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聚甲基丙烯酸甲酯PMMA的聚合

发布日期:2013-11-19 来自:全球塑胶网

聚甲基丙烯酸甲酯的工业化生产方法是采用引发剂由单体按自由基机理进行聚合。亦可采用丁基锂或碱金属酰胺为催化剂按阴离子型机理的聚合,但尚未用于工业化生产。按自由基机理聚合的实施方法可采用本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合等,其中本体聚合适于直接制备型材(板、棒、管等),悬浮法适于制备模塑用的颗粒料或粉状料,溶液聚合与乳液聚合分别用于制备胶粘剂和涂料。现仅介绍本体聚合和悬浮聚合。

(一)悬浮聚合制备颗粒料、粉状料

甲基丙烯酸甲酯在聚合过程中,由于反应速率快、放热多,制备一般模塑用的颗粒料、粉状料,不宜采用本体聚合,因为本体聚合时反应所放热量不易散出,以致引起聚合体系温度升高,聚合极快,所得到的聚合物分子量极大,使其熔融粘度很高,不易用于注塑、挤出成型方法,故模塑用料皆采用悬浮聚合法制取。

悬浮聚合以水为介质,所用分散剂可以是聚乙烯醇、明胶、碳酸镁、滑石粉等,分散剂可采用硫酸镁,碳酸镁亦可兼起稳定剂的作用,引发剂采用过氧化物或偶氮化合物,最常采用的是过氧化二苯甲酰,采用磷酸氢钠为缓冲剂调节反应介质PH值,采用二氯乙烯或十二烷基硫醇为链转移剂以调节聚合物分子量。反应开始时温度控制在80‘C,随反应进行,因反应放热可使温度上升到120℃,聚合反应约在1 h内完成,所得聚合物数均分子量矾约在(3~4.5)×105。对聚合物进行过滤、洗涤、干燥,即得粉状树脂,可再经挤出造粒得到颗粒料。

(二)本体聚合制备型材

采用本体聚合方法仅用于制备板、棒等型材,因为这些型材在使用中一般都要承受载荷。而本体聚合方法的优点恰是所得聚合物分子量高,力学性能优,承载能力大,况且本体聚合在模具中进行,可以一次完成聚合兼成型制品的作用,节约生产总费用。

采用本体聚合制备型材要分段进行,一般需分为预聚、浇铸、完成聚合三步。

1.制备预聚体

将单体与增塑剂、引发剂、脱膜剂按比例配匀,泵送至带搅拌器的反应釜内,加热使聚合反应开始,放热使反应体系达85℃时停止加热,反应升温达90℃时开启冷却系统,待反应体系粘

度达2 Pa·S时,这时单体转化率达10%,即得到可用于浇铸的预聚体。

2.浇铸

将预聚体浇入模具中。棒材所用模具是抛光的不锈钢圆筒,板材模具由两块清洁的无机玻璃板组成。制备板材时,两块玻璃板之间周边需垫以硫化橡胶片,并用弹性夹具夹紧。采用弹性夹具的目的是为了调节板材厚度。

3.完成聚合   

将浇有预聚体的模具置于热水箱内加热,在40-42℃下聚合至凝胶状,再将模具转入蒸气加热箱内在110℃下继续聚合3 h,即可取出模具冷却,得到产品。

以上分段聚合的目的是可以有效地解决聚合放热的散热问题,并可解决一步聚合时的收缩量过大使制品尺寸难以控制的问题,还可以避免将单体直接浇入模具中的泄漏问题。

本体聚合制得的型材,其数均分子量可达106