PMMA制备实验

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：
CH3 CH3 H2 C C
n H 2C
C COOCH3
n
COOCH3
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 实验仪器和试剂
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(1.5*10cm) 预先烘烤作模具 试剂 •甲基丙烯酸甲酯(MMP) •过氧化苯甲酰(BPO) 注：BPO为引发剂促使 MMP聚合
该反应转化率随时间的变化图象
四 实验装置图
原料(MMP) 蒸馏装置
溶解BPO时不能剧烈搅拌，只能轻轻晃动，防止氧气进入 诱发自由基终止，导致引发失败.
制备有机玻璃时，为什么需要首先制成具有一定粘度的预聚物?
答：有机玻璃是通过甲基丙烯酸甲酯的本体聚 合制备的。首先制成具有一定粘度的预聚物有 两个原因： A、甲基丙烯酸甲酯的密度小于聚合物的密度， 在聚合过程中出现较为明显的体积收缩，预聚 合可以避免体积过度收缩； B、单体在聚合过程中会产生大量的热，如果 不能及时散热，很容易产生自动加速而引发爆 聚。先进行预聚合，有助于聚合过程中的散热， 防止爆聚现象的发生。
自由基聚合的四种实施方法
1.本体聚合：单体在不加溶剂以及其它分散剂的条件下， 由引发剂或光、热作用下其自身进行聚合引发的聚合 反应。
2.溶液聚合：溶液聚合为单体、引发剂（催化剂）溶于 适当溶剂中进行聚合的过程。如果形成的聚合物不溶 于溶剂，则聚合反应为非均相反应，称为沉淀聚合， 或称为淤浆聚合。 3.悬浮聚合：溶有引发剂的单体以液滴状悬浮于水中进 行自由基聚合称为悬浮聚合。 4.乳液聚合：在乳化剂的作用下并借助于机械搅拌,使 单体在水中分散成乳状液,由引发剂引发而进行的聚合 反应。
高分子特点
高分子材料有大分子量和分子分布分散的特点，大分子量主要 体现在数均聚合度和质均聚合度方面，分散性主要体现在分布 指数和分布曲线上。
高分子用途
高分子材料的结构决定其性能，对结构的控制和改性， 可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和 易改性、易加工特点，使其具有其他材料不可比拟、不可 取代的优异性能，从而广泛用于科学技术、国防建设和国 民经济各个领域，并已成为现代社会生活中衣食住行用各 个方面不可缺少的材料。 很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、 棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等 也是如此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业化 生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与 功能的为功能高分子。
优点：
本体：纯净，不存在介质分离；设备简单，可连续可间歇，方便直接 得到产品
溶液：散热易控；凝胶效应易消除
悬浮：聚合产物为固体珠状颗粒,易分离,干燥
乳液：反应体系粘度低，适合生产高粘性聚合物
缺点：
本体：粘稠；不易控制温度，存在凝胶效应 溶液：溶液回收麻烦；制备速度慢，设备利用率低
乳液：成本高，后处理困难，残余乳化剂难处理
四 脱模
将试管轻轻敲破，即可得到透明的棒状有机 玻璃。 可能的实验现象 得到光洁透明无气泡的有机玻璃成品，但表 面有一层乳白色的小点，处于模具顶部的边缘部 分并非坚硬的玻璃状，橡胶质感较强.
分析：可能是因为顶部边缘与氧气接触较多，氧 在低温时的阻聚作用，使聚合反应停留在弹性态 造成的.
谢谢大家！
特别地，由于悬浮聚合散热易，可断续生产，得到较纯产物，只是后 处理不好会有余渍。
一 实验目的
(一)了解本体聚合的基本特点 •本体聚合为一个链式反应 •特别强调温度对实验试验的影响 (二)了解有机玻璃的制备方法 •预聚 •灌模 •聚合 •脱模
二 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。
五 流程图
六 具体步骤
一 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。
人工合成高分子——有机玻璃 (PMMA)的制备实验
实验前知道
PMMA即有机玻璃，是甲基丙烯酸甲酯聚合后的产物。
高分子类型
按其生成分为天然和人工合成两大类。天然高分子化合物 主要有羊毛、蚕丝、纤维素、天然橡胶等，工程常用的高分子 化合物主要是人工合成的各种有机物。按结构分为体型高分子 和线行高分子。高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高 分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等.
现象 引发剂BPO在单体MMP里经摇荡至溶解，得无 色液体。加热刚开始反应无明显变化，之后溶液颜色 稍偏微黄，粘度逐渐增大，粘稠状类似甘油，由搅拌 器速度下降也可以看出粘度增大. 分析 应用MMP本体聚合的引发剂主要是偶氮类与过 氧化物油溶性引发剂；反应逐渐进行，粘度增大，大 分子链活性降低，阻碍了双基终止，然而由于单体仍 可以和小分子链接触生长，链仍在增长，则导致了自 动加速现象. 易错点提示
二 灌模
将上面所得的预聚物灌入小试管中，灌模时要 小心，不使预聚物溢至试管外。且不要全灌满 ，稍留一段空间，以免预聚物受热膨胀而溢出 试管外。用保鲜膜将试管口封住，使预聚物与 空气隔绝。 现象百度文库粘稠状预聚物有刺激性气味
提示：
1.要求成品无气泡，无损缺，透明光洁,所以强调无氧 条件。 2.在灌模时，试管稍微倾斜，将冷却的高聚物呈细线 形稳定、缓慢流入，这样做的目的同样可以减少
三 聚合
模口朝上，将上述封好口的试管放入40℃烘箱 中，继续使单体聚合24h以上，然后再在100℃处理 1h。关掉烘箱热源，使聚合物在烘箱中逐渐冷却至 室温。 实验要点提示：聚合过程中提高反应温度的目的何 在? 因为预聚后，为了防止在高温下聚合，出现暴 聚的现象，导致实验的失败，是在较低的温度下进 行聚合的，这样聚合不能进行完全，还有部分的单 体未反应,因此需要在较高的温度下再反应一段时 间，使反应趋于完全。