甲基丙烯酸甲酯的聚合
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。
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯是一种热塑性塑料，性质很稳定，并且具有很好的透明性（透光能力可达90%以上），被称为有机玻璃。
它容易模塑加工，所以应用很广。
其最大的缺点就是耐磨性较差。
一、实验目的1．了解加聚反应及本体聚合的方法及特点。
2．了解并掌握本实验中单体的预聚、灌浆、成型聚合操作。
二、实验原理单体的预聚也称为制浆。
即首先制成具有一定粘度的液体（低聚合度的高分子），其目的主要是为了缩短聚合时间，减小成型过程中模的收缩程度（因从单体转化为聚合物密度增大，体积有明显收缩，对甲基丙烯酸甲酯来说收缩程度达20%左右）。
制浆常用两种方法：其一是将一定分子量（一般10-20万）的聚甲基丙烯酸甲酯经加热溶于其单体中，成为一定粘度的浆液，一般含4-8%的聚合物；其二是在单体中加入引发剂后在水浴（85-90℃）上加热使其引发聚合。
当达到一定粘度时，迅速冷却，然后成型。
三、仪器与试剂新蒸甲基丙烯酸甲酯，过氧化苯甲酰，50mL锥形瓶，球形冷凝管，试管，恒温槽。
四、实验步骤在50毫升的锥形瓶中加入15毫升（14.1克）新蒸的甲基丙烯酸甲酯及精确称量的14毫克过氧化苯甲酰，接上一回流冷凝管，在85-90℃水浴中加热予聚。
在予聚过程中要不断振摇锥形瓶。
经过15-20分钟，当粘度达到甘油粘度的两倍左右时，置于冷水中迅速冷却，终止聚合反应。
将以上制得的予聚物小心灌入一试管中，在恒温槽中按如下条件进行成型聚合。
50℃保持3小时后至35-40℃至凝胶化完毕（约20小时左右）。
然后逐步升温，经3小时后升至105℃保持3小时后，逐步升温，在3小时内降至40℃，即完成聚合。
将试管取出冷至室温，或用冷水冷却，即得到一段透明的有机玻璃。
观察其表面—是否光滑，透明度，颜色及有无气泡。
五、思考题1. 写出由丙酮为主要原料制聚甲基丙烯酸甲酯的各步反应式。
2.简述本体聚合的特点及控制方法。
3．讨论出现自动加速现象的原因。
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17 g/cm［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（BP0）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BP0,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。
甲基丙烯酸甲酯通过本体聚合
.了解本体聚合的原理、特点和实施方法。
2.熟悉利用甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃的方法，了解其工艺过程。
二．基本概念1.本体聚合――单体仅在少量的引发剂存在下进行的聚合反应，或直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应。
2.引发剂――易分解产生自由基并使单体聚合的化合物。
3.凝胶效应――按动力学方程，在反应初期以后，体系引发剂浓度下降，单体浓度下降，聚合总速率本应该下降，但是在反应过程总没有下降，反而上升的现象成为自加速现象。
其出现的主要是体系粘度增加所引起的，故又称为凝胶效应。
三.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，为无定形固体，其最突出的性能是具有高度的透明性，比重小，故其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，表面光滑，电性能优良。
甲基丙烯酸甲酯在引发剂的作用下，发生本体聚合反应，生成聚甲基丙烯酸甲酯：四．实验仪器与药品甲基丙烯酸甲酯过氧化苯甲酰试管三颈瓶冷凝管恒温水浴机械搅拌器五．实验步骤1.预聚物的制备准确称取0.05g过氧化苯甲酰、50g(60ml)甲基丙烯酸甲酯，混合均匀，投入到100mL、配有冷凝管的磨口三颈瓶中，开启冷却水，采用水浴恒温，开动搅拌，升温至75-80℃进行聚合反应，注意体系粘度和体积的变化，30min后取样，若预聚物具有一定粘度，则移去热源，冷却至50℃左右。
2.聚合物的成型取1.5×15cm试管若干支，分别进行灌注，灌注高度一般为5-7cm，（灌注过多，压力太大，有可能使气泡不易逸出，留在聚合物内。
）然后静置数天，直至试管内物料变得坚硬。
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。
六．分析与思考1.自加速效应是怎样产生的？对聚合反应有那些影响？2.制备有机玻璃，各阶段的温度应怎么控制，为什么？醋酸乙烯酯的乳液聚合一．实验目的1.了解乳液聚合的基本原理和特点；2.掌握乳液聚合的试验技术。
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
聚合热 56.5 kJ/mol 69.9 kJ/mol
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。
缺点： 1、由于聚合反应是一个连锁反应，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； 2、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。 本体聚合成功的关键问题： 严格控制不同阶段的反应温度，及时排出聚合热。
自动加速效应 又称凝胶化效应。在自由基聚合反应中，由于聚合体 系黏度增大而使活性链自由基之间碰撞机会减少，难 于发生双基终止，导致自由基浓度增加，此时单体仍 然能够与活性链发生链增长反应，从而使聚合速率自 动加快的现象。
3、聚合成型
将试管封口，放入50℃烘箱中聚合24小时，然后在100 ℃保温 1小时，使反应趋于完全。
4、脱模
敲碎试管，得到试管形状的有机玻璃。
六、思考题
1、自动加速效应是怎样产生的？对聚合反应有哪 些影响？ 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?
甲基丙烯酸甲酯聚合反应方程式为
甲基丙烯酸甲酯聚合反应方程式为甲基丙烯酸甲酯中含有碳碳双键，可以发生加聚反应，化学方程式为：
聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA，又称做亚克力、有机玻璃，具有高透明度，易于机械加工等优点，是经常使用的玻璃替代材料。
在有氧的情况下，PMMA在458°C开始燃烧，燃烧后生成二氧化碳、水、一氧化碳及包括甲醛在内的一些低分子化合物。
扩展资料
亚克力的应用
1、建筑应用：橱窗、隔音门窗、采光罩、电话亭等。
2、广告应用：灯箱、招牌、指示牌、展架等。
3、交通应用：火车、汽车等车辆门窗等。
4、医学应用：婴儿保育箱、各种手术医疗器具民用品：卫浴设施、工艺品、化妆品、支架、水族箱等。
5、工业应用：仪器表面板及护盖等。
6、照明应用：日光灯、吊灯、街灯罩等。
甲基丙烯酸甲酯聚合条件
甲基丙烯酸甲酯聚合条件
甲基丙烯酸甲酯是一种重要的单体，被广泛用于聚合反应中。
聚合是指将小分子化合物通过化学反应连接成大分子化合物的过程。
甲基丙烯酸甲酯聚合条件是指在聚合反应中所需要的温度、压力、催化剂和溶剂等条件。
聚合反应需要一定的温度。
温度对聚合反应的速率和产物的性质有很大的影响。
一般而言，甲基丙烯酸甲酯聚合反应的温度在室温到100摄氏度之间。
温度过高会导致聚合反应过快，产物质量不稳定；温度过低则会使聚合反应速率过慢。
聚合反应需要一定的压力。
压力可以影响反应物的活性和扩散速率。
一般而言，甲基丙烯酸甲酯聚合反应的压力在常压到几个大气压之间。
压力过高会导致反应物难以扩散，反应速率减慢；压力过低则会导致反应物活性降低，反应速率也会减慢。
聚合反应还需要一定的催化剂。
催化剂可以提高反应速率，降低反应活化能。
对于甲基丙烯酸甲酯聚合反应而言，常用的催化剂有过氧化苯甲酰、过氧化二异丙基苯和过硫酸铵等。
催化剂的选择要根据具体的反应条件和要求来确定。
溶剂也是甲基丙烯酸甲酯聚合反应中的重要条件之一。
溶剂可以提供反应物的扩散介质，调节反应物的活性。
常用的溶剂有甲苯、二甲基甲酰胺和乙酰丙酮等。
溶剂的选择要考虑反应物的溶解度和反
应条件的要求。
甲基丙烯酸甲酯聚合条件包括温度、压力、催化剂和溶剂等。
在实际应用中，需要根据具体的反应要求和条件来确定最佳的聚合条件。
通过合理调节这些条件，可以实现甲基丙烯酸甲酯的高效聚合反应，得到所需的聚合物产物。
实验二--甲基丙烯酸甲酯的本体聚合
实验二--甲基丙烯酸甲酯的本体聚合甲基丙烯酸甲酯（Methyl methacrylate，缩写为MMA）是一种重要的有机化合物，具有优异的物理化学性质，在工业上应用广泛，例如制备高透明度的有机玻璃、聚合物分散剂、涂料和增塑剂等。
MMA的聚合过程中涉及到单体分子之间的化学键的断裂和形成，以及活性自由基的产生、转移和相互作用等复杂的过程，因此MMA的聚合机理和过程研究非常重要。
MMA的聚合通常有两种方法：一种是自由基聚合法，另一种是离子聚合法。
其中，自由基聚合法是目前应用最广泛的方法，本实验即采用自由基聚合法来合成MMA的高分子。
自由基聚合法是指利用引发剂引发单体的的自由基反应，使得单体分子在空气中逐渐聚合形成高分子。
大多数自由基聚合反应都需要一定的引发能量，如光，热，化学活性氧和单质等。
本实验采用的引发剂是过氧化苯甲酰（BPO），反应在70℃的无氧条件下进行。
实验前准备工作1）实验仪器、材料和试剂：宽口烧瓶、温控磁力搅拌器、分液漏斗、滴定管、试管、取样管、pH计、玻璃棒、过滤器、MMA单体、过氧化苯甲酰（BPO）、液态乙苯、硬化剂、苯甲醇、75％的硫酸、双乙酰丙烯酸二甲酯（DMAA）。
2）预先制备的溶液：MMA单体、液态乙苯、苯甲醇、75％的硫酸、硬化剂。
3）实验环境：空气中温度为25℃，相对湿度为50％。
实验步骤1）将宽口烧瓶置于温控磁力搅拌器上，加入过氧化苯甲酰（BPO）0.5g和苯3ml，然后用液态乙苯使刻度线到达250ml。
将烧瓶装载到水浴中，加温至70℃，同时保持搅拌。
2）制备MMA单体溶液：将MMA单体80g放置在分液漏斗中，加入30ml的苯甲醇，用玻璃棒搅拌均匀。
在加入细小的MMA单体量之前，确保储存瓶口密封，以避免氧气的入侵。
逐渐将MMA单体加入烧瓶中，注意单体加入速度要缓慢和均匀，同时加热水浴中的烧瓶，反应液体开始变浓稠。
3）在加入MMA单体以后，反应物的颜色发生变化。
通常，颜色的变化是从无色到淡黄色，说明聚合反应已经开始。
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甲基丙烯酸甲酯本体聚合的工艺过程
生产原理：
本体聚合是指单体仅在少量引发剂存在下进行的聚合反应，或者直接加热，光和辐射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，而单体分子的扩散收到的影响不大。
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，结果使得聚合反应的速度增加，聚合物分子变大，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的加速进行而失去控制，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得无瑕疵型材的关键。
聚甲基丙烯酸甲酯为无定形聚合物，具有高度的透明性，因此成为有机玻璃。
聚甲基丙烯酸甲酯具有较好的耐冲击强度于良好的低温性能，是航空工业和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到而不逸出，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。
可以是甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯等单体共聚来改善耐候性。
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，再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%以后，聚合体粘度增加，聚合速率明显加快，此时应该停止第一阶段反应，将聚合浆液转移到模具中，低温反应较长时间。
当转化率打到90%以上后，聚合物业已成型，可以升温使单体完全聚合。
引发剂的用量应视制备的制品厚度而定。
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。
药品及仪器： 020406080100120140160
20
40
6080
100
i n v e r t i n g r a t i o (%)t(min)
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。