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 3

n

BPO

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。

特点：产品纯净，电性能好，可直接进行浇铸成型；生产设备利用率高，操作简单，不需要复杂的分离、提纯操作。但热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大。

（优点：生产工艺简单，流程短，使用生产设备少，投资较少；反应器有效反应容积大，生产能力大，易于连续化，生产成本低。

缺点：热效应相对较大，自动加速效应造成产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大。由于体系粘度随聚合不断增加，混合和传热困难；在自由基聚合情况下，有时还会出现聚合速率自动加速现象，如果控制不当，将引起爆聚；产物分子量分布宽，未反应的单体难以除尽，制品机械性能变差等。）

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？

答：因为聚合反应是放热反应，制成具有一定粘度的预聚物可以避免因为聚合热累积，反应物温度升高，造成局部过热，导致聚合物裂解或收缩不均匀，产生皱褶或裂纹等不良现象。

在实际制作有机玻璃的时候，需要排除聚合热，常用的方法有：预聚成浆法或分步聚合法。

3. 如果最后产物出现气泡，试分析致成原因？

答：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，产生气泡或空心。（聚合热未经有效排除）4. 凝胶效应进行完毕后，提高反应温度的目的何在？（因为反应活性不变，但流动性下降）

答：因为预聚后，为了防止在高温下聚合，出现爆聚的现象，故在较低温度下进行预聚合，但这样的聚合是不能进行完全的，还有部分单体未能反应，因此，需要在较高温度下，提高预聚物的高分子链的流动性，再次反应一段时间，使聚合反应趋于完全。