第五小组(PMMA的合成加工与应用)
pmma的本体制备
• •
应用缺点
• 一般而言,聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸强度可达到5077MPa水平,弯曲强度可达到90-130MPa,这些性能数据 的上限已达到甚至超过某些工程塑料。其断裂伸长率仅 2%-3%,故力学性能特征基本上属于硬而脆的塑料,且具 有缺口敏感性,在应力下易开裂,但断裂时断口不像聚
苯乙烯和普通无机玻璃那样尖锐参差不齐。40℃是一个
其他可用聚合方法及应用
• 溶液聚合: • 溶液聚合法生产是目前较为常见的一种, 也是通过采用单体、油溶性引发剂以及转移剂作为主要 的材料来进行聚合反应, 从而实现了PMMA的生产和制造, 这种工艺在目前应用也较为广泛, 是通过脱 挥、造粒等工序形成PMMA材料的一种综合体系和工作流程。溶液聚合过程中使用溶剂,使体系粘度降 低,因此混合和传热较易,温度容易控制,较少凝胶效应,可以避免局部过热,但是有溶剂的回收、 处理和环境等问题,生产成本较高。
基本信息
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成。平均分子量
50-l00万。根据聚合机理的不同,PMMA有四种不同的构型:无规立构、全
同立构、间同立构、立构规整,性能也有所不同。常见产品为:亚克力,亚 加力,压克力,翻译过来其实就是有机玻璃!聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 具有极为优越的光学性能,是一种高度透明的热塑性塑料,获得了广泛的应 用,PMMA的产品有板、管、棒、模塑料等各种品种,主要应用于航空、无
将制得的甲基丙烯酸钆及其他辅助成分混合溶于甲基丙烯酸甲酯,通过本体聚合,便可制 得具有线型结构的PMMA。
[2]《高分子分子设计与PMMA改性》——于俊林
利用钆进行了PMMA的改性[2]
结果正如预期的那样,材料在保留原有的透光性的同时,还发生了一系列变化。首先是热稳
试验十二有机玻璃PMMA的制备
实验十二 有机玻璃(PMMA )的制备一、实验目的1.了解本体聚合的基本特点。
2.掌握有机玻璃的制备方法。
二、实验原理本体聚合没有溶剂或其他介质,不需进行聚合物的纯化后处理。
其显著特点是聚合体系粘度大、传热性差,反应进行到一定阶段时会出现自动加速现象。
因此必须排除反应热,否则分子量分布变宽,材料的机械强度变低,严重的会引起“爆聚”而使产品报废。
本体聚合在工业上可用间歇法和连续法生产,除聚甲基丙烯酸甲酯外,还有聚苯乙烯、聚氯乙烯和高压聚乙烯可采用本体聚合生产。
引发剂作用下的甲基丙烯酸甲酯的聚合反应是一个放热过程,其反应式为:H 2C CCH 3COOCH 3n H 2C C CH 3COOCH 3n反应热的积累会导致反应物温度升高,聚合反应加速,造成局部过热而导致单体气化或聚合物的裂解,使制件产生气泡或空心。
此外由于单体合聚合物的密度相差很大(甲基丙烯酸甲酯为0.94g ·cm -3,聚甲基丙烯酸甲酯为1.18 g ·cm -3),因而再聚合时会产生体积收缩。
如果聚合热未经有效排除,各部分反应就会不一致,收缩也不均匀,产生表面起皱或导致裂纹。
为避免这种现象的产生,在实际生产有机玻璃时,常常采取预聚成浆法或分步聚合法。
三、实验仪器与试剂仪器:50cm 3锥形瓶,保鲜膜,弹簧夹或螺旋夹,水浴锅,温度计,小试管(1.5×10cm )(预先烘干作为模具)试剂:甲基丙烯酸甲酯(MMA )(除去阻聚剂),过氧化苯甲酰(BPO )四、实验步骤1.预聚 取25g 新蒸馏过的甲基丙烯酸甲酯单体放入干净的干燥锥形瓶中,加入引发剂过氧化苯甲酰30mg 。
为防止预聚时水汽进入锥形瓶内,摇匀后可在瓶口包上一层保鲜膜,再用橡皮圈扎紧。
用70~80℃水浴加热锥形瓶,进行预聚合,并间歇振荡锥形瓶,观察体系的粘度。
当瓶内预聚物粘度与甘油粘度相近时,立即停上加热并用冷水使预聚物冷至室温,以终止聚合反应。
第五小组(pmma聚合机理和方法).ppt
(3)链终止
自由基活性高,难孤立存在,易相互作用而终止。
双基终止有偶合和歧化两种方式。
其中甲基丙烯酸甲酯在60℃以上聚合,以歧化终止 为主。
PMMA的聚合方法
目前,PMMA模塑料生产多是以MMA单体为主体与少
量的丙烯酸酯类单体共聚而成的共聚物,根据聚 合方式的不同,PMMA生产工艺可分为悬浮聚合, 溶液聚合和本体聚合3种工艺,小规模间歇生产以 悬浮聚合工艺为主,大规模连续生产均采用溶液 聚合和本体聚合工艺。
(3)制模和灌模工段
为了获得平板有机玻璃应制造模具,模具是由普通玻璃 制作的。制作的方法是将两块洗净的玻璃平行放置,周围
垫上橡皮垫,橡皮垫要用玻璃纸包好,用夹子固定,然后
牛皮纸盒浆糊封好,外面再用一层玻璃纸包严,封号后烘 干。保证不漏水,不漏浆。
(4)聚合工段
有机玻璃的聚合方法有水浴聚合和气浴聚合,目前我国多
① 丙酮氰醇法
OH H3C C CN CH3 O H2C C C NH2·H2SO4 CH3
H3C C O CH3
HCN
H2SO4
CH3OH
O H2C C C OCH3 CH3 NH2HSO4
②
异丁烯氧化法
CH3 H3C C COOH
H2C C CH3
CH2
N2O4
HNO3
H2O
NO2
CH3 H3C C COOH2 OH CH3OH
2.5耐候性 聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的耐大气老化性,其试样 经四年自然老化试验,重量变化,拉伸强度、透光率 略有下降,色泽略有泛黄,抗银纹性下降较明显,冲 击强度还略有提高,其它物理性能几乎未变化。
2.6透光性
PMMA是目前最优良的高分子透明材料,可见光透过 率达到92%,透光率比普通无机玻璃高10%,可透过大部 分紫外光和红色光,普通玻璃只能透过0.6%的紫外线, 但PMMA却能透过73%。PMMA允许小于2800 nm波长的红外 线通过。更长波长的IR<25000 nm时,基本上可以被阻 挡。存在特殊的有色PMMA,可以让特定波长IR透过,同 时阻挡可见光,PMMA色调范围广,热作用下几乎不变色 、褪色,表面光泽好,可制成发光图案的装饰品。
PMMA的合成与应用 3
绵阳职业技术学院材料工程系高分子材料应用技术专业毕业论文PMMA的合成与应用学院:绵阳职业技术学院系部:材料工程系班级:高分子111班姓名:***学号:*********指导老师:唐云、王燕时间:2013.9.30—2013.11.6PMMA的合成与应用摘要:聚甲基丙烯酸甲酯是指大分子链上含有甲基丙烯酸甲酯重复结构单元的一类聚合物,俗称有机玻璃,英文名称Polymethacrylate,简称PMMA。
PMMA是丙烯酸类树脂中国产量最大,用途最广的一种。
PMMA在室温条件下是一种质硬而透明的材料。
具有高透明度,低价格,易于机械加工等优点,是平常经常使用的玻璃替代材料。
具有很大的发展前景和发展市场。
本文中聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法是本体聚合,本体聚合没有溶剂或其他介质,不需要进行聚合物的纯化后处理。
其显著特点是聚合体系粘度大、传热性差,反应进行到一定阶段时会出现自动加速现象,因此必须排除反应热,本文主要探讨了聚甲基丙烯酸甲酯的结构、性能、聚甲基丙烯酸甲酯的合成实验、随后阐述了有机玻璃的诞生和发展历程,有机玻璃的特点形状和种类、聚甲基丙烯酸甲酯的原料特性及制作方法、工艺特性、加工工艺、最后展示了聚甲基丙烯酸甲酯的应用领域与发展前景和有机玻璃与普通玻璃的区别等内容。
它主要应用与建筑方面、交通行业方面、医疗行业方面、IT行业方面、光学方面、生活方面等。
关键词:聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃本体聚合合成制作方法应用abstract:Polymethyl methacrylate is refers to the macromolecular chain containing repeating structural unit of methyl methacrylate polymer,organic glass,also known as English name Polymethacrylate as PMMA.PMMA is acrylic resin,the largest output in China and one of the most versatile.PMMA at room temperature is a germplasm hard and transparent material.With high transparency,low price,easy machining etc,and is often used in glass replacement materials.PMMA has great prospects for development and development of the market.This article is preparation of poly (methyl methacrylate (mma) bulk polymerization and bulk polymerization without solvent or other medium, don't need to do a polymer purification processing. Its salient features are poor polymerization system viscosity, heat transfer and reaction occurs at a certain stage of automatic acceleration phenomenon, so you must eliminate heat of reaction, this article mainly discusses the structure and properties of poly (methyl methacrylate, the synthesis of poly (methyl methacrylate experiment, then expounds the birth and development of the organic glass, organic glass shape and the characteristics of types, material properties of poly (methyl methacrylate (mma), and production method, process characteristics, processing technology, finally shows the application and development prospect of methyl methacrylate and the difference between the organic glass and common glass, etc.IT is mainly used with the aspects of building, traffic industry, medical industry, IT industry, optics, lifestyle, etc.key words:Polymethacrylate Bulk polymerization synthetic Production method application目录摘要: (1)abstract: (2)1.1 有机玻璃的诞生和发展 (1)1.2聚甲基丙烯酸甲酯简介 (1)1.3 聚甲基丙烯酸甲酯的结构 (2)1.4 聚甲基丙烯酸甲酯的性能 (2)1.5 有机玻璃的特点、形状和种类 (4)1.5.1 特点 (4)1.5.2形状 (4)1.5.3 种类 (4)2 PMMA的制备 (5)2.1 PMMA的制备试验过程 (5)2.1.1试验目的 (5)2.1.2试验原理 (5)2.1.3试验仪器和试剂 (6)2.1.4试验装置图 (6)2.1.5流程图 (7)2.1.6步骤及现象 (7)2.1.7注意事项 (8)2.2有机玻璃的特性 (8)2.2.1原料特性 (8)2.2.2 有机玻璃的特性 (8)2.3工艺特性 (9)2.4 工艺条件 (9)2.5.1 浇铸成型 (10)2.5.2 浇铸成型的优点 (10)2.5.3 浇铸成型的缺点 (10)2.5.4 浇铸成型过程 (11)2.6有机玻璃的制作方法 (13)2.6.1粘贴法 (13)2.6.2热压法 (13)2.6.3镶嵌法 (13)2.6.4立磨法 (13)2.6.5断磨法 (13)2.6.6热煨法 (14)3 PMMA的应用领域和发展前景 (14)3.1 应用领域 (14)3.2 发展前景 (15)4 有机玻璃与普通玻璃的区别 (15)参考文献 (17)致谢 (18)1 PMMA的绪论1.1 有机玻璃的诞生和发展[1]1927年,德国罗姆-哈斯公司的化学家在两块玻璃板之间将丙烯酸酯加热,丙烯酸酯发生聚合反应,生成了粘性的橡胶状夹层,可用作防破碎的安全玻璃。
PMMA有机玻璃性质与工艺
资料范本本资料为word版本,可以直接编辑和打印,感谢您的下载PMMA有机玻璃性质与工艺地点:__________________时间:__________________说明:本资料适用于约定双方经过谈判,协商而共同承认,共同遵守的责任与义务,仅供参考,文档可直接下载或修改,不需要的部分可直接删除,使用时请详细阅读内容PMMA有机玻璃性质及工艺PMMA也叫亚克力或者亚加力。
都是英文acrylic 的中文叫法,翻译过来其实就是有机玻璃。
PMMA化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯。
香港人多叫亚加力,是一种开发较早的重要热塑性塑料,具有较好的透明性、化学稳定性和耐候性,易染色,易加工,外观优美,在建筑业中有着广泛的应用。
有机玻璃产品通常可以分为浇注板、挤出板和模塑料。
文章摘自目录基本简介发展历史物理性质压克力棒压克力板之特性与优点典型应用范围注塑模工艺条件工艺特性展开编辑本段基本简介pmmaPMMA化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯。
聚甲基丙烯酸甲酯是由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成。
平均分子量50-l00万。
根据聚合机理的不同,PMMA有四种不同的构型:无规立构、全同立构、间同立构、立构规整,性能也有所不同。
编辑本段发展历史pmma压克力(ACRYLIC),俗名特殊处理有机玻璃。
压克力的研究开发,距今已有一百多年的历史。
1872年丙烯酸的聚合性始被发现;1880年甲基丙烯酸的聚合性为人知晓;1901 年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成;1927年运用前述合成法尝试工业化制造;1937年甲基酸脂工业制造开发成功,由此进入规模性制造。
二战期间因压克力具有优异的强韧性及透光性,首先,被应用于飞机的挡风玻璃,坦克司机驾驶室的视野镜。
1948年世界第一只压克力浴缸的诞生,樗着压克力的应用进入了新的里程碑。
编辑本段物理性质pmma高度透明的无定形热塑性聚合物,相对密度(30 ℃/4℃)1.188-1.22。
高度通明性,透光率90%-92%,比无机玻璃还高,并能透过紫外线光达73.5%。
人工合成高分子——有机玻璃(PMMA)的制备PPT课件
反应热的积累会导致反应物温度升高,聚合反应加速,造成局部过热而导致单体气
化或聚合物的裂解,使制件产生气泡或空心。此外由于单体合聚合物的密度相差很大
(甲基丙烯酸甲酯为0.94g/ml,聚甲基丙烯酸甲酯为1.18 g/ml),因而在聚合时会产
2021人工合成高分子有机玻璃pmma的制备实验仪器与试剂实验仪器与试剂仪器仪器50ml锥形瓶保鲜膜弹簧夹或螺旋夹水浴锅温度计小试管1510cm预先烘干作为模具试剂试剂甲基丙烯酸甲酯mma除去阻聚剂过氧化苯甲酰bpo2021人工合成高分子有机玻璃pmma的制备实验步骤实验步骤取25g新蒸馏过的甲基丙烯酸甲酯单体放入干净的干燥锥形瓶中加入引发剂过氧化苯甲酰30mg
四、脱模
7
将试管轻轻敲破,即可得到透明的棒状有机玻璃。
2021
人工合成高分子——有机玻璃(PMMБайду номын сангаас)的制备
实验问题探究与思考
A组: 1.结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义是什么? 2.人类在衣、食、住、行等方面对天然高分子的简单利用有哪些? 3.高分子(材料)科学是如何建立与发展起来的? 4.高分子化合物的特点以及与小分子化合物的主要区别有哪些? 5.如何确定高分子化合物的分子量及其分布?
12
2021
人工合成高分子——有机玻璃(PMMA)的制备 21.天然高分子在衣食住行等方面的简单利用 天然高分子
【衣】
尼龙 腈纶 涤纶 维尼纶 丙纶
【食】
人造肉 人造粮食 人造蛋白质 合成糖
13
2021
人工合成高分子——有机玻璃(PMMA)的制备 21.天然高分子在衣食住行等方面的简单利用 天然高分子
高分子物理PMMA资料课件20231206
高分子物理PMMA资料课件20231206一、教学内容本节课的教学内容来自于高分子物理课程的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)材料部分。
具体涉及教材的第三章第三节,内容主要包括PMMA的结构、物理性质、热稳定性、溶解性和加工性能等方面的知识。
二、教学目标1. 使学生了解PMMA的结构特点和物理性质,理解其热稳定性和溶解性的原因。
2. 培养学生掌握PMMA的加工工艺和应用领域,提高学生的实践能力。
3. 通过对PMMA的学习,培养学生对高分子材料的兴趣,激发学生的创新思维。
三、教学难点与重点1. 教学难点:PMMA的结构特点及其对物理性质的影响。
2. 教学重点:PMMA的热稳定性和溶解性,以及其加工工艺和应用领域。
四、教具与学具准备1. 教具:多媒体课件、PMMA样品、实验仪器等。
2. 学具:笔记本、笔、实验报告册等。
五、教学过程1. 实践情景引入:展示PMMA制品(如透明塑料杯、眼镜片等),引导学生思考PMMA的物理性质和应用领域。
2. 知识讲解:通过多媒体课件,详细讲解PMMA的结构特点、物理性质、热稳定性、溶解性和加工性能等方面的知识。
3. 实验演示:进行PMMA的溶解实验,引导学生理解PMMA的溶解性特点。
4. 随堂练习:布置有关PMMA结构与性质的练习题,巩固所学知识。
六、板书设计板书设计如下:第三章第三节:PMMA一、结构特点1. 分子结构2. 链结构二、物理性质1. 透明度2. 硬度3. 韧性三、热稳定性1. 热分解温度2. 热膨胀系数四、溶解性1. 溶解度2. 溶解性规律五、加工性能1. 熔融加工2. 溶剂加工3. 光固化加工七、作业设计八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解和实验,使学生对PMMA的结构、物理性质、热稳定性、溶解性和加工性能有了深入的了解。
但在教学过程中,发现部分学生对PMMA的溶解性规律理解不够透彻,需要在今后的教学中加强引导和解释。
拓展延伸:请学生课后查阅资料,了解PMMA在新型材料领域的应用前景,下一节课进行分享。
PMMA的制备以及动力学探究——董昊
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合以及聚合反应初期的动力学研究实验背景:本体聚合虽然存在不易散热、有些聚合物在单体中不溶解、高粘度体系下的副反应以及存在产生暴聚的危险,但是由于其反应体系仅包括本体和引发剂,十分简单,可以得到相对分子质量高的纯净产物,聚合反应的影响因素少,所以实验室多用本体聚合进行聚合反应动力学研究,竞聚率测定等。
聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate ,简称PMMA ,英文Acrylic ),又称做压克力或有机玻璃,在香港多称做阿加力胶,具有高透明度,低价格,易于机械加工等优点,是平常经常使用的玻璃替代材料。
应用方面:PMMA 溶于有机溶剂,如苯酚,苯甲醚等,通过旋涂可以形成良好的薄膜,具有良好的介电性能,可以作为有机场效应管(OFET )亦称有机薄膜晶体管(OTFT )的介质层。
PMMA 树脂是无毒环保的材料,可用于生产餐具,卫生洁具等,具有良好的化学稳定性、和耐候性。
PMMA 树脂在破碎时不易产生尖锐的碎片,美国、日本等国家和地区已在法律中作出强制性规定,中小学及幼儿园建筑用玻璃必须采用PMMA 树脂。
目前,全国各地加快了城市建设步伐,街头标志、广告灯箱和电话亭等大量出现,其中所用材料中有相当一部分是PMMA 树脂。
北京奥运工程的户外彩色建材也大量使用了绿色环保的PMMA 树脂。
实验目的:1、加深理解自由基本体聚合的原理和影响因素。
2、掌握有机玻璃制造的工艺特点。
3、学习用折光仪测定聚合反应速率的方法。
4、了解不同测定聚合反应速率方法的适用范围。
5、加深对自由基聚合反应动力学的理解。
实验原理:1、反应原理:甲基丙烯酸甲酯的本体聚合是在引发剂引发下,按自由基聚合反应历程进行的。
引发剂通常为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈。
由于本体聚合容易发生暴聚,本实验将本体聚合分成了预聚合阶段和聚合阶段,避免反应后期温度、粘度过高造成自动加速。
预聚阶段采用高温,可以节省反应所需时间,粘度到达一定程度时降温,进入聚合阶段严格控制温度,防止暴聚,再加上熟化处理,可得到数均相对分子质量为几十万的有机玻璃。
pmma的制备流程
pmma的制备流程Poly(methyl methacrylate) (PMMA) Preparation.Poly(methyl methacrylate) (PMMA) is a transparent thermoplastic often used as a lightweight and shatter-resistant alternative to glass. It is commonly known by the trade name "Plexiglas". PMMA can be prepared through various methods, including:Free radical polymerization: This is the most common method for PMMA synthesis. It involves the free radical polymerization of methyl methacrylate (MMA) monomer in the presence of a free radical initiator, such as benzoyl peroxide or azodiisobutyronitrile (AIBN).Anionic polymerization: This method involves the polymerization of MMA in the presence of an anionic initiator, such as n-butyllithium or sodium naphthalide.Cationic polymerization: This method involves thepolymerization of MMA in the presence of a cationic initiator, such as trifluoromethanesulfonic acid or boron trifluoride.Synthesis of PMMA.The free radical polymerization method is described in detail below:Materials:Methyl methacrylate (MMA) monomer.Free radical initiator (e.g., benzoyl peroxide or AIBN)。
聚甲基丙烯酸甲酯
PMMA的概述
聚甲基丙烯酸甲酯的英文缩写为PMMA,是一 种开发较早的重要热塑性塑料,具有较好的透明性、 化学稳定性和耐候性,易染色, 易加工,外观优美,在建筑业中有着广泛的应用。
PMMA具有质轻、价廉,易于成型等优点。
力学性能:
聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的综合力学性能, 在通用塑料中居前列,拉伸、弯曲、压缩等强度 均高于聚烯烃,也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等, 冲击韧性较差,但也稍优于聚苯乙烯。聚甲基丙 烯酸甲酯的力学性能特征基本上属于硬而脆的塑 料,且具有缺口敏感性,在应力下易开裂,但断 裂时断口不像普通无机玻璃那样尖锐参差不齐。 聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低,容易擦伤。
聚甲基丙烯酸甲酯的耐热性并不 高,可以用单体与甲基丙烯酸丙烯酯 或双酯基丙烯酸乙二醇酯共聚的方法 提高耐热性。耐寒性也较差,脆化温 度约9.2℃。热稳定性属于中等,优于 聚氯乙烯和聚甲醛,但不及聚烯烃和 聚苯乙烯。热导率和比热容在塑料中 都属于中等水平 。
电性能:聚甲基丙烯酸甲酯由于主链侧位含有 极性的甲酯基,电性能不及聚烯烃和聚苯乙烯 等非极性塑料。具有优异的抗电弧性,在电弧 作用下,表面不会产生碳化的导电通路和电弧 径迹现象。 耐侯性:聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的耐大气 老化性,其试样经4年自然老化试验,重量变 化,拉伸强度、透光率略有下降,色泽略有泛 黄,抗银纹性下降较明显,冲击强度还略有提 高,其它物理性能几乎未变化。 燃烧性:聚甲基丙烯酸甲酯很容易燃烧,有限 氧指数仅17.3。
目前我国PMMA主要消费领域为广告灯箱、标 牌、灯具、 浴缸、仪表、生活用品、家具等中低 端市场,防射线PMMA、光学纤维等特种PMMA 的应用领域尚属空白。随着国内广告业、中高档家 具业、建筑业、交通业的迅猛发展,PMMA的需 求量将大幅度增加,产品也将逐步由低端市场向中、 高端市场扩展。此外,PMMA还可用于制造液晶 显示器(LCD)导光板,我国LCD需求的高速增长 极大地拉动了PMMA的生产。
pmma的本体制备
谢谢观看
THANK YOU
小组成员 李冠煜 杨晨 白泽雨 刘恒华
线电、仪器、仪表、医疗器材、装饰、指示、广告等方面。
聚合物 聚甲基丙 烯酸甲酯
引发 BPO AIBN
工艺过程
产品特点与用途
第一段预聚到转化率10%左右 光学性能优于无机玻璃 的粘稠浆液,浇模升温聚合, 可用作航空玻璃、光导纤 高温后处理,脱模成材。 维、标牌等。
二、制备工艺
PMMA的制备通常采用本体聚合的方法。 本体聚合是不加溶液或分散介质情况下,只有单体在引发剂(有时不加)或光、热、辐射的作用下进行聚合的 方法。适用对象为自由基本体聚合反应和离子型聚合反应。 PMMA可用悬浮法、乳液法甚至溶液法聚合进行生产,但间歇本体聚合却是制备板、管、棒和其他型材的主要 方法。
制备工艺
本体聚合设备
由于聚合体系中不含溶剂物料粘度大传质传热控制相对难操作难度
比较大对工艺和设备的要求十分苛刻,因此针对PMMA本体聚合 开发出了多种聚合装置。本课题选用全混合釜式反应器(CSTR)与 栓塞流管式反应器(PFR)结合起来进行PMMA本体聚合的生产,如右
图所示,在CSTR中,一般转化率在50%以下,过高的转化率将会使体
低。广泛应用于仪器仪表零件、汽车车灯、光学镜片、透明管道。
性能和应用
• • 间歇法制有机玻璃:预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制:、 1. 预聚合:将 MMA 、引发剂以及适量增塑剂、脱模剂等加入普通搅拌釜内, 90~95 ℃ 下聚合至 10%~20%转化率,成为粘度(约1Pa· s)不高的浆液。有时在单体中溶有少量有机玻璃碎片,增加粘 度,缩短预聚时间。预聚结束,用冰水冷却,暂停聚合,备用。 2.聚合:将粘稠预聚物灌入无机玻璃平板模,移入水浴中,升温至40~50℃,聚合数天,使之90% 转化率。低温缓慢聚合的目的在于与散热速度相适应,同时避免产生气泡。 3.高温后处理:转化率达到 90%以后,进一步升温至PMMA玻璃化温度以上,如110~120℃,进行 高温热处理,使残余单体充分聚合。
甲基丙烯酸甲酯性能及合成与应用
所以低温时氧为阻聚剂。但低温所形成的单体过氧化物在 高温下可分解生成新的活性中心,使反应速率骤增并大量放热, 造成爆聚。即使这种过氧化物在聚合过程中不分解,在制品的 使用或加工过程个遇到较高温度时,仍会部分分解,导致有机 玻璃热性能及力学性能下降。所以在聚合过程中,应尽量避免 空气同单体及预聚体接触,有条件的可对预聚体(或浆液)采取 真空脱泡处理,灌模时必须将模具内的空气排尽。
CH3
CH3
O
CH3
O
CH 2 C C NH 2 · H 2SO 4 +CH 2OH
CH 2 C C O CH 3 +NH 4H SO 4
CH 3
CH 3
二、 异丁烯路线
异丁烯氧化法合成MMA有三步化学反应:首先是异丁烯
被四氧化二氮和硝酸液氧化,生成2-甲基2-硝基丙酸,随
后其水解成α-羟基异丁酸,最后经脱水、酯化生成MMA。
甲基丙烯酸甲酯聚合过程按自由基聚合反应机理进行, 转化率约20%时,产生自加速效应(凝胶效应)。此时聚合速 度加快,聚合物的平均分子量也提高。因此通常在聚合体 系中添加少量聚甲基丙烯酸甲酯或其他聚合物,可诱导凝 胶效应,加快反应速度,缩短聚合时间。 常用的聚合方法主要由以下几种:本体聚合、悬浮聚合、 溶液聚合、乳液聚合。
聚合阶段系将粘稠的预聚物灌入无机玻璃模具中,移入 空气浴或水浴中,慢慢升温至40-50度聚合,使聚合速率与 散热速率相适应。在该温度下聚合数天,使转化率达90% 左右。然后近一步升温至MMA的玻璃化温度以上100-120 度进行高温热处理,使残余单体充分聚合。
高温聚合后,经冷却、脱模、修饰,即为有机玻璃,相 对分子质量可达100万,而悬浮法生产的PMMA相对分子 质约为5-10万
第五小组(pmma聚合机理和方法)ppt解析
PMMA的合成方法
1 合成原料 单体MMA(纯度98%),引发剂AIBN.
1.1 MMA的物性
无色液体,易挥发,易燃。
熔点: -48℃
相对密度:0.9440(20/4℃)
沸点 :100-101℃
折射率: 1.4142
闪点(开杯):10℃ 蒸气压(25.5℃):5.33kPa
1.1.1 工业上合成MMA的方法
(3)链终止 自由基活性高,难孤立存在,易相互作用而终止。
双基终止有偶合和歧化两种方式。
其中甲基丙烯酸甲酯在60℃以上聚合,以歧化终止 为主。
PMMA的聚合方法
目前,PMMA模塑料生产多是以MMA单体为主体与少 量的丙烯酸酯类单体共聚而成的共聚物,根据聚 合方式的不同,PMMA生产工艺可分为悬浮聚合, 溶液聚合和本体聚合3种工艺,小规模间歇生产以 悬浮聚合工艺为主,大规模连续生产均采用溶液 聚合和本体聚合工艺。
仿、甲苯等,乙酸乙烯和丙酮也可以使它溶解。
2.5耐候性
聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的耐大气老化性,其试样 经四年自然老化试验,重量变化,拉伸强度、透光率 略有下降,色泽略有泛黄,抗银纹性下降较明显,冲
击强度还略有提高,其它物理性能几乎未变化。
2.6透光性
PMMA是目前最优良的高分子透明材料,可见光透过 率达到92%,透光率比普通无机玻璃高10%,可透过大部 分紫外光和红色光,普通玻璃只能透过0.6%的紫外线, 但PMMA却能透过73%。PMMA允许小于2800 nm波长的红外 线通过。更长波长的IR<25000 nm时,基本上可以被阻 挡。存在特殊的有色PMMA,可以让特定波长IR透过,同 时阻挡可见光,PMMA色调范围广,热作用下几乎不变色
① 丙酮氰醇法
H3C C O HCN CH3
2024年高分子物理PMMA资料课件20231206
2024年高分子物理PMMA资料课件20231206一、教学内容本节课我们将学习高分子物理中的重要一章——PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的性质与应用。
教学内容基于教材第十五章第三节,详细内容包括PMMA的结构特点、制备方法、物理及化学性质,以及其在工业中的应用。
二、教学目标1. 理解PMMA的基本结构特点及其制备方法。
2. 掌握PMMA的物理及化学性质,并了解其在实际工业中的应用。
3. 培养学生的实验操作能力,提高学生运用高分子物理知识解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点重点:PMMA的结构、性质与应用。
难点:PMMA的制备方法及性质之间的联系。
四、教具与学具准备1. 教具:PMMA样品、实验设备、投影仪、PPT课件。
2. 学具:实验手册、笔、笔记本。
五、教学过程1. 实践情景引入(5分钟)通过展示PMMA在日常生活中的应用,如眼镜片、手机壳等,引发学生对PMMA的兴趣。
2. 理论讲解(15分钟)讲解PMMA的结构特点、制备方法,以及物理和化学性质。
3. 例题讲解(10分钟)选取一道典型例题,讲解PMMA的应用领域,使学生更好地理解PMMA的性质。
4. 随堂练习(10分钟)出示几道与PMMA相关的问题,让学生现场解答,巩固所学知识。
5. 实验操作(15分钟)学生分组进行PMMA样品制备及性质测试实验,培养实验操作能力。
六、板书设计1. PMMA的结构特点2. PMMA的制备方法3. PMMA的物理及化学性质4. PMMA的应用领域七、作业设计1. 作业题目:(1)简述PMMA的结构特点及其制备方法。
(2)举例说明PMMA的物理及化学性质。
(3)谈谈你对PMMA在工业中应用的看法。
2. 答案:(2)PMMA的物理性质:熔点约130140℃,密度1.181.20g/cm³;化学性质:耐酸性、耐碱性、耐溶剂性等。
(3)PMMA在工业中的应用:眼镜片、手机壳、LED灯具、医疗器械等。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课的教学内容是否清晰,学生的实验操作是否规范,解答问题是否及时。
悬浮聚合pmma纳米组成物的制备及其在口腔修复中的应用
悬浮聚合pmma纳米组成物的制备及其在口腔修复中的应用1. 引言1.1 概述随着口腔修复技术的不断发展,寻找新型材料以提高修复效果并满足临床需求已成为口腔医学领域的研究重点。
聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl methacrylate, PMMA)作为一种常用的修复材料,在牙科领域有广泛应用。
然而,传统PMMA 在某些方面仍存在一些不足之处,如力学性能、生物相容性等问题。
因此,利用纳米技术对PMMA进行改性已成为当前研究的热点之一。
本文旨在探讨悬浮聚合方法制备的PMMA纳米组成物在口腔修复中的应用,并评估其临床效果。
1.2 文章结构本文共分为五个部分。
首先是引言部分,包括了文章的概述、结构以及目标。
第二部分是纳米组成物的制备,介绍了PMMA纳米材料的特点以及悬浮聚合方法的原理和优势,并详细描述了制备步骤和工艺优化过程。
第三部分则通过对口腔修复的需求和挑战进行分析,阐述了PMMA纳米组成物在口腔修复中的优势,并提供了一些应用案例和临床效果评估。
第四部分是结论,总结了本研究的主要结果,并对研究限制进行讨论并展望未来研究方向。
最后,我们提供了致谢部分。
1.3 目的本文的目标是介绍悬浮聚合方法制备的PMMA纳米组成物在口腔修复中的应用。
通过对PMMA纳米组成物在力学性能、生物相容性等方面的优势进行探讨,并结合实际案例和临床效果评估,旨在为口腔医学领域提供一种创新的修复材料选项,并为口腔修复技术的进一步发展做出贡献。
2. 纳米组成物的制备:2.1 PMMA纳米材料介绍:PMMA是聚甲基丙烯酸甲酯的缩写,是一种常见的合成树脂材料。
PMMA具有优异的透明度、耐候性、机械性能和生物相容性,因此在口腔修复中应用广泛。
为了进一步提高其性能和应用范围,将纳米颗粒引入到PMMA基体中可以改善其力学性能、耐磨损性和生物活性。
2.2 悬浮聚合方法介绍:悬浮聚合方法是制备PMMA纳米组成物的一种有效工艺。
该方法通过将PMMA 单体与纳米颗粒分散于溶剂中,并利用表面活性剂调节纳米颗粒与单体之间的界面相互作用力,从而实现纳米颗粒与PMMA单体的均匀混合。
第五小组(PMMA的合成加工与应用)
高分子化学课程设计题目:PMMA的本体聚合生产工艺专业:材料化学(高分子方向)组号:第五小组组员:郭发强(1212010421)杨青松(1212010405)柴静(1212010424)石宇涛(1212010322)毛逸楠(1212010329)日期:2014-12-8—2014-12-19 化学化工与环境学部目录一设计说明 (1)二 PMMA聚合机理及聚合方法的选择 (2)1 PMMA自由基聚合机理 (2)2 PMMA聚合方法的选择 (3)三 PMMA的合成方法 (6)1 合成原料 (6)2 PMMA的合成 (7)3 本体聚合设备 (7)4 影响聚合的因素 (8)5 合成过程物料计算 (10)四 PMMA结构特征及性能 (10)1 PMMA的结构特点 (10)2 PMMA的性能 (11)五 PMMA的加工工艺 (15)1 MMA浇铸本体聚合 (15)2 MMA聚合工艺条件分析 (17)六 PMMA(有机玻璃)的应用 (18)参考文献 (21)一设计说明随着中国国民经济的稳定发展,尤其是电子(电气)工业、汽车工业已成为中国国民经济的支柱产业,另外,城市建设和西部大开发等基础项目的建设将对新型建筑材料有较大的需求,中国已成为全球聚甲基丙烯酸甲酯需求增长最快的国家。
目前全球聚甲基丙烯酸甲酯应用已向高功能化、专用化方向发展,我国聚甲基丙烯酸甲酯生产能力和市场需求均呈现快速发展局面,尤其是国内多套规模化装置的建设,加上汽车工业迅猛发展拉动,未来几年我国聚甲基丙烯酸甲酯工业进入一个新的发展阶段,其中最为关键的是加快聚甲基丙烯酸甲酯的应用研究。
现代工业生产能力与实际需要之间的差距,现代聚甲基丙烯酸甲酯的工业化生产技术比较先进,但是还有更多的新技术可以应用到新的生产线上,对聚甲基丙烯酸甲酯的合成机理及其应用方面进行了研究,以及拉动我国聚甲基丙烯酸甲酯市场开发,适应环保事业发展要求,推动社会经济发展.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成。
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高分子化学课程设计题目:PMMA的本体聚合生产工艺专业:材料化学(高分子方向)组号:第五小组组员:郭发强(1212010421)杨青松(1212010405)柴静(1212010424)石宇涛(1212010322)毛逸楠(1212010329)日期:2014-12-8—2014-12-19 化学化工与环境学部目录一设计说明 (1)二 PMMA聚合机理及聚合方法的选择 (2)1 PMMA自由基聚合机理 (2)2 PMMA聚合方法的选择 (3)三 PMMA的合成方法 (6)1 合成原料 (6)2 PMMA的合成 (7)3 本体聚合设备 (7)4 影响聚合的因素 (8)5 合成过程物料计算 (10)四 PMMA结构特征及性能 (10)1 PMMA的结构特点 (10)2 PMMA的性能 (11)五 PMMA的加工工艺 (15)1 MMA浇铸本体聚合 (15)2 MMA聚合工艺条件分析 (17)六 PMMA(有机玻璃)的应用 (18)参考文献 (21)一设计说明随着中国国民经济的稳定发展,尤其是电子(电气)工业、汽车工业已成为中国国民经济的支柱产业,另外,城市建设和西部大开发等基础项目的建设将对新型建筑材料有较大的需求,中国已成为全球聚甲基丙烯酸甲酯需求增长最快的国家。
目前全球聚甲基丙烯酸甲酯应用已向高功能化、专用化方向发展,我国聚甲基丙烯酸甲酯生产能力和市场需求均呈现快速发展局面,尤其是国内多套规模化装置的建设,加上汽车工业迅猛发展拉动,未来几年我国聚甲基丙烯酸甲酯工业进入一个新的发展阶段,其中最为关键的是加快聚甲基丙烯酸甲酯的应用研究。
现代工业生产能力与实际需要之间的差距,现代聚甲基丙烯酸甲酯的工业化生产技术比较先进,但是还有更多的新技术可以应用到新的生产线上,对聚甲基丙烯酸甲酯的合成机理及其应用方面进行了研究,以及拉动我国聚甲基丙烯酸甲酯市场开发,适应环保事业发展要求,推动社会经济发展.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成。
平均分子量50-l00万。
根据聚合机理的不同,PMMA有四种不同的构型:无规立构、全同立构、间同立构、立构规整,性能也有所不同。
常见产品为:亚克力,亚加力,压克力,翻译过来其实就是有机玻璃!聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有极为优越的光学性能,是一种高度透明的热塑性塑料,获得了广泛的应用,PMMA的产品有板、管、棒、模塑料等各种品种,主要应用于航空、无线电、仪器、仪表、医疗器材、装饰、指示、广告等方面。
本课题设计合成分子量为10万的PMMA,年产量2000吨。
需要单体MMA(纯度为98%)的质量为3471.02kg,引发剂AIBN量为6.942kg。
根据自由基聚合机理,采用本体聚合的方法合成PMMA,应用浇铸成型的加工工艺生产有机玻璃板。
二 PMMA聚合机理及聚合方法的选择1 PMMA自由基聚合机理(1)链引发链引发是形成单体自由基(活性种)的反应,引发剂(AIBN)引发时,由以下反应组成:第一步:引发剂AIBN分解,形成初级自由基。
第二步:初级自由基与单体加成,形成单体自由基。
(2)链增长单体自由基打开MMA分子的Π键,加成,形成新自由基。
新自由基的活性并不衰减,继续与MMA单体连锁加成,形成结构单元更多的链自由基。
(3)链终止自由基活性高,难孤立存在,易相互作用而终止。
链终止终止有偶合和歧化两种方式。
其中甲基丙烯酸甲酯在60℃以上聚合,以歧化终止为主。
2 PMMA聚合方法的选择目前,PMMA模塑料生产多是以MMA单体为主体与少量的丙烯酸酯类单体共聚而成的共聚物,根据聚合方式的不同,PMMA生产工艺可分为悬浮聚合,溶液聚合和本体聚合3种工艺,小规模间歇生产以悬浮聚合工艺为主,大规模连续生产均采用溶液聚合和本体聚合工艺。
2.1悬浮聚合法MMA单体,引发剂,水,分散剂四个基本组分在搅拌剪切作用下先形成悬浮液,再经油溶性引发剂引发而进行的聚合反应。
悬浮聚合工艺是以MMA单体和MA单体为原料生产PMMA共聚物,由于生产工艺过程中有悬浮剂存在,使得产品的透明度较差,难以满足高透明度.高纯度以及特殊制品.特殊应用领域的需求。
英国帝国化学工业公司(ICI)用悬浮聚合法生产PMMA模塑料,产品流动性和力学性能都很好。
但是悬浮聚合的缺点是产品分子量分布宽,由于使用悬浮剂等助剂,使得到的产品不够纯净,污水排放多。
2.2 溶液聚合法工艺特点溶液聚合法是由单体,油溶性引发剂,链转移剂在溶剂中发生聚合反应生产PMMA聚合物的方法。
反应后的聚合物熔体要经脱挥,造粒等工序获得PMMA 模塑料。
溶液聚合法生产PMMA产品透明度和纯度高,可以生产部分特殊有机玻璃制品。
相当于悬浮法其工艺有如下特点:(1)生产工艺安全稳定。
溶液聚合法反应速率较容易控制,相对悬浮聚合法来说不易产生“凝胶效应”,聚合物没有结壁和堵塞管路问题。
若发生突然停电等意外事故,聚合体系中因有大量溶剂存在对生产影响不大,比较安全可靠。
而悬浮聚合法生产一旦停电,珠状粒料就会产生聚集,形成一个大的料块,不易清洁,并造成了物料的浪费。
(2)可实现连续聚合生产。
(3)产品分子量分布均匀。
(4)产品质量优异。
溶液聚合法生产工艺中不使用悬浮剂,乳化剂等添加剂,产品杂质较少,雾度较低,透光率高,热稳定性好。
诸多物理性能均优于悬浮聚合产品。
(5)原料及能量消耗低。
生产过程中,经过脱挥处理的熔融聚合物可直接进行造粒或生产挤出板材,从而消耗的能量较少。
相比悬浮聚合法吨产品少消耗单体65kg,加工费节省约65%。
(6)不存在污水和废气的处理问题。
悬浮聚合会产生大量污水,应该加以处理,增加了设备及消耗的能量。
而溶液聚合工艺中不使用水,不存在污水处理问题。
2.3 本体聚合法工艺特点本体聚合法是单体在不加溶剂和其他分散剂的条件下,在引发剂,或光,热作用下的聚合反应。
甲基丙烯酸甲酯本体聚合有两个显著的特点。
(1)“凝胶效应”MMA在聚合过程中,当单体转化率达到20%时,聚合速率显著提高,粘度上升很快,以致发生局部过热,甚至产生爆聚,这种现象称为“凝胶效应”。
“凝胶效应”在很多单体聚合过程中都有发生,但在MMA的本体聚合过程中“凝胶效应”甚为明显。
其产生的原因是随转化率的增加,反应体系的粘度增大,连增长活动受到限制,而单体的扩散速率却影响不大,因此连增长速率正常进行,而链终止速率却减慢,所以聚合物的分子量明显增大,聚合反应速率明显增加,出现了自动加速效应,这一特点会导致有机玻璃的分子量变宽,分子量甚至超过100万,在聚合过程中必须严格控制升温速度,掌握自动加速效应发生的规律。
(2)暴聚在聚合过程中,当反应体系渐渐增稠而变成胶质状态后,热的对流作用受到限制,使反应体系积蓄大量的热,局部温度上升,导致聚合加快,以致产生大量的聚合放热,这种恶性循环的结果先是局部,然后扩大至全部达到沸腾状态,这就是所谓的“暴聚”。
“暴聚”形成的聚合物体系夹带有大量的气泡,分子量低,分子量分布极不均匀,使产品的力学性能下降。
若暴聚发生在密闭容器中,即能产生很大的压力,可使容器炸裂,引起事故。
虽然悬浮聚合工艺具有技术成熟,过程易于控制,设备投资低以及后处理流程简单等优点,但不适合大规模连续化生产,由于存在产品纯净度差和大量污水问题,不能满足产品质量和环保的要求,将逐渐被淘汰。
溶液聚合生产PMMA模塑料具有过程易于控制,无污水,产品比较纯净等优点,也是PMMA模塑料生产的主导工艺。
不足之处是产品生产效率低,流程长,后处理能耗高,切换速率较慢,变更品种不够灵活。
因此,需要进行工艺优化,以减少溶剂用量,降低生产成本。
本体聚合工艺生产PMMA,虽然有凝胶效应容易引起暴聚,但通过反应器的针对性的优化设计可以避免暴聚的发生,和悬浮聚合,溶液聚合相比,本体聚合具有生产工艺先进合理,设备紧凑,连续化生产,效率高,无三废排放等优点。
该技术生产的产品具有纯度高,分子量均一,挥发分低,透明度高,耐热性好等特点,因此综合生产过程控制,生产成本,产品质量以及环保等诸多方面比较,本体聚合技术都具有相当的优势,是一种具有开发前景的技术。
三 PMMA的合成方法1 合成原料单体MMA(纯度为98%),引发剂AIBN。
配比为1000:2。
1.1 MMA的物性1.1.1 工业合成单体MMA 的方法① 丙酮氰醇法H 3C C OCH3H 3C C CN CH 3OH H 2C C CH 3C NH 2·H 2SO 4O H 2C C CH3C OOCH 3NH 2HSO 4CH 3OH② 异丁烯氧化法 H2C CCH 3CH 2N 2O 4H 3C C COOH NO 2CH 3H 3C CCOOH 2OH CH 3CH 3OH H2C C CH 3COOCH 3H 2O HNO 3HNO 3H 2O1.2 引发剂的选择在MMA 的本体聚合反应中,可使用有机过氧化物和偶氮化合物做引发剂,其用量对分子量有较大的影响。
但有机过氧化合物是强氧化剂,对体系燃料有氧化作用,给有机玻璃染色带来困难,偶氮化合物在分解过程中对一般燃料不起氧化作用,所以本课题选用AIBN 做引发剂。
2 PMMA 的合成按原料的配比将纯度为98%的单体和引发剂AIBN 加入预聚釜内,启动搅拌器,向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冻盐水冷却的釜中,快速搅拌冷却至18~20℃,所得浆液供灌浆使用.采用聚合初后期高温中期降温的聚合工艺可以削弱聚合自动加速现象.将预聚合所得的浆液灌入对应的模具中,进行最终的聚合。
预聚合的目的:缩短聚合反应的诱导期,利用“凝胶效应”的提前出现,移出较多的聚合热,保证产品的质量;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至PMMA体积收缩率为20%~22%)。
3 本体聚合设备由于聚合体系中不含溶剂物料粘度大传质传热控制相对难操作难度比较大对工艺和设备的要求十分苛刻,因此针对PMMA本体聚合开发出了多种聚合装置。
本课题选用全混合釜式反应器(CSTR)与栓塞流管式反应器(PFR)结合起来进行PMMA本体聚合的生产,如右图所示,在CSTR中,一般转化率在50%以下,过高的转化率将会使体系的传质传热变得困难,更高转化率的反应是在PFR中进行的,转化率可以达到80%-90%。
本体聚合设备简图4 影响聚合的因素4.1 反应温度MMA本体聚合中,温度升高,聚合反应速率加快,转化率增大。
但温度过高导致链终止速率超过链增长率,同时引起长链解聚,使短链增多,分子量下降,影响产品的力学性能。
温度过高甚至发生爆聚造成事故,产生废品。