实验目的:1. 了解本体聚合的原理,掌握本体聚合的实验特点;2. 掌握预聚合的制备方法;3.掌握 PMMA 预聚体转化率的测定;4 掌握浇铸成型工艺 ;5.熟悉有机玻璃的制备方法;6.比较光敏引发剂与一般引发剂对聚合产品质量的影响.实验原理: 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 本体聚合常常用于 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有机玻璃板就是甲基丙烯酸甲酯通过本体聚合方法制成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 具有优良的光学性能、密度小、机械性能、耐候性好在航空、光学仪器 ，电器工业、日 用品方面有着广泛用途MMA 是含不饱和双键、结构不对称的分子，易发生聚合反应，其聚合热为 56.5kJ/mol MMA 在本体聚合中的突出特点是有 “ 凝胶效应 ” ，即在聚合过程中，当转化率达 10%-20% 时，聚合速率突然加快物料的粘度骤然上升，以致发生局部过热现象。
其原因 是由于随着聚合反应的进行，物料的粘度增大，活性增长链移动困难，致使其相互碰撞而 产生的链终止 反应速率常数 下降；相反，单体分子扩散作用不受影响，因此活性链与单 体分子结合进行链增长的速率不变，总的结果是聚合总速率增加，以致发生爆发性聚合仪器安装: 实验仪器和试剂:温度计◎水諮偶图 1 实验装置图三:颈熬表 1 玻璃仪器一览表序号名称规格数量124#磨口三颈瓶250ml1个2搅拌器GIS2-21台3搅拌杆1根4套管2个5温度计0-150c2支6烧杯500ml1个7烧杯50ml1个8玻棒1支924#磨口接收瓶100ml1个10试管约 15ml6只11刻度移液管25ml1只12洗耳球1个13茄形瓶100ml1个1424#磨口球形冷凝管30-50cm1个表2 MMA预聚合配方名称代号理论用量(g)头际用量(g)甲基丙烯酸甲酯MMA6060.12硬脂酸HST66.08过氧化二本甲酰BPO0.120.13表3光敏引发剂聚合配方名称代号理论用量(g)头际用量(g)聚甲基丙烯酸甲酯预聚体MMA3030安息香乙醚0.01-0.020.02表4浇铸聚合配方名称代号理论用量(g)头际用量(g)聚甲基丙烯酸甲酯DMMA30过氧化二苯甲酸BPO0.01实验流程图 2 实验操作流程图表 6 自然光聚合实验记录时间现象操作16:55脱气后灌模16:56置于窗外,太阳光直射17:20有流动性17:30粘度开始有变化17:50暴聚,出现气泡移至阴凉处17:20发烫,固化基本完全表7浇铸聚合(热引发)实验记录时间现象操作29 日 18:00停止加热30 日 08:30升温至60 p15:00仍有一定流动性升温至90 p18:10已固化停止反应表8紫外光(uv)聚合实验记录时间现象操作29 日 13:02放两盏紫外灯30 日 08:20暴聚,厚度大越明显放四盏紫外灯31 日 09:00关闭紫外灯,停止反应脱模测试:1. 转化率空瓶质量 M=17.36g烘干前总质量 M1=20.37g烘干后总质量 M2=18.10gM2 -M 18.10-17.36转化率二 X 100%= X 100%=24.45%M1-M 20.38-17.36分析与讨论:1. 预聚合转化率测试结果为 24. 46%,为较好的预转化率,有效控制了体系粘度,使最后 浇铸聚合时体积收缩较小.2. 本实验中 MMA 采用预聚后浇铸聚合的原因是为了防止严重的体积收缩,同时预聚体具 有一定的粘度,在采用夹板式模具时不会产生漏液现象.PMMA 预聚体的粘度与转化率的关系是成正比的,表示预聚体的反应程度. 粘度或转化 率过高,浇铸操作中脱气困难,灌模困难,还会给产品带来一定缺陷 ;粘度或转化率过低,产 品收缩大,也会给产品带来缺陷.24.46%是一个较好的转化率,可以保证最后成品的质量 .3. 自然光引发聚合中成品与空气对照下的透光率为 83%,是比较好的,但由于成品中出 现气泡导致透光率的降低.气泡是由于实验中出现了暴聚现象 ,是在较强的自然光下照射时间过长从而导致聚 合速度加快而散热不均引起的 .也有可能是由于单体受热直接由液态变成气态而在体系中 而产生.4. 浇铸聚合前脱气的原因是因为空气中的氧在低温下对体系有一定的阻聚作用 ,在高 温下又有一定的加快反应速度的效应,若不脱气将对产品质量产生影响,严重时可能导致产 品破坏.5. 浇铸聚合的产品中的下端会出现较明显的体积收缩现象 .出现体积收缩的原因主要 是比重的变化,单体的比重是 0.94,而制得的有机玻璃成品比重为 1.17-1.19,如将单体直接 在模具中聚合成板材,将有 19%-22%的体积收缩.如此大的收缩率将对 制模,脱模以及聚合生产过 程带来困难 .制成浆液后 ,比重在 0.96-0.98 左右,适当将少了聚合时的体积收缩,但是这也不能完全清除体积收缩.由于受热不均,引发剂浓度分布等影响,还是会出现一定的体积收缩.6. AIBN和BPO是该实验中可以使用的两种引发剂.其中AIBN可能会分解产生N2生成气 泡,而且AIBN有颜色，对体系有一定的干扰.而BPO可以克服这两方面的缺点.思考题解答 :1.10mmPMMA 板表 9 配方:名称代号理论用量甲基丙烯酸甲酯MMA60偶氮二异丁腈AIBN0.015邻苯二甲酸丁二酯DBP6硬脂酸HST0.6安息香乙醚(2%)4ml图 3 预聚体工艺流程图反应条件:水浴加热，外温90c中止条件:预聚物粘度达到 17%图 4 浇铸聚合工艺 :2.25mm 有机玻板表 10 配方 :名称代号理论用量甲基丙烯酸甲酯MMA60偶氮二异丁腈AIBN0.012邻苯二甲酸丁二酯DBP6硬脂酸HST0.6图 5 预聚体工艺 :反应条件:水浴加热，外温90c中止条件: 预聚物粘度达到 15%图 6 浇铸聚合工艺 :。