甲基丙烯酸甲酯的本体聚合(有机玻璃板的制备)

化学化工学院材料化学专业实验报告

实验名称：甲基丙烯酸甲酯的本体聚合（有机玻璃板的制备）

年级：日期：2011/10/19

姓名：学号：同组人：

一、预习部分

1.甲基丙烯酸甲酯的性质：甲基丙烯酸甲酯，无色液体，易挥发，易燃。熔点为-48℃，沸点100-101℃，24℃（4.3kPa），相对密度0.9440（20/4℃），折射率1.4142，闪点（开杯）10℃，蒸气压（25.5℃）5.33kPa。溶于乙醇、乙醚、丙酮等多种有机溶剂，微溶于乙二醇和水。在光、热、电离辐射和催化剂存在下易聚合。

2.有机玻璃的性质及应用：有机玻璃的化学名称叫聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸酯聚合成的高分子化合物。

有机玻璃

有机玻璃应用广泛，不仅在商业、轻工、建筑、化工等方面。而且有机玻璃制作，在广告装潢、沙盘模型上应用十分广泛，如：标牌，广告牌，灯箱的面板和中英字母面板。选材要取决于造型设计，什么样的造型，用什么样的有机玻璃、色彩、品种都要反复测试，使之达到最佳效果。有了好的造型设计，还要靠精心的加工制作，才能成为一件优美的工艺品。

3.有机玻璃的分类：可分四种。

有色透明有机玻璃：俗称彩板。透光柔和，用它制成的灯箱、工艺品，使人感到舒适大方。有色的有机

吊灯

玻璃分：透明有色、半透明有色，不透明有色三种。磁有机玻璃光泽不如珠光有机玻璃鲜艳，质脆、易断、适于制作表盘、盒、医疗器械和人物、动物的造型材料。透明有机玻璃：透明度高，宜制灯具。用它制成的吊灯、玲珑剔透、晶莹澄澈。半透明有机玻璃类似磨砂

玻璃，反光柔和，用它制成的工艺品，使人感到舒适大方。无色透明有机吊灯，玲珑剔透，晶莹澄澈。

珠光有机玻璃：是在一般有机玻璃加入珠光粉或荧光粉著成。这类有机玻璃色泽鲜艳，表面光洁度高，外形式经模具热压后，即使磨平抛光，仍保持模压花纹，形成独物的艺术效果。用它可制作人物、动物造型，商标、装饰品及宣传展览材料。压花有机玻璃：分透明、半透明无色，质脆，易断，适于制作。

4.有机玻璃的特性：①高度透明性。有机玻璃是目前最优良的高分子透明材料，透光率达到92%，比玻璃的透光度高。称为人造小太阳的太阳灯的灯管是石英做的，这是因为石英能完全透过紫外线。普通玻璃只能透过0.6%的紫外线，但有机玻璃却能透过73%。

②机械强度高。有机玻璃的相对分子质量大约为200万，是长链的高分子化合物，而且形成分子的链很柔软，因此，有机玻璃的强度比较高，抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7-18倍。有一种经过加热和拉伸处理过的有机玻璃，其中的分子链段排列得非常有次序，使材料的韧性有显著提高。用钉子钉进这种有机玻璃，即使钉子穿透了，有机玻璃上也不产生裂纹。这种有机玻璃被子弹击穿后同样不会破成碎片。因此，拉伸处理的有机玻璃可用作防弹玻璃，也用作军用飞机上的座舱盖。

③重量轻。有机玻璃的密度为1.18g/cm³，同样大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金属铝（属于轻金属）的43%。

④易于加工。有机玻璃不但能用车床进行切削，钻床进行钻孔，而且能用丙酮、氯仿等粘结成各种形状的器具，也能用吹塑、注射、挤出等塑料成型的方法加工成大到飞机座舱盖，小到假牙和牙托等形形色色的制品。

5.有机玻璃的用途：有机玻璃具有以上优良性能，使它的用途极为广泛。除了在飞机上用作座舱盖、风挡和弦窗外，也用作吉普车的风挡和车窗、大型建筑的天窗（可以防破碎）、电视和雷达的屏幕、仪器和设备的防护罩、电讯仪表的外壳、望远镜和照相机上的光学镜片。用有机玻璃制造的日用品琳琅满目，如用珠光有机玻璃制成的纽扣，各种玩具、灯具也都因为有了彩色有机玻璃的装饰作用，而显得格外的美观。

有机玻璃在医学上还有一个绝妙的用处，那就是制造人工角膜。如果人眼的透明角膜长满了不透明的物质，光线就不能进入眼内。这就是全角膜白斑病引起的失明，而且这种病无法用药物治疗。

于是，医学家设想用人工角膜代替长满白斑的角膜。所谓人工角膜，就是用一种透明的物质做成一个直径只有几毫米的镜柱，然后在人眼的角膜上钻一个小孔，把镜柱固定在角膜上，光线通过镜柱进入眼内，人眼就能重见光明。早在1771年，就有眼科医生用光学玻璃做成镜柱，植入角膜，但并未获得成功。后来，用水晶代替光学玻璃，也只用了半年就失效了。在第二次世界大战中，有些飞机失事时，飞机上用有机玻璃做的座舱盖被炸，飞行员的眼睛里嵌入了有机玻璃碎片。经过了许多年以后，虽然这些碎片并未被取出，但也未进一步引起人眼发生炎症或其他不良反应。这件偶然发生的事说明有机玻璃和人体组织有良好的相容性。同时也启发了眼科医生，可以用有机玻璃制造人工角膜，它的透光性好，化学性质稳定，对人体无毒，容易加工成所需形状，能与人眼长期相容。现在，用有机玻璃做的人工角膜已经普遍用于临床。

6.有机玻璃与其它玻璃的不同：有机玻璃与普通玻璃看来像是一家人，事实上它们是完全不相同的两家。普通玻璃的“父亲”是硅酸盐，但有机玻璃的“父母”却是丙酮、甲醇、硫酸以及氰化氢。有机玻璃的真名字叫做聚甲基丙烯酸甲酯。这个名字念起来相当别扭，因为它是人工合成的一种高分子聚合物，因此人们笼统地把它叫做有机玻璃。

有机玻璃

有机玻璃性格一般比普通玻璃倔强得多。它的密度尽管比普通玻璃小一半，但不像玻璃那样容易破碎。它的透明度十分好，晶莹剔透，并且具有很好的热塑性，把它加热，就能任意把它塑成玻璃棒、玻璃管或玻璃板，正由于它有惹人喜爱的外貌以及性格，所以它的用途很广。喷气式飞机在云端高速飞行时，经常会遇到剧烈的振动以及温度的突变和气流的压力等特别情况，这对飞机座舱的窗玻璃就是严峻的考验。谁可以经受这种考验呢?有机玻璃。假如是战斗机，在追击敌人时，有机玻璃被子弹打中，它也不会整块破裂，而只穿一小孔，这样就不会再发生类似玻璃碎片伤人的事故。普通玻璃的厚度超过15厘米，就会变成翠绿一片，并且隔着玻璃没法看清东西。有机玻璃隔着1米厚，还可以清晰地看清对面的东西。因为它的透光性能相当好，再加上紫外线也可以穿透，所以常用来制造光学仪器。有机玻璃另外有一个令人惊异的性能，一条弯曲的有机玻璃棒，只要弯度小于48度，光线就可以沿着它，像水通过水管一样投射过来。光线可以走弯路，多么有趣!利用这个绝技，它就变成了制造外科传光玻璃仪器的珍品。因此，医生在手术室动手术的时候，就不用担心看不清楚了。有机玻璃既轻巧，又坚韧，化学性又相当稳定，受热而且有可塑性，因此它的用途十分广泛。假如在有机玻璃的原料中适当加一些染料，就能根据人们的需要制成红的、绿的以及紫的……五光十色的彩色有机玻璃了。

二．实验部分：

1．实验目的：

.了解甲基丙烯酸甲酯的自由基聚合原理，掌握本体聚合的方法；

.熟悉有机玻璃的制备及成型方法。

2.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