PMMA制备实验.ppt

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. 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。 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。 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 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。 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 五 流程图 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。 六 具体步骤 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 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. 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