pmma的本体制备

PMMA的本体制备--高分子材料与工程2014级01基本信息020304目录CONGTENT制备工艺材料改性性能应用一、基本信息聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗称有机玻璃，又叫亚克力，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。应用方面：PMMA溶于有机溶剂，如苯酚，苯甲醚等，通过旋涂可以形成良好的薄膜，具有良好的介电性能，可以作为有机场效应管，亦称有机薄膜晶体管的介质层。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）由甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成。平均分子量50-l00万。根据聚合机理的不同，PMMA有四种不同的构型：无规立构、全同立构、间同立构、立构规整，性能也有所不同。常见产品为：亚克力，亚加力，压克力，翻译过来其实就是有机玻璃！聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有极为优越的光学性能，是一种高度透明的热塑性塑料，获得了广泛的应用，PMMA的产品有板、管、棒、模塑料等各种品种，主要应用于航空、无线电、仪器、仪表、医疗器材、装饰、指示、广告等方面。基本信息二、制备工艺PMMA的制备通常采用本体聚合的方法。本体聚合是不加溶液或分散介质情况下，只有单体在引发剂（有时不加）或光、热、辐射的作用下进行聚合的方法。适用对象为自由基本体聚合反应和离子型聚合反应。PMMA可用悬浮法、乳液法甚至溶液法聚合进行生产，但间歇本体聚合却是制备板、管、棒和其他型材的主要方法。聚合物引发工艺过程产品特点与用途聚甲基丙烯酸甲酯BPOAIBN第一段预聚到转化率10%左右的粘稠浆液，浇模升温聚合，高温后处理，脱模成材。光学性能优于无机玻璃可用作航空玻璃、光导纤维、标牌等。制备工艺本体聚合设备由于聚合体系中不含溶剂物料粘度大传质传热控制相对难操作难度比较大对工艺和设备的要求十分苛刻，因此针对ＰＭＭＡ本体聚合开发出了多种聚合装置。本课题选用全混合釜式反应器（CSTR）与栓塞流管式反应器（PFR）结合起来进行PMMA本体聚合的生产，如右图所示，在CSTR中，一般转化率在50%以下，过高的转化率将会使体系的传质传热变得困难，更高转化率的反应是在PFR中进行的，转化率可以达到80%-90%。本体聚合设备简图制备工艺聚合机理：链引发：链引发是形成单体自由基（活性种）的反应，引发剂（AIBN）引发时，由以下反应组成：第一步：引发剂AIBN分解，形成初级自由基。第二步：初级自由基与单体加成，形成单体自由基。制备工艺聚合机理：链增长：单体自由基打开MMA分子的Π键，加成，形成新自由基。新自由基的活性并不衰减，继续与MMA单体连锁加成，形成结构单元更多的链自由基。制备工艺聚合机理：链终止：自由基活性高，难孤立存在，易相互作用而终止。链终止终止有偶合和歧化两种方式。三、材料改性高分子设计理论指出,在了解构成材料分子的化学结构与物性之间相互关系的基础上,可根据要求合成出具有特定化学结构的物质,使其具有所的性能。而要选择单体或合成方法又必须先从侧链基的结构和均聚物的物性来推测共聚物链段所发挥的特性是否符合要求。共聚物中的组成是控制物性变化的因素之一,在了解物性与组成的各曲线形式的基础上,考虑合成条件,就能找到合适的工艺过程,把具有所需功能阴的一单体引进高分子链,便有可能合成出具有特定功能的高分子山。光扩散改性PMMA材料[1]光扩散改性PMMA材料的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光扩散改性PMMA材料及其制备方法。这项发明的PMMA材料在制件厚度较大时具有优异的光扩散效果同时具有极好的光线穿透性；同时在制件较薄领域亦可做半透光扩散材料。本发明制备方法简单，可适用于家电、开关指示灯等领域。我们选择一种光扩散改性PMMA材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：PMMA88.2-97.7、光扩散剂2.0-10.0、抗氧剂0.1-0.5、光稳定剂0.1-0.3、分散剂0.1-1.0；(2)将各组分放入高混机中混合，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，得到光扩散改性PMMA材料。与现有技术相比，本实验通过使用合成的具有特殊的立方结构的硫酸钡晶体，硫酸钡折射率1.50，与PMMA折射率相近，通过本发明配方及工艺使光扩散剂硫酸钡在PMMA树脂中分散均匀。本实验制得的光扩散改性PMMA材料具有光扩散效果，透光率高，且制备工艺简单，适用于具有光扩散半透效果材料及厚型制件对光扩散及光线穿透率较高的家电等领域。[1]《一种光扩散改性PMMA材料及其制备方法》——上海日之升新技术发展有限公司利用钆进行了PMMA的改性[2]为了将钆元素引入大分子,首先令Gd2O3与甲基丙烯酸反应制得了甲基丙烯酸钆,反应式如下:[2]《高分子分子设计与PMMA改性》——于俊林将制得的甲基丙烯酸钆及其他辅助成分混合溶于甲基丙烯酸甲酯,通过本体聚合,便可制得具有线型结构的PMMA。利用钆进行了PMMA的改性[2]结果正如预期的那样,材料在保留原有的透光性的同时,还发生了一系列变化。首先是热稳定性明显提高,含钆量为10%时,其Tg较之普通PMMA高出近50°K。尤其是热中子屏蔽性产生了突跃,经中国原子能科学院在重水反应堆旁测试,含钆量接近7%、厚度为4.93mm的透明板材热中子屏蔽率高达96.8%,远远超过普通PMMA树脂。[2]《高分子分子设计与PMMA改性》——于俊林四、性能和应用物理性能：·密度比玻璃低：密度约在1150-1190kg/m³，是玻璃（2400-2800kg/m3）的一半。·机械强度较高：相对分子质量约为200万，是长链的高分子化合物，分子链很柔软。抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7～18倍。化学性能：·溶于有机溶剂，如苯酚，苯甲醚等，通过旋涂可以形成良好的薄膜，具有良好的介电性能，可以作为有机场效应管（OFET）亦称有机薄膜晶体管（OTFT）的介质层。·PMMA树脂是无毒环保的材料，具有良好的化学稳定性、耐候性，可用于生产餐具、卫生洁具等。性能和应用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，拉伸处理后的有机玻璃可用作防弹玻璃，也用作军用飞机上的座舱盖。性能和应用PMMA还具有耐侯性，耐冲击性，透光性，美观性等特点，可大批量生产，制程简单，成本低。广泛应用于仪器仪表零件、汽车车灯、光学镜片、透明管道。性能和应用•间歇法制有机玻璃：预聚合、聚合和高温后处理三个阶段来控制：、•1.预聚合：将MMA、引发剂以及适量增塑剂、脱模剂等加入普通搅拌釜内，90~95℃下聚合至10%~20%转化率，成为粘度（约1Pa·s）不高的浆液。有时在单体中溶有少量有机玻璃碎片，增加粘度，缩短预聚时间。预聚结束，用冰水冷却，暂停聚合，备用。•2.聚合：将粘稠预聚物灌入无机玻璃平板模，移入水浴中，升温至40~50℃，聚合数天，使之90%转化率。低温缓慢聚合的目的在于与散热速度相适应，同时避免产生气泡。•3.高温后处理：转化率达到90%以后，进一步升温至PMMA玻璃化温度以上，如110~120℃，进行高温热处理，使残余单体充分聚合。应用缺点•一般而言，聚甲基丙烯酸甲酯的拉伸强度可达到50-77MPa水平，弯曲强度可达到90-130MPa，这些性能数据的上限已达到甚至超过某些工程塑料。其断裂伸长率仅2%-3%，故力学性能特征基本上属于硬而脆的塑料，且具有缺口敏感性，在应力下易开裂，但断裂时断口不像聚苯乙烯和普通无机玻璃那样尖锐参差不齐。40℃是一个二级转变温度，相当于侧甲基开始运动的温度，超过40℃,该材料的韧性，延展性有所改善。聚甲基丙烯酸甲酯表面硬度低，容易擦伤。•PMMA的缺点是质脆易开裂，表面硬度低，易于被擦伤而失去光泽，但细微的伤痕、划痕都可用抛光膏除去。其他可用聚合方法及应用•悬浮聚合：•在搅拌和分散剂的综合作用下，单体分散成液滴状悬浮在水中聚合。聚合结束后，淤浆液经汽提脱除残留单体、离心、洗涤、干燥，即得树脂成品。•其主要的优势在于工作的过程中聚合热极容易扩散,避免了温度造成的化合物影响;同时反应速度较快。但是其分子量分布较为广泛,而且由于其中存在着一定的助剂,造成了其纯度不够,工作效率低和污水排放量多。其他可用聚合方法及应用•溶液聚合：•溶液聚合法生产是目前较为常见的一种,也是通过采用单体、油溶性引发剂以及转移剂作为主要的材料来进行聚合反应,从而实现了PMMA的生产和制造,这种工艺在目前应用也较为广泛,是通过脱挥、造粒等工序形成PMMA材料的一种综合体系和工作流程。溶液聚合过程中使用溶剂，使体系粘度降低，因此混合和传热较易，温度容易控制，较少凝胶效应，可以避免局部过热，但是有溶剂的回收、处理和环境等问题，生产成本较高。通过优化设计可以避免爆聚发生，和其它聚合方法相比，本体聚合具有生产工艺先进合理，效率高，无三废排放等优点。同时，生产出的产品具有纯度高，分子量均一，透明度高，耐热性好等特点。因此，本体聚合是一种具有开发前景的技术。发展历史•·已有一百多年的历史。•·1872年丙烯酸的聚合性始被发现；•·1880年甲基丙烯酸的聚合性为人知晓；•·1901年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成；•·1927年运用前述合成法尝试工业化制造；•·1937年甲基酸脂工业制造开发成功，由此进入规模性制造。二战期间因其具有优异的强韧性及透光性，首先，被应用于飞机的挡风玻璃，坦克司机驾驶室的视野镜。•·1948年世界第一只亚克力浴缸的诞生，亚克力的应用进入了新的里程碑。谢谢观看THANKYOU小组成员李冠煜杨晨白泽雨刘恒华