实验1 甲基丙烯酸甲酯本体聚合 一、实验目的 1通过实验了解本体聚合
实验1 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
1第一章材料的合成实验1甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、目的要求了解本体聚合的原理，熟悉有机玻璃的制备方法。
二、基本原理本体聚合是在没有介质存在下单体本身聚合，因此聚合时只用单体和少量引发剂加热使单体聚合生成聚合物。
nCH 2CCOOCH 3CH 3C COOCH 3n CH 3CH 3在本体聚合过程中，由于单体聚合时放出大量热，而且随着聚合反应的进行，生成的聚合物溶在单体中，使体系变粘稠，这样导热效率更差，热量难以导出。
所以本体聚合控制温度是很重要的。
为了控制本体聚合的速度导出聚合热，通常采用二段或多段聚合的方法。
三、药品与仪器甲基丙烯酸甲酯（MMA ）精制过氧化苯甲酰（BPO ）重结晶70℃的恒温水浴一个50毫升锥形瓶一个5毫升试管二个折光仪（通循环水维持25℃）四、实验步骤取一个50ml 锥形瓶加入20ml 新蒸的MMA ，加入引发剂过氧化苯甲酰（为单体重量0.1%）混合均匀，为使水蒸汽不进入锥形瓶内，上面可盖一玻璃纸，用橡皮圈扎紧。
将配好的MMA-BPO于水浴加热，温度为80℃，直到成粘稠甘油状液体立即停止加热，用冷水冷却至室温。
反应过程中随时间变化取出一滴测折光率（注意每次测定一次用氯仿清洗整个棱镜以除去聚合物）。
分别将预聚物灌入两支5ml的试管中，灌浆时注意不要带入气泡，将灌完后试管置于40℃的烘箱中继续进行聚合，约24小时，为使聚合进行彻底，增加聚合物的硬度，在最后一小时可升温至100℃。
五、注意事项1.仪器要洁净干燥，实验中锥形瓶避免进水；2.过氧化物类引发剂受到撞击、强烈研磨等极易燃烧、爆炸，取用时要轻拿轻放，如洒落要及时清理干净。
六、思考与讨论1.反应时注意引发剂用量，其用意何在？2.为什么有的体系长时间没有出现粘度变大现象？3.如最后产品中有气泡，试着分析一下其中的原因。
4.聚合为何要采取分段加热，即先高温后低温的工艺？2。
实验：PMMA本体聚合
实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的及要求1、了解本体聚合的原理和特点2、掌握本体聚合的合成方法及有机玻璃的生产工艺3、了解聚合温度对产品质量的影响二、实验原理甲基丙烯酸甲酯通过本体聚合方法可以制得有机玻璃。
聚甲基丙烯酸甲酯由于有庞大的侧基存在，为无定性固体。
最突出的性能是具有高度的透明性，透光率达92％，比重小，耐冲击性强，低温性能好，广泛用于航空工业、光学仪器工业及日常生活中。
本体聚合是在没有任何介质存在下，单体本身在引发剂或直接用热、光、辐射的作用下进行的聚合反应，此法的优点是生产过程比较简单，聚合物不需后处理，产品比较纯净，可直接聚合成各种规格的板、棒及管制品，但是，由于无热介质存在，且聚合过程中粘度不断增加，所以聚合物又是热的不良导体，聚合放出的热量难于排除，而造成局部过热，分子量不均匀。
单体甲基丙烯酸甲酯的本体聚合，按自由基反应，历程如下：链引发C6H5CO O O C C6H5OC6H5COO2.C6H5CO O.+CH2CCH3COOH3C6H5COCH2CCH3COOH3.链增长C6H5CO CH2CCH3COOH3.+CH2CCH3COOH3~CH2CCH3COOH3CCH3COOH3CH2CH2CCH3COOH3.[]n链终止~CH 2CCH 3COOH 3.+CCH 3COOH 3CH 2~.~CH 2CCH 3COOH 3CCH 3COOH 3CH 2~~CH 2CHCH 3COOH 3+CCH 3COOH 3CH~甲基丙烯酸甲酯（MMA ）在引发剂作用下发生聚合反应，放出大量的热，致使反应体系的温度不断升高，反应速度加快造成局部过热，使单体气化或聚合体裂解，制品便会产生气泡或空心，另一方面由于甲基丙烯酸甲酯（MMA ）和它的聚合体密度相差甚大（前者0.94，后者1.19），因而在聚合时产生体积收缩，如果聚合热未经有效排除，各部分反应便不一致，收缩也不均匀，因而导致裂纹和表面起皱现象发生，为避免这种现象，在实际生产有机玻璃时常采取预聚成浆法和分步聚合法，整个过程分制模，制浆，灌浆聚合和脱模几个步骤。
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合化工系毕啸天2010011811一、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。
二、实验原理本体聚合是指不用溶剂和介质，仅由单体和少量引发剂（也可采用热、光照、辐射等引发条件）进行的聚合反应。
本体聚合杂质少，纯度高，设备简单，可直接成型，生产成本低，特别适合制备透明度高的产品。
另外，该方法也适合于实验室研究，如单体聚合能力的判断、聚合动力学研究、竞聚率测定等。
本体聚合是最简单的一种聚合方法，但反应放出的热量难以控制。
在反应初期粘度不大时散热并无问题。
但是当转化率超过20%~30%后，体系粘度增大，使散热困难，此阶段的自动加速过程往往造成温度的急速上升，引起局部过热和产物分子质量分布变宽，严重的甚至引起爆聚，所得聚合物产品的均匀性较差。
为便于散热，通常采用两段聚合法：第一阶段保持较低转化率，这一阶段体系粘度较低，散热尚无困难，可在较大的反应器中进行；第二阶段转化率和粘度较大，可进行薄层聚合或在特殊设计的反应器内聚合。
本实验以甲基丙烯酯甲酯（MMA）进行本体聚合，实验同样采用两段聚合法。
首先在一锥形瓶内加入单体、引发剂，在加热条件下预聚。
体系粘度增大到一定程度后，将预聚物倒入事先准备的方形模具中进行恒温聚合。
反应式如下：OO AIBN**OO三、实验药品2、表中密度均指相对密度，以水为基准1；3、表中熔点、沸点单位均为摄氏度。
四、实验仪器玻璃模具，150mL锥形瓶，毛细管，温度计，加热器，搅拌器。
装置见下图六、实验注意事项1.选取玻璃片时应尽量保证二者大小相同，此外还要保证橡胶垫在包好铝箔后高度大致相同。
这样得到的有机玻璃片形状会较为规整美观。
2.玻璃片要充分洗干净，杂质有可能对自由基聚合起阻聚效果，影响聚合速度。
3.制模时要把四角封死，否则预聚物可能流出。
4.橡皮塞中含硫，它是此聚合反应的阻聚剂。
（查得44℃下硫磺对MMA 聚合的阻聚常数C z =0.075，从数值上看似乎并不大啊。
甲基丙烯酸甲酯本体聚合
甲基丙烯酸甲酯本体聚合一、实验目的1.了解自由基本体聚合的特点和实施方法。
2.熟悉有机玻璃柱的制备方法，了解其工艺过程。
二、 实验原理甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行如下聚合反应：CH 2C CH 3COOCH 3n CH 2CCH 3COOCH 3n ()本体聚合是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。
本体聚合具有产品纯度高和无需后处理等优点，可直接聚合成各种规格的型材。
但是，由于聚合后期体系粘度大，聚合热难以散去，反应控制困难，导致产品发黄，出现气泡，从而影响产品的质量。
本体聚合进行到一定程度，体系粘度大大增加，大分子链的移动困难，而单体分子的扩散受到的影响不大，链引发和链增长反应照常进行，而增长链自由基的终止受到限制，结果使得聚合反应速度增加，聚合物分子量变大，出现所谓的自动加速效应。
更高的聚合速率导致更多的热量生成，如果聚合热不能及时散去，会使局部反应“雪崩”式地加速进行而失去控制，出现爆聚现象。
因此，自由基本体聚合中，控制聚合速率使聚合反应平稳进行是获取无瑕疵型材的关键。
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，可以使用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。
为了避免体积收缩和有利于散热，工业上往往采用二步法制备有机玻璃。
在过氧化苯甲酰引发下，甲基丙烯酸甲酯聚合初期平稳反应，当转化率超过20%之后，聚合体系粘度增加，聚合速率显著增加。
此时应该停止第一阶反应，将聚合浆液转移到模具中，低温反应较长时间。
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、实验目的（1）了解本体聚合的基本原理以及特点，特别是了解温度对产品的影响；（2）了解有机玻璃（PMMA）的制备技术，要求成品无气泡，无损缺，透明光洁。
二、实验原理聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗称有机玻璃，因其优良的光学性能，比重小，以及在低温下仍能保持其独特的性能而被广泛的应用，则它是重要的合成材料之一。
本实验是用过氧化苯甲酰（BPO）为引发剂，甲基丙烯酸甲酯进行自由基聚合。
本体聚合的具体过程是：1、引发剂分解2、链引发3、链增长4、链终止A．偶合终止B．歧化终止其中，甲基丙烯酸甲酯在60℃以上时聚合，以歧化终止为主。
本体聚合反应是一个连锁反应，反应速度很快，伴随着聚合物的生成出现自动加速现象，并且甲基丙烯酸甲酯不是聚合物的良溶剂，长脸自由基有一定程度的卷曲，自动加速效应更加明显。
因为引发是通过小分析的单分子的分解发生的，而生长只需要单体移动到生长链的末端，所以这两个过程的聚合速率再聚合初期并不特别依赖相应反应物在在介质中扩散的能力。
另一方面，双分子终止需要在粘度增加到一定程度后，终止速率将被扩散速率所控制，而引发和生长速率则不受影响。
这种在速率上的不连续性突然破坏了连锁反应的稳定状态，终止生长的链段数少于开始生长的链段数，导致反应速率与放热速率随反应进行而增加。
这种效应称之为“自动加速效应”。
由于粘度增加，散热困难，会发生“爆聚”。
因此，本体聚合要求严格控制不同反应阶段的温度，随时排除反应热是很有必要的。
在本体聚合反应开始前，通常有一段诱导期，聚合速度为零，体系无粘度变化。
然后反应逐步进行。
当转化率超过20%之后，聚合速度显著加快，称为自加速效应，此时若控制不当，体系易发生暴聚而使产品性能变坏。
而转化率达80%之后，聚合速率显著减小，最后几乎停止聚合反应，需升高温度才能使之完全聚合。
三、 实验药品及仪器药品：过氧化苯甲酰（BPO ）（0.05g ）---甲基丙烯酸甲酯（MMA ）（15mL ）---仪器：恒温水浴锅、三口烧瓶、直型冷凝管、磨口锥形瓶、牛角管、温度计、天平、小试管等。
本体聚合2
实验一 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、 实验目的1、 用本体聚合的方法制备有机玻璃（PMMA ），了解聚合原理和特点，特 别是了解温度对产品性能的影响。
2、 掌握有机玻璃制备技术，要求制备品无气泡、无损缺、透明光洁。
二、 实验原理聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）俗称有机玻璃，因它具有优良的光学性能，比 重小，在低温下仍能保持其独特的物理性能而广泛的应用于建材、民用制品，尤其是航空工业上。
因此它是较重要的合成材料之一。
甲基丙烯酸甲酯单体既可进行自由基聚合，又可进行阴离子聚合。
本实验是 过氧化二苯甲酰为引发剂进行自由基聚合。
应用 MMA 本体聚合的引发剂主要是偶氮类与过氧化物类油溶性引发剂。
以过氧化二苯甲酰引发聚合反应为例：1、 引发剂分解OOO O.C O O C2、 引发. CH 3+CH 2CCOOCH 33、 增长CH 3CH 32CCH 3CH 2C .COOCH 3CH 32.CH 3+ 2CO 2CH 2C .+n CH 2CCH 2C nCH 2C .4、 终止 COOCH 3COOCH 3COOCH 3COOCH 3a 、 偶合终止CH 3CH 3CH 3CH 3 CH 3C .+.CCH 2 CH 2C C CH 2 COOCH 3COOCH 3COOCH 3COOCH 3b、歧化终止CH3CH3.+ CH3.CH2CH + H2C C CH2 CH3CCH2CCOOCH3COOCH3COOCH3COOCH3甲基丙烯酸甲酯在60o C以上时聚合，以歧化终止为主。
由上反应历程可知，所用过氧化物在加热时产生自由基，它们参与组成聚合物。
由此，称所用过氧化物为“引发剂”而不是催化剂。
聚合反应是一个连锁反应，反应速度较快，随着聚合产物增加出现自动加速现象，并且甲基丙烯酸甲酯并不是聚合物的良溶剂，长链自由基有一定程度的卷曲，自动加速效应更加明显，因为引发是通过小分子的单分子分解发生的，而生长只需要单体移动到生长链的末端，所有这两个过程的速率在聚合初期不特别依赖于相应反应物在介质中扩散的能力。
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合.
100
80
inverting ratio(%)
60
40
20
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160
t(min)
图1 PMMA在BPO引发下转化率随时间的变化关系.
三、实验设备和样品
1.仪器
100ml 锥形瓶 1只； 1000ml烧杯 1只； 100℃温度计1支； 调压电热套一个 玻璃棒一支 平板玻璃80×100×3mm 4块 橡皮片80×100×3mm 2块 铁夹子 8只 胶带纸 1卷 橡皮膏若干
COOCH3
பைடு நூலகம்
在本体聚合反应开始前，通常有一段诱导期，聚合速度为零，体系无粘度变化。然后反应逐 步进行。当转化率超过20%之后，聚合速度显著加快，称为自加速效应，此时若控制不当， 体系易发生暴聚而使产品性能变坏。而转化率达80%之后，聚合速率显著减小，最后几乎停 止聚合反应，需升高温度才能使之完全聚合。
。
（2）注模及热处理 a . 仔细洗净玻璃片并干燥之； b.按玻璃片大小将橡皮片口型，左上角断开，用胶带纸缠绕橡皮条二层，涂上聚乙 烯醇糊，放于二片玻璃之间使其粘结起来，然后将模具四周用橡皮膏粘封二层，左上 角留出供灌浆用。 c. 用滴管将预聚体慢慢灌入模具内，灌完后检查是否有气泡，若有气泡，可将模具 口部向上放置片刻，并用手指弹嗑模具外壁使气泡逸出。然后用橡皮膏将模口密封， 四周用夹子夹住。 d. 将已灌浆之模具置于恒温水槽中，升温至 60 ℃，保持 3 小时，然后升温至 95100℃，保持2小时，使聚合完全，取出模具，撤去玻璃夹板，得一透明光洁的有机 玻璃板。
五、注意事项
转化率超过20%以后,聚合速度显著加快,此时应注意控制反应条件 防止发生暴聚.
甲基丙烯酸本体聚合实验
实验１ 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、特点和实施方法；
2. 熟悉有机玻璃的制备方法，了解其工艺过程。
二、原理
甲基丙烯酸甲酯通过本体聚合方法可以制得有机玻璃。制得由于有庞大的侧基存
在，为无定形固体，其最突出的性能是具有高度的透明性，它的比重小，故其制品比同
CH4
CH3
nCH2 C COOCH3
CH2 C
学 工程 COOCH3
甲基丙烯酸甲酯在过氧化物引发剂存在下聚合反应的变化规律表明：聚合反应开始
大 与 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%之后，聚合速率
明显加快，而转化率达 80%之后，聚合速率显著减小，最后几乎停止聚合。需要升高温
20 下），当反应物粘度逐渐增加，并呈现甘油状时，从水浴中取出自然冷却准备灌浆。
2. 聚合：
1
安徽理工大学材料系高分子化学实验指导书
预聚体溶液稍冷后（约 40℃左右），灌入洁净干燥的 1.5×15 ㎝小试管中，灌注高度 控制在 5～7 ㎝（灌注过多，压力太大，有可能使气泡不易逸出，留存聚合物内）。然后 静默片刻，或用 60℃的水浴中加热数分钟，直到试管内无气泡为止，即可取出，放到 30℃左右的烘箱或在室温中直至硬化。硬化后，在沸水中熟化 1 小时，使反应趋于完全。 撤除试管，可得到一透明度高、光洁的圆柱形聚甲基丙烯酸甲酯。 五、分析与思考
体积无机玻璃轻巧得多。同时又具有一定的耐冲击性强度与良好的低温性能，是航空工
业与光学仪器制造工业的重要原料。有机玻璃表面光滑，在一定的弯曲限度内，光线可
在其内部传导而不逸出，故外科手术中利用它把光线输出到口腔喉部作照明。甲基丙烯
实验一 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合指导书
实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的1. 掌握自由基本体聚合的原理及合成方法；2. 了解有机玻璃的生产工艺。
二、实验原理聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗称有机玻璃。
有机玻璃广泛用在工业、农业、军事、生活等的各个领域，如飞机、汽车的透明窗玻璃、罩盖等。
在建筑、电气、医疗卫生、机电等行业也广泛使用，如制造光学仪器、电器、医疗器械、透明模型、装饰品、广告铭牌等。
每年全世界要消耗数以百万吨的有机玻璃及其制品。
工业上制备有机玻璃主要采用本体、悬浮聚合法，其次是溶液和乳液法。
而有机玻璃的板、棒、管材制品通常都用本体浇铸聚合的方法来制备。
如果选用其它聚合方法（如悬浮聚合、溶液聚合等），由于杂质的引入，产品的透明度都远不及本体聚合方法。
为防止由于发热而产生气体并生成有气泡的聚合物，或爆聚的发生，工业上或实验室目前多采用本体浇注方法。
即将本体聚合迅速进行到某种程度（转化率10% 左右）形成单体中溶有聚合物的粘稠溶液（预聚物）后，再将其注入模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到93 ～95% 左右，最后在100 ℃下聚合至反应完全。
其反应方程式如下：本实验采用本体聚合法制备有机玻璃。
本体聚合是在没有介质存在的情况下进行的聚合反应，体系中一般只含单体和少量引发剂。
按照聚合物在单体中的溶解情况，可以分为均相聚合和多相聚合两种：聚合物溶于单体，为均相聚合，如甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯等的聚合；聚合物不溶于单体，则为多相聚合，如氯乙烯，丙烯腈的聚合。
本体聚合中因为体系中无介质存在，反应过程中粘度不断增大，反应热不容易及时排出，局部容易过热，导致单体气化或聚合物裂解，结果产品内有气泡或空心。
在甲基丙烯酸甲酯聚合过程中甚至会使反应进入爆炸聚合阶段（爆聚），所以反应必须严格控制温度。
三、实验仪器及设备恒温油浴锅，每组1个；试管，每人1个；与试管配套的橡皮塞及试管夹，每人1个；烧杯，每组1个。
四、实验药品甲基丙烯酸甲酯（MMA），5 g；过氧化二苯甲酰（BPO），0.01 g；邻苯二甲酸二丁酯（增塑剂），0.3 ml五、实验步骤1、配料及准备首先在大烧杯中加入适量的水（约3/4烧杯体积），置于调压电炉上加热。
实验一 甲基丙烯酸甲酯本体聚合
实验一 甲基丙烯酸甲酯本体聚合一 、实验目的1.了解本体聚合的特点，掌握本体聚合的实施方法。
2.熟悉有机玻璃的制备方法及工艺。
二、实验原理本体聚合是不加其它介质，只有单体本身在引发剂或光、热等作用下进行的聚合。
本实验是以甲基丙烯酯甲酯（MMA ）进行本体聚合，生产有机玻璃棒。
甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰（BPO ）引发剂存在下进行如下聚合反应：用MMA 进行本体聚合时，为了解决散热、避免自动加速作用而引起的爆聚现象，以及单体转化为聚合物时由于比重不同而引起的体积收缩等问题，工业上或实验室目前多采用预聚－浇铸聚合的方法。
将本体聚合迅速进行到某种程度（转化率10%左右）做成单体中溶有聚合物的粘稠溶液（预聚）后，再将其注入相应的模具中，在低温下缓慢聚合使转化率达到93～95％，最后在100℃下高温聚合至反应完全，最后脱模制得有机玻璃。
三、实验仪器和试剂仪器：四口瓶，电动搅拌器，温度计，球形冷凝管，恒温水浴，试管等。
试剂：甲基丙烯酸甲酯(MMA)，过氧化二苯甲酰(BPO)四、实验步骤1.预聚合反应在装有搅拌器、冷凝管、温度计的250 ml 的四口瓶中加入溶有0.5 g BPO 的MMA 50 ml ，开动搅拌并升温至75~80℃，反应20~30分钟，观察粘度变化。
当物料呈蜜糖状时，用冷水浴骤然降温至40℃以下停止搅拌，将四口瓶中预聚nCH 2CH 3C COOCH 3CH 2CH 3C COOCH 3nBPO物灌入已备好的试管中。
2.聚合反应将上述试管放入水浴中，升温至60℃，保温1～2 h,待试管中基本无气泡产生，且聚合物基本变硬时，升温至100℃，保温1小时后，任其自然冷却到40℃以下，去除玻璃试管，即可得到光滑无色透明的有机玻璃棒。
五、实验记录六、思考题及实验结果讨论1. 本体聚合方法有什么特点？答：本体聚合是单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其它分散剂的条件下，由引发剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引发的聚合反应。
高分子化学实验 聚甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
实验名称聚甲基丙烯酸甲酯的本体聚合2013级高分子2班覃秋桦 1314171027林夏洁 1314171014一、实验目的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。
而本实验中，是将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。
采用本体聚合时，当反应到一定程度，粘度增大，大分子链自由基活性降低，阻碍了链自由基的相互结合，使链终止速率减慢，而小分子单体却依然可以与自由与链结合，链增长速率不会受到影响，从而导致自动加速效应，内部温度急剧上升，又继续加剧反应，如此循环，而粘度又屏蔽热量，使局部温度过高，严重影响聚合物性质，这是我们不想看到的。
本体聚合是指单体在少量引发剂下或者直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应，因此本体聚合具有产品纯度高、无需后处理等特点。
本体常常用于实验室研究，如聚合动力学的研究和竞聚率的测定等。
工业上多用于制造板材和型材，所用设备也比较简单。
本体聚合的优点是产品纯净，尤其是可以制得透明样品，其缺点是散热困难，易发生凝胶效应，工业上常采用分段聚合的方式。
甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃常常采用分段聚合方式，先在聚合釜内进行预聚合，后将聚合物浇注到制品型模内，再开始缓慢后聚合成型。
预聚合有几个好处，一是缩短聚合反应的诱导期并使“凝胶效应”提前到来，以便在灌模前移出较多的聚合热，以利于保证产品质量；二是可以减少聚合时的体积收缩，因MMA由单体变成聚合体体积要缩小20％-22％，通过预聚合可使收缩率小于12%，另外浆液粘度大，可减少灌模的渗透损失。
甲基丙烯酸甲酯本体聚合
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的1 了解本体聚合的特点，掌握本体聚合的实施方法2 熟悉有机玻璃的制备方法及工艺二、实验原理本体聚合是烯类单体在没有介质的情况下，单体本身在引发剂或催化剂等作用下进行的聚合，而自由基聚合可以通过本体聚合实现。
本体聚合的特点是产物纯净，尤其可以得到透明制品，所需设备简单。
甲基丙烯酸甲酯（MMA ）通过本体聚合方法可以制得有机玻璃。
聚甲基丙烯酸甲酯由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，其最突出的性能具有高度的透明性，其比重小，故制品比同体积无机玻璃制品轻巧得多。
同时又具有一定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工业的重要原料。
聚甲基丙烯酸甲酯表面光滑，在一定的弯曲限度内，光线可在其内部传导而不逸出，故外科手术中利用它把光线输送到口腔喉部作照明。
聚甲基丙烯酸甲酯的电性能优良，是很好的绝缘材料。
甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行如下聚合反应：由于甲基丙烯酸甲酯单体比重只有0.94g/cm3，而聚合物比重为1.17 g/cm3,故有较大的体积收缩。
三、仪器和试剂主要仪器设备：试管四颈瓶冷凝管恒温水浴搅拌器甲基丙烯酸甲酯（MMA ）,过氧化二苯甲酰（BPO）四、实验步骤1 预聚合装有搅拌器、冷凝管、温度计的250ml 的四口烧瓶中加入50ml 甲基丙烯酸甲酯MMA , 1g （占单体量0.2%）的过氧化苯甲酰BPO，开动搅拌并升温至75〜80C，反应20-30 分钟，注意引发剂是否全部分解完全，观察现象，看有无气泡产生。
体系稍有粘稠状时，换冷水浴冷却到40C左右停止搅拌。
将反应物倒入预先洗净烘干的小试管中。
2.聚合反应将试管放入水浴升温至60C，保温1-2h，待试管中基本无气泡产生，且聚合物基本变硬时，升温至100C，保温1h，待其自然冷却到40C以下，除去玻璃管，得到光滑无色透明的有机玻璃棒或有条件也可以这样做密圭寸试管口，移入40〜50°C烘箱中放置2〜3天。
甲基丙烯酸甲酯单体聚合实验报告
甲基丙烯酸甲酯单体聚合实验报告甲基丙烯酸甲酯单体聚合实验报告【实验目的】1 了解本体聚合的原理。
2 熟悉有机玻璃的植被方法。
3 进一步掌握引发剂的性质。
【实验药品及仪器】1甲基丙烯酸甲酯MMA 2 过氧化苯甲酰BPO 3 具塞锥形瓶 4 恒温水浴锅5 试管【实验装置】【实验原理】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本实验属于本体聚合。
甲基丙烯酸甲酯在BPO 引发下自由基聚合自由基聚合属于连锁反应一般有三个基元反应链引发链增长链终止反应。
链引发·M→RM· 链增长RM·M→RMM·RMMM·M→…→M· 链终止M·M·→MM死聚合物本实验采用本体聚合当反应到一定程度时粘度增大大分子链自由基活性降低阻碍了链自由基的相互结合使链终止速率减慢而小分子单体却依然可以自由与链结合链增长不会受影响从而导致自动加速效应内部温度急剧上升又继续反应如此循环粘度又屏蔽热量使局部温度过高严重影响聚合物的性质。
图1、为聚合反应的变化规律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以后聚合速率显著增加出现自动加速效应。
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8090℃时引发剂的半衰期适当以适应在较低温度下聚合。
聚合配方中引发剂的含量应视制备的模具厚度规定一般情况下聚合配方中引发剂的含量应视制备的模具厚度而定一般情况如下厚度mm 1-15 2-3 4-6 8-12 14-25 30-45 偶氮二异丁腈006 006 006 0025 。
甲基丙烯酸甲酯单体聚合实验报告
甲基丙烯酸甲酯单体聚合实验报告甲基丙烯酸甲酯单体聚合实验报告【实验目的】1 了解本体聚合的原理。
2 熟悉有机玻璃的植被方法。
3 进一步掌握引发剂的性质。
【实验药品及仪器】1甲基丙烯酸甲酯MMA 2 过氧化苯甲酰BPO 3 具塞锥形瓶 4 恒温水浴锅5 试管【实验装置】【实验原理】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本实验属于本体聚合。
甲基丙烯酸甲酯在BPO 引发下自由基聚合自由基聚合属于连锁反应一般有三个基元反应链引发链增长链终止反应。
链引发·M→RM· 链增长RM·M→RMM·RMMM·M→…→M· 链终止M·M·→MM死聚合物本实验采用本体聚合当反应到一定程度时粘度增大大分子链自由基活性降低阻碍了链自由基的相互结合使链终止速率减慢而小分子单体却依然可以自由与链结合链增长不会受影响从而导致自动加速效应内部温度急剧上升又继续反应如此循环粘度又屏蔽热量使局部温度过高严重影响聚合物的性质。
图1、为聚合反应的变化规律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以后聚合速率显著增加出现自动加速效应。
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8090℃时引发剂的半衰期适当以适应在较低温度下聚合。
聚合配方中引发剂的含量应视制备的模具厚度规定一般情况下聚合配方中引发剂的含量应视制备的模具厚度而定一般情况如下厚度mm 1-15 2-3 4-6 8-12 14-25 30-45 偶氮二异丁腈006 006 006 0025 。
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合及成型
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合及成型一、实验目的1、了解本体聚合的原理。
2、熟悉型材有机玻璃的制备方法。
二、实验原理聚甲基丙烯酸甲酯具有优良的光学性能、密度小、机械性能好、耐候性好。
在航空、光学仪器、电器工业、日用品等方面又有广泛的用途。
为保证光学性能，聚甲基丙烯酸甲酯多采用本体聚合法合成。
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合是按自由基聚合反应历程进行的，其活性中心为自由基。
反应包括链引发、链增长和链终止，当体系中含有链转移剂时，还可发生链转移发应。
本体聚合是不加其他介质，只有单体本身在引发剂或催化剂、热、光作用下进行的聚合，又称块状聚合。
本体聚合具有合成工序简单，可直接形成制品且产物纯度高的优点。
本体聚合的不足是随聚合的进行，转化率提高，体系黏度增大，聚合热难以散出，同时长链自由基末端被包裹，扩散困难，自由基双基终止速率大大降低，致使聚合速率急剧增大而出现自动加速现象，短时间内产生更多的热量，从而引起相对分子质量分布不均，影响产品性能，更为严重的则引起爆聚。
因此甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一般采用三段法聚合，而且反应速率的测定只能在低转化率下完成。
三、主要试剂和仪器1.主要试剂名称试剂规格用量单体甲基丙烯酸甲酯精制30g引发剂偶氮二异丁腈AR 0.02g2、主要仪器100mL三口瓶，冷凝管，试管，恒温水浴，0～100℃温度计，玻璃板（两块），橡皮条。
四、实验步骤预聚体的制备1、取0.02g偶氮二异丁腈、30g甲基丙烯酸甲酯混合均匀，投入到100mL装有冷凝管、温度计和毛细管的磨口三口瓶中，搅拌、通冷凝水。
2、水浴加热，升温至75～80℃，反应20min后取样。
注意观察聚合体系的黏度，当体系具有一定黏度（预聚物转化率约7%～10%）时，则停止加热，并将聚合液冷却至50℃左右。
有机玻璃薄棒的成型1、将试管洗净、烘干，把预聚体加入至试管的2/3，把试管放入试管架中，在60～65℃水浴中恒温反应2h。
2、将试管架放入烘箱中，升温至95～100℃保持1h，即得到一根透明光洁的有机玻璃棒。
实验一甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
实验一 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合一、实验目的1、用本体聚合的方法制备有机玻璃（PMMA ），了解聚合原理和特点，特别是了解温度对产品性能的影响。
2、掌握有机玻璃制备技术，要求制备品无气泡、无损缺、透明光洁。
二、实验原理聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ）俗称有机玻璃，因它具有优良的光学性能，比重小，在低温下仍能保持其独特的物理性能而广泛的应用于建材、民用制品，尤其是航空工业上。
因此它是较重要的合成材料之一。
甲基丙烯酸甲酯单体既可进行自由基聚合，又可进行阴离子聚合。
本实验是过氧化二苯甲酰为引发剂进行自由基聚合。
应用MMA 本体聚合的引发剂主要是偶氮类与过氧化物类油溶性引发剂。
以过氧化二苯甲酰（BPO ）引发聚合反应为例：1、引发剂分解2、引发3、增长4、终止a 、偶合终止b 、歧化终止（甲基丙烯酸甲酯在60℃以上时聚合以歧化终止为主）由以上反应历程可知，所用过氧化物在加热时产生自由基，它们参与组成聚合物。
由此，称所用过氧化物为“引发剂”而不是催化剂。
聚合反应是一个连锁反应，反应速度较快，随着聚合产物增加出现自动加速现象，并且甲基丙烯酸甲酯并不是聚合物的良溶剂，长链自由基有一定程度的卷曲，自动加速效应更加明显，因为引发是通过小分子的单分子分解发生的，而生长只需要单体移动到生长链的末端，所有这两个过程的速率在聚合初期不特别依赖于相应反应物在介质中扩散的能力。
另一方面，双分子终止需要在粘度增加到一定程度后，终止速率将为扩散速率所控制，而引发和生长速率仍不受影响。
这种在速率上的不连续性突然破坏了连锁反应的稳定状态；终止的链数将少于开始生长的链数，导致聚合速率与放热速率随反应进行反而增加。
这种由于聚合物浓度增加、粘度增加而产生的效应称之为特罗姆斯多沃-诺里什（Trommsdorff-Norrish）即自动加速效应。
由于粘度增加，散热困难，有时会产生激烈的爆炸。
本体聚合又称块状聚合，它是在没有任何介质存在下，单体本身在微量引发剂下聚合或者直接用热与光、辐射线照射引发聚合。
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
本体聚合的优点: 本体聚合的优点 (1) 由于聚合体系中的其他添加物少（除引发剂外，有时会加 由于聚合体系中的其他添加物少（除引发剂外， 入少量必要的链转移剂、颜料、增塑剂、防老剂等），因而所得聚 入少量必要的链转移剂、颜料、增塑剂、防老剂等），因而所得聚 ）， 合产物纯度高，特别适合于制备对透明性和电性能要求高的产品。 合产物纯度高，特别适合于制备对透明性和电性能要求高的产品。 (2) 反应设备是最简单。 反应设备是最简单。 本体聚合的缺点: 本体聚合的缺点: 聚合反应却是最难控制的， 聚合反应却是最难控制的，这是由于本体聚合不加分散介 聚合反应到一定阶段后，体系粘度大， 质， 聚合反应到一定阶段后，体系粘度大，易产生自动加速现 象，聚合反应热也难以导出，因而反应温度难控制，易局部过 聚合反应热也难以导出，因而反应温度难控制， 热，导致反应不均匀，使产物分子量分布变宽。这在一定程度上 导致反应不均匀，使产物分子量分布变宽。 限制了本体聚合在工业上的应用。 限制了本体聚合在工业上的应用。 解决方法：严格控制反应温度，并使反应热及时排除。 解决方法：严格控制反应温度，并使反应热及时排除。
反应原理： 反应原理：
主要药品与仪器
甲基丙烯酸甲酯（ 分析纯已精制) 甲基丙烯酸甲酯（MMA）(分析纯已精制 ） 分析纯已精制 过氧化苯甲酰（ 分析纯) 过氧化苯甲酰（BPO）(分析纯 ） 分析纯 分析天平 恒温水浴 移液管 试管 10 mL ~10mg 1个 个 1套 套 1个 个 5支 支
ห้องสมุดไป่ตู้验步骤
思考题
进行本体聚合时，为什么要严格控制不同阶段的反应温度？ 进行本体聚合时，为什么要严格控制不同阶段的反应温度？
实验一 甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
实验目的 1.认识并了解本体聚合及其反应原理。 认识并了解本体聚合及其反应原理。 认识并了解本体聚合及其反应原理 2.了解反应速度与引发剂用量及反应温度的关系。 了解反应速度与引发剂用量及反应温度的关系。 了解反应速度与引发剂用量及反应温度的关系 基本原理 本体聚合: 本体聚合:单体本身在不加溶剂及其他分散介质 的情况下，由微量引发剂或光、 的情况下，由微量引发剂或光、热、辐 射能等引发进行的聚合反应。 射能等引发进行的聚合反应。
实验1 甲基丙烯酸甲酯本体聚合 一、实验目的 1通过实验了解本体聚合
实验1 甲基丙烯酸甲酯本体聚合一、实验目的1.通过实验了解本体聚合的基本原理和特点，并着重了解聚合温度对产品质量的影响。
2.掌握有机玻璃制造的操作技术。
二、实验原理本体聚合又称为块状聚合，它是在没有任何介质的情况下，单体本身在微量引发剂的引发下聚合，或者直接在热、光、辐射线的照射下引发聚合。
本体聚合的优点是: 生产过程比较简单，聚合物不需要后处理，可直接聚合成各种规格的板、棒、管制品，所需的辅助材料少，产品比较纯净。
但是，由于聚合反应是一个链锁反应，反应速度较快，在反应某一阶段出现自动加速现象，反应放热比较集中；又因为体系粘度较大，传热效率很低，所以大量热不易排出，因而易造成局部过热，使产品变黄，出现气泡，而影响产品质量和性能，甚至会引起单体沸腾爆聚，使聚合失败。
因此，本体聚合中严格控制不同阶段的反应温度，及时排出聚合热，乃是聚合成功的关键问题。
当本体聚合至一定阶段后，体系粘度大大增加，这时大分子活性链移动困难，但单体分子的扩散并不受多大的影响，因此，链引发、链增长仍然照样进行，而链终止反应则因为粘度大而受到很大的抑制。
这样，在聚合体系中活性链总浓度就不断增加，结果必然使聚合反应速度加快。
又因为链终止速度减慢，活性链寿命延长，所以产物的相对分子质量也随之增加。
这种反应速度加快，产物相对分子质量增加的现象称为自动加速现象(或称凝胶效应)。
反应后期，单体浓度降低，体系粘度进一步增加，单体和大分子活性链的移动都很困难，因而反应速度减慢，产物的相对分子质量也降低。
由于这种原因，聚合产物的相对分子质量不均一性(相对分子质量分布宽)就更为突出，这是本体聚合本身的特点所造成的。
对于不同的单体来讲，由于其聚合热不同、大分子活性链在聚合体系中的状态(伸展或卷曲)的不同；凝胶效应出现的早晚不同、其程度也不同。
并不是所有单体都能选用本体聚合的实施方法，对于聚合热值过大的单体，由于热量排出更为困难，就不易采用本体聚合，一般选用聚合热适中的单体，以便于生产操作的控制。
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实验1 甲基丙烯酸甲酯本体聚合
一、实验目的
1.通过实验了解本体聚合的基本原理和特点，并着重了解聚合温度对产品质量的影响。
2.掌握有机玻璃制造的操作技术。
二、实验原理
本体聚合又称为块状聚合，它是在没有任何介质的情况下，单体本身在微量引发剂的引发下聚合，或者直接在热、光、辐射线的照射下引发聚合。
本体聚合的优点是: 生产过程比较简单，聚合物不需要后处理，可直接聚合成各种规格的板、棒、管制品，所需的辅助材料少，产品比较纯净。
但是，由于聚合反应是一个链锁反应，反应速度较快，在反应某一阶段出现自动加速现象，反应放热比较集中；又因为体系粘度较大，传热效率很低，所以大量热不易排出，因而易造成局部过热，使产品变黄，出现气泡，而影响产品质量和性能，甚至会引起单体沸腾爆聚，使聚合失败。
因此，本体聚合中严格控制不同阶段的反应温度，及时排出聚合热，乃是聚合成功的关键问题。
当本体聚合至一定阶段后，体系粘度大大增加，这时大分子活性链移动困难，但单体分子的扩散并不受多大的影响，因此，链引发、链增长仍然照样进行，而链终止反应则因为粘度大而受到很大的抑制。
这样，在聚合体系中活性链总浓度就不断增加，结果必然使聚合反应速度加快。
又因为链终止速度减慢，活性链寿命延长，所以产物的相对分子质量也随之增加。
这种反应速度加快，产物相对分子质量增加的现象称为自动加速现象(或称凝胶效应)。
反应后期，单体浓度降低，体系粘度进一步增加，单体和大分子活性链的移动都很困难，因而反应速度减慢，产物的相对分子质量也降低。
由于这种原因，聚合产物的相对分子质量不均一性(相对分子质量分布宽)就更为突出，这是本体聚合本身的特点所造成的。
对于不同的单体来讲，由于其聚合热不同、大分子活性链在聚合体系中的状态(伸展或卷曲)的不同；凝胶效应出现的早晚不同、其程度也不同。
并不是所有单体都能选用本体聚合的实施方法，对于聚合热值过大的单体，由于热量排出更为困难，就不易采用本体聚合，一般选用聚合热适中的单体，以便于生产操作的控制。
甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的聚合热分别为56.5 kJ/mol和69.9 kJ/mol，它们的聚合热是比较适中的，工业上已有大规模的生产。
大分子活性链在聚合体系中的状态，是影响自动加速现象出现早晚的重要因素，比如，在聚合温度50 ℃时，甲基丙烯酸甲酯聚合出现自动加速现象时的转化率为10%~15%，而苯乙烯在转化率为30%以上时，才出现自动加速现象。
这是因为甲基丙烯酸甲酯对它的聚合物或大分子活性链的溶解性能不太好，大分子在其中呈卷曲状态，而苯乙烯对它的聚合物或大分子活性链溶解性能要好些，大分子在其中呈比较伸展的状态。
以卷曲状态存在的大分子活性链，其链端易包在活性链的线团内，这样活性链链端被屏蔽起来，使链终止反应受到阻碍，因而其自动加速现象出现的就早些。
由于本体聚合有上述特点，在反应配方及工艺选择上必然是引发剂浓度和反应温度较低，反应速度比其他聚合方法为低，反应条件有时随不同阶段而异，操作控制严格，这样才能得到合格的制品。
三、实验仪器和试剂
试管，平板玻璃（5cm×10cm），弹簧夹，250mL锥形瓶，玻璃纸、牛皮纸
甲基丙烯酸甲酯（已精制），过氧化二苯甲酰(用重结晶法已精制)
四、实验步骤
Ⅰ.甲基丙烯酸甲酯本体聚合
1. 取5支10 mL试管，预先用洗液、自来水和去离子水(或蒸馏水)依次洗干净、烘干备用。
2. 在每支试管中分别加入引发剂，其用量分别为单体质量的0%、0.1%、0.5%、1%、3%。
然后分别加入2 g新蒸馏的甲基丙烯酸甲酯，待引发剂完全溶解后，用包锡纸的软木塞盖上，静止在70 ℃的烘箱中，观察聚合情况，记录所得结果，并进行分析讨论。
Ⅱ.甲基丙烯酸甲酯铸塑本体聚合
1. 将同样大小的两片平板玻璃，洗净烘干，在四角放上垫块，然后将四边对齐，四周用玻璃纸和牛皮纸封严(可糊二层，一定要封得严密，否则物料会漏出)，但要在一边留一个小口，以便灌料，然后将模具放于70~80 ℃的烘箱中烘干。
2. 在洁净的250 mL锥形瓶中称取单体质量的0.1%的过氧化苯甲酰，然后加入30mL 的甲基丙烯酸甲酯单体，用包锡纸的软木塞盖上瓶口(软木塞上打两个孔，其一插上温度计，另一插上一支毛细管)摇匀后，在90~95 ℃的锅式电炉中进行预聚，在预聚过程中仔细观察体系粘度的变化，当体系粘度稍大于甘油粘度时，立即取出放入冷水中冷却，停止聚合反应。
预聚合时间约需20 min左右。
3. 将以上制好的预聚物，通过小玻璃漏斗，小心地由开口处灌入模中(不要灌得太满，以免外溢)。
4. 将灌好预聚物的模具，放于烘箱中，按表3-1中规定的工艺条件聚合。
5. 将模具由烘箱中取出在空气中冷却，然后将模具放在冷水中浸泡，用小刀刮去封纸，取下玻璃片，即得到光滑无色透明的有机玻璃。
五、思考题及实验结果讨论
1. 本体聚合与其他各种聚合方法比较，有什么特点?
2. 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?
3. 在本体聚合反应过程中，为什么必须严格控制不同阶段的反应温度?
4. 凝胶效应进行完毕后，提高反应温度的目的何在?
参考文献
1. 潘祖仁编.高分子化学.北京:化学工业出版社，2003
2. 珊瑚化工厂编.有机玻璃(及其同类聚合物).北京:化学工业出版社，1971
3. 王久芬编.高分子化学实验.北京:兵器工业出版社，1998
附表聚合工艺条件。