任务二 甲基丙烯酸甲酯生产工艺

2．MMA聚合 ． 聚合 PMMA可用自由基型本体、溶液、悬浮、乳液 聚合进行生产，其中本体聚合采用最多。主要 用于生产板、棒、管状有机玻璃；悬浮聚合， 均聚合或与苯乙烯共聚合生产相应粒料，以用 于注塑成型、挤塑成型及牙托粉的生产。溶液 聚合生产涂料但应用少。乳液聚合生产皮革和 织物处理剂。
二、PMMA本体浇铸聚合法—有机玻璃板 材生产工艺
1．模具浇铸有机玻璃是PMMA聚合的典型产品， 其工艺主要有制浆、制膜、聚合、脱膜及其它辅 助工序和操作。生产流程如示意图4-2-2。
2．流程说明（参见附图） ．流程说明（参见附图） （1）预聚合： 在装有搅拌器的预聚合釜内，加入引发剂过氧化苯甲酰、脱模剂―硬脂酸、邻苯 二甲酸二丁酯（增塑荆）和甲基丙烯酸甲酯，搅拌加热，控制一定反应温度进行 聚合，反应完毕后，料液冷却至30℃，放入贮槽。制备有色有机玻璃，还应溶入 所需的颜料，搅拌均匀。 （2）制模 将普通平板硅玻璃清洗，用酒精揩干，四周按要求厚度垫以包有玻璃纸的像胶或 PVC 垫条，并糊好封闭，留出浇料口。然后干燥。 （3）浇料 通过计量的甲基丙烯酸甲酯预聚合体料液灌入模内，倾斜模具，排出气体，并封 合。 （4）后聚合 封合后的模具用吊片架进入水箱中进行后聚合。至反应成型后，用热水脱模，成 品经检验分级、划线、切边后包装出厂。
7．脱模 聚合后的模子，用模具刀插入缝中微加压力 ． 即可脱模，若有困难可用温水加热有助于脱模。脱模 后的片状物经修边、裁剪、检验、分级后即可包装入 库。 PMMA悬浮聚合是以水为介质，过氧化二苯甲酰为引 发剂、分散剂聚乙烯醇，滑石粉等反应在釜式反应， 温度在80~120℃，2小时后完成产物经洗涤、干燥、 造粒获得各种色泽的粒料。悬浮聚合控制，并获得分 子量较低，可进行注塑、挤压等成型加工。
4．制浆 又称预聚合。是按配方将纯度为98.5%以上 ． 的单体和引发剂、增塑剂、脱模剂等加入预聚釜内， 启动搅拌器，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ夹套内通入蒸汽升温至75~85℃，保 持5~10min，停止加热。釜内物料因聚合放热会自动 升温至90~92℃，维持15min后，向夹套通冷却水降 温至84℃左右，经过15min后，将物料放入用夹套冷 却盐水冷却的釜中，快速搅拌冷却至18~20℃，所得 浆液供灌浆使用。预聚合得目的是为了缩短聚合反应 得诱导期，利用“凝胶效应”得提前出现，在灌模前 移出较多得聚合热，保证产品得质量；减少聚合时的 体积收缩，通过预聚合可以使收缩率小于12%（正常 由MMA聚合成PMMA，体积收缩率为20%~22%）； 浆液粘度大，可以减少灌模的渗漏损失。
厚度20~50mm的板材，采用水压灌浆法，即 先将模具放入水箱中，在模具被水淹没依半左 右时开始灌浆，随浆料的进入模具逐渐下沉， 待料液充满模具后，迅速密封，在操作过程中 要避免水进入模具内。 如图4-2-3所示。
浆液 浆液 120～150mm
6．聚合 可以采用水浴法和空气浴法。 ． 水浴法是将灌好浆料的模具放入恒温水箱中静置1~2h 后通入蒸汽升温。聚合温度与聚合时间依据板材的厚 度而定，如厚度小于20mm的板材，其操作条件为： 35~50℃聚合30~38h；65~100℃聚合3~5h，然后降 温至45~65℃后送去脱模。水浴法的优点是：反应容 易控制，聚合产物的相对分子质量差异较小，由利于 提高产品的抗磨性和抗溶剂性；利用水中压力比空气 大，容易保证所得板材的厚度均匀。不足之处是劳动 强度大；模具的密封严格；板材规格受水箱限制，难 于生产特大型板材。
MMA工业生产路线主要以丙酮氰醇法占总产 量82.3%，其次异丁烯氧化法占18.4%.其余 4.3%为甲基丙烯腈路线和乙烯路线。以丙酮 氰醇法为例MMA单体生产
丙酮氰醇路线 丙酮首先与HCN进行加成反应 生成丙酮氰醇,然后硫酸水介得甲基丙烯酸胺. 最后经酯化生产MMA , 反应式如下：
流程说明（参见图4-2-1） ①氰化反应 将固体氰化钠配成25%水溶液，将浓硫酸配成28土2%的 稀硫酸溶液。将配好的硫酸加入氰化氢发生塔中，同时将氰化钠溶液也 加入该塔．控制塔和回流冷凝器温度，分离除去水分后的氰化氢气体经 冷凝器冷凝为液相，向氰化反应器中投料。 氰化反应器内投入丙酮和稀氢氧化钠溶液，然后投入液态氰化氢，保持 一定反应温度，生成中间产品丙酮氰醇。 ②酰胺化反应和酯化反应 浓硫酸和丙酮氰醇按一定克分子比混合后 在80～130℃反应生成甲基丙烯酰胺硫酸盐，然后在酯化反应器内与甲 醇酯化为甲基丙烯酸甲酯粗品，经洗涤中和后贮于粗单体贮糟。 ③精馏 目前工业上采用连续精馏。将粗单体经过滤器并预热到一定 温度后，进行连续精馏，初馏物返回再用，精单体送去聚合。
3．制模 将以定规格的光洁平整、无光学畸变、 ． 去毛边的硅玻璃板，依次用5%的氢氧化钠溶 液、稀盐酸洗涤，再用蒸馏水洗涤干净并烘干。 根据符合标准的橡胶条用聚乙烯醇胶水侵后， 再用玻璃纸包扎成适用的垫条。然后将垫条夹 在2块玻璃板的四周（注意留灌浆口），用聚 乙烯醇或其它粘性物质严格涂封，再用垫有橡 皮的不锈钢夹子夹牢。
空气浴法是将灌浆后的模具按与水平线成15°~20° 的斜度置于聚合车上，然后将聚合推至烘房内进行聚 合。首先在85~100℃的烘房中聚合到一定粘度，将溶 解于浆液中的空气全部排出并降温至35~45℃，将模 具放平，再送另一烘房，在40~60℃低温聚合，再在 90~100℃进行高温聚合，最后降温到60~70℃送去脱 模。空气浴法的优点是：制模和密封没有水浴法严格； 由于聚合温度较高（100℃下），能缩短聚合时间， 并有利于提高板材的耐热性和硬度；可以生产大型板 材。不足之处是由于空气的导热性差，对模具没有压 力，故增加了操作技术上的难度。
学习情境四 聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA）生产 ）
任务二 甲基丙烯酸甲酯 生产工艺
一、甲基丙烯酸甲酯的合成
1．单体MMA ．单体 MMA在常温常压下带有特殊气体无色透明液体.具有很 强的挥发性.遇火花极易发生爆炸.因而在贮存过程中加 以注意.基本物理常数表4-2-1。
相对分子质量 万 熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度 100 –48.8 100.6 0.936 闪点(闭口)/℃ 折光指数 聚合热/(kj/mol) 爆炸极限(体积分 数)/% 10 1.4118 56.5
5．灌浆 将预聚浆通过漏斗入模具中。根据生产的板 ． 材厚度不同一般采取不同的灌浆方法。 厚度小于4mm的板材，先灌浆，之后竖直于进片架直 接进入水箱，依靠水的压力将空气排出，使浆液灌满 模具，立即封和。 厚度5~6mm的板材，在竖直灌浆后将空气排出，使浆 液灌满模板，立即封合。 厚度8~20mm的板材，为防止料液过重使模板扰曲破 裂，而把模具放在可以倾斜的卧车上，灌浆后立即垂 直排气口。