)玻璃板材或片材制成各種尺寸形狀制品的過程，將裁切成要求尺寸的坯料夾緊在模具框架上，加熱使其軟化，再加壓使其貼緊模具型面，得到與型面相同的形狀，經(jīng)冷卻定型后修整邊緣即得制品。第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五PMMA的注射成型加工⑴干燥：溫度應(yīng)比其熱變形溫度低10~20℃（100~110℃），干燥時(shí)間約2~8小時(shí)（干燥至含水量0.02~0.04%）。干燥好的料不能暴露在空氣中，應(yīng)保存在密閉的料斗中。

⑵注射溫度：一般在180~220℃⑶注射壓力：80~130MPa

⑷模溫：40~60℃.

⑸模具流道應(yīng)粗而短，盡量避免采用點(diǎn)澆口，否則澆口直徑應(yīng)不小于1.5mm

⑹制品一般均需進(jìn)行熱處理以消除內(nèi)應(yīng)力

第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五4.PMMA的應(yīng)用（1）航空領(lǐng)域飛機(jī)座艙蓋第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（2）交通領(lǐng)域

汽車及摩托車的擋風(fēng)玻璃第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（3）儀表

儀表盤第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（4）建筑領(lǐng)域

彩色有機(jī)玻璃衛(wèi)生潔具第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（5）采光

太陽能集熱器的外罩/水族館海底隧道第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（6）照明領(lǐng)域

照明器具/交通信號燈罩第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五（7）光學(xué)領(lǐng)域

光學(xué)鏡片/電視屏幕第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五我國有機(jī)玻璃PMMA生產(chǎn)及市場情況：中國目前有機(jī)玻璃產(chǎn)品的總生產(chǎn)能力較大，在日產(chǎn)13萬噸左右，生產(chǎn)廠家很多，但生產(chǎn)規(guī)模小，只能生產(chǎn)普通品種產(chǎn)品，缺少建筑業(yè)需要的高附加值產(chǎn)品，在品種與質(zhì)量方面均不能滿足市場的需求，如建筑用需求量很大的擠出板均需要大量從國外進(jìn)口。發(fā)展前景與近況第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五目前我國PMMA主要消