内容发布更新时间 : 2024/5/16 2:25:32星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

高 分 子 化 学 实 验 报 告 实验二 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合 一、目的要求 1.了解本体聚合的原理，熟悉有机玻璃的制备方法； 2.掌握减压蒸馏的原理及操作过程。 二、实验原理 本体聚合指单体仅在少量的引发剂存在下进行的聚合反应，或者直接在热、光和辐照作用下进行的聚合反应。这种方法组成最少，只有单体或单体加引发剂，因此聚合物的纯度高，无需后处理。但聚合规模大时，工艺上很难控制，原因是：第一，烯烃聚合是放热反应；第二，自由基聚合的链锁反应特征，使得一旦聚合开始，就有很多烯烃分子迅速反应，放出很多热量，同时立即有聚合物形成，体系粘度随之急剧增加，使大量反应热难以传递出去，导致温度失控，体系中局部地区产生过热现象，结果使聚合物性质变劣，最严重的情况是发生“爆聚”，使聚合过程彻底失败。因此控制聚合热和及时的散热是本体聚合中一个重要的、必须解决的工艺问题。 聚甲基丙烯酸甲酯为无定形聚合物，具有高度的透明性，因此称为有机玻璃。聚甲基丙烯酸甲酯具有较好的耐冲击强度与良好的低温性能，是航空工业与光学仪器制造业的重要材料。有机玻璃表面光滑，在一定的曲率内光线可在其内部传导而不逸出，因此在光导纤维领域得到应用。但是，聚甲基丙烯酸甲酯耐候性差、表面易磨损，可以使甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯等单体共聚来改善耐磨性。有机玻璃是通过甲基丙烯酸甲酯的本体聚合制备的。 甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行自由基聚合反 应。自由基加聚的工艺方法主要有四种：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合及乳液聚合。本体聚合由于反应组成少，只是单体或单体加引发剂，所以产物较纯，但散热难控制；溶液聚合过程易控制，散热较快，不过产物中含溶剂（有些污染环境），后处理比较困难；悬浮聚合以水作溶剂，水无污染，散热好，易除去，但要求单体不溶于水，故在应用上受限制；乳液聚合反应机理不同，可以同时提高聚合速度和聚合度，散热好，易操作。 甲基丙烯酸甲酯在BPO引发下自由基聚合： OOCH2CCCH3OCH3nH2CCCH3COCH3BPOn 图一 为甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下聚合反应的变化规律。 转化率/% 时间/min 图一 甲基丙烯酸甲酯本体聚合物时间与转化率曲线 以BPO为引发剂，图中用量是：Ⅰ.2%，Ⅱ.1%，Ⅲ.0.5%，Ⅳ.0.25%，Ⅴ.0.125% 图中曲线表明：聚合反应开始前有一段诱导期，聚合速率为零，体系无粘度变化。在转化率超过20％以后，聚合速率显著加快，出现自动加速效应。而转化率达到80％以后，聚合速率显著减小．最后几乎停止聚合，需要升高温度才能使聚合反应完全。为避免出现自动加速效应，可通过冷却降温与控制粘度的方法，在预聚时控制粘度，并控制温度在80~90℃时（引发剂的半衰期适当），以适应在较低温度下聚合。