聚甲基丙烯酸酯類塑料研究

1、聚甲基丙烯酸酯類塑料 主要內(nèi)容： 一、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 二、其他丙烯酸酯類聚合物一、聚甲基丙烯酸甲酯 丙烯酸酯類樹脂中最重要的是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，俗稱有機(jī)玻璃，也稱壓克力。于1932年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)以來，由于具有質(zhì)硬、不易碎裂、高度透明、耐侯性好、易于染色和成型等特點(diǎn)，成為應(yīng)用廣泛的透明塑料材料。一、聚甲基丙烯酸甲酯 一、聚甲基丙烯酸甲酯的合成 1、聚甲基丙烯酸甲酯的單體 MMA在常溫下是無色透明的液體，有一定毒性，沸點(diǎn)100l01，揮發(fā)性很強(qiáng)，其較濃蒸汽對人體感觀有強(qiáng)烈刺激作用。在常溫常壓下，當(dāng)它在空氣中的體積分?jǐn)?shù)達(dá)2.1212.5%時，遇火花極易發(fā)生爆炸，因而在貯存和運(yùn)

2、輸中應(yīng)加以注意。 （1）丙酮氰醇法 一、聚甲基丙烯酸甲酯CH3CCH3COHCNCH3CH3OHCNH2SO4CH2CCH3CONH2 H2 SO4 CH2CCH3CONH2 H2SO4+ CH2OHCH2CCH3COOCH3+ NH4HSO4 （1）丙酮氰醇法 丙酮首先和氫氰酸加成生成丙酮氰醇，后者和甲醇共熱，同時進(jìn)行脫水、水解、酯化反應(yīng)，即生成MMA。生產(chǎn)中產(chǎn)生的含氰污水和酯化殘液會造成環(huán)境污染，必需采取曝氣或焚燒法加以處理。 一、聚甲基丙烯酸甲酯 一、聚甲基丙烯酸甲酯的合成 1、聚甲基丙烯酸甲酯的單體 （2）異丁烯氧化法 異丁烯氧化法合成MMA有三步化學(xué)反應(yīng)：首先是異丁烯被四氧化二氮和硝

3、酸液氧化，生成2-甲基2-硝基丙酸，隨后其水解成-羥基異丁酸，最后經(jīng)脫水、酯化生成MMA。 CH2CCH3CH3N2O4HNO3CH3CCH3NO2COOHH2OCH3CCH3OHCOOHCH3OHHNO3CH2CCH3COOCH3H2O一、聚甲基丙烯酸甲酯 一、聚甲基丙烯酸甲酯的合成 2、聚甲基丙烯酸甲酯的聚合 （1）本體聚合 本體聚合產(chǎn)物相對分子質(zhì)量較高，可達(dá)100萬左右，雜質(zhì)少，具有高度透明性。通常，本體聚合反應(yīng)器也就是模具，反應(yīng)結(jié)束后，可獲得與模具形狀相同的產(chǎn)品，主要有板、捧、管等。 （2）懸浮聚合 懸浮聚合工藝控制較容易，聚合物的分子量較低，可進(jìn)行注射、擠出等成型加工。但聚合過程中加

4、入的分散劑等易殘留于產(chǎn)品中，因而其純度不如本體法樹脂。 一、聚甲基丙烯酸甲酯 二、聚甲基丙烯酸甲酯的結(jié)構(gòu) 從結(jié)構(gòu)看，PMMA是線型熱塑性塑料，大分子主鏈與PE相似。通常，自由基聚合得到的PMMA結(jié)構(gòu)單元中碳原子上的甲基和甲酯基破壞了分子鏈的空間規(guī)整性，大分子鏈呈無規(guī)立構(gòu)，是一種典型的無定形聚合物。同時，取代基也妨礙了大分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，使大分子鏈有一定的剛性，致使其玻璃化溫度比PE高得多。較高的玻璃化溫度和無定形結(jié)構(gòu)使PMMA在室溫條件下是一種質(zhì)硬而透明的材料。CH2CHOCH3OCCH3( )n一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的性能 1、光學(xué)性能 PMMA透光率高的原因在于它是無定形聚

5、合物，質(zhì)地均勻，其內(nèi)部分子排列方式不會影響進(jìn)入內(nèi)部的光線在各個部分通過時的速度，光線都能以同樣速度前進(jìn)，而不會使光。 200250300350400450500550600650020406080100圖 4 - 1 P MMA 透 光 率 與 波 長 的 關(guān) 系透 光 率 / %波 長 / n m一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的性能 2、力學(xué)性能 PMMA具有較高的拉伸強(qiáng)度和彈性模量，沖擊強(qiáng)度是無機(jī)玻璃的718倍，韌性高于PS，但比ABS樹脂低得多，具有一定的脆性，在較高沖擊能的作用下會破裂，但是碎裂后所生成的碎片不象無機(jī)玻璃那樣鋒利。圖4-2 溫度對PMMA拉伸強(qiáng)度的影響一、聚

6、甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的性能 3、熱性能 PMMA屬易燃材料，點(diǎn)燃離火后不能自熄，火焰呈淺蘭色，下端為白色。燃燒時起泡、融熔滴落，分解產(chǎn)生MMA等單體，并伴有腐爛水果、蔬菜的氣味。 PMMA的Tg為105，維卡軟化點(diǎn)100102，PMMA可在6065范圍內(nèi)長期使用，短時使用溫度不宜超過105。 一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的性能 4、化學(xué)性能 PMMA耐水溶性鹽、弱堿和某些稀酸。但不耐氧化性酸和強(qiáng)堿，如氰氫酸、鉻酸、王水、濃硫酸和硝酸等均能使其受到侵蝕。同時，介質(zhì)的濃度和溫度對其化學(xué)穩(wěn)定性也有很大影響，一般，濃度增大，溫度升高，其穩(wěn)定性下降。 與其它樹脂相比，PMM

7、A具有優(yōu)良的耐候性。在室外大氣條件下經(jīng)過4年的老化試驗(yàn)，它的拉伸強(qiáng)度和透光率僅稍有下降，重量基本保持不變，外觀色澤泛黃，但無裂紋、翹曲、起泡等現(xiàn)象。 一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的性能 5、電性能 PMMA的大分子鏈與PE相似，但其電性能卻比PE差得多，其主要原用是PMMA分子鏈上帶有極性的酯基所致。這些側(cè)基在低于Tg溫度時并沒有被凍結(jié)，在適當(dāng)?shù)念l率范圍內(nèi)產(chǎn)生偶極極化，因而有較高的介電常數(shù)值。但隨著頻率的升高，側(cè)基的偶極極化不能在有效的時間內(nèi)完成，跟不上外界電場的變化，介電常數(shù)值反而有明顯減小。一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的性能 6、成型加工性能 （1）PMMA分子

8、結(jié)構(gòu)中酯基的存在使其易于吸濕，因而物料在成型加工前必須進(jìn)行干燥，使水分含量降低到0.02%以下。否則，水分在加熱時揮發(fā)成氣體或促使其產(chǎn)生高溫水降解，導(dǎo)致制品起泡，產(chǎn)生斑紋、銀紋等。這不但影響制品的透明性和外觀質(zhì)量，力學(xué)性能也大大降低。 干燥時，可采用循環(huán)鼓風(fēng)干燥或遠(yuǎn)紅外線干燥等方法，干燥溫度8095，干燥時間視料層厚度而定，一般410h。一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的性能 6、成型加工性能 （2）PMMA的成型加工溫度范圍較窄，一般為180250，溫度超過260易引起材料分解，因而，成型加工中必需嚴(yán)格控制溫度。 （3）在成型加工溫度下PMMA的熔體黏度較高，對溫度的敏感性大。因而

9、，一方面要求成型加工設(shè)備能產(chǎn)生較高的成型壓力，另一方面要求嚴(yán)格控制成型加工溫度，溫度波動時難以得到尺寸精度較高的制品。 （4）聚甲基丙烯酸甲酯大分子鏈具有一定剛性，為減小制品內(nèi)應(yīng)力，成型模具溫度一般不低于40，對力學(xué)性能和尺寸精度要求較高的制品可進(jìn)行熱處理。一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的加工和應(yīng)用 1、PMMA加工 （1）澆鑄成型 圖4-3 平板透明有機(jī)玻璃生產(chǎn)工藝流程一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的加工和應(yīng)用 1、PMMA加工 （2）擠出成型 PMMA三輥壓光擠出厚度檢測保護(hù)膜包覆牽引切邊裁斷PMMA板材圖4-4 擠出成型PMMA板材生產(chǎn)工藝流程一、聚甲基丙烯酸甲酯 三、聚甲基丙烯酸甲酯的加工和應(yīng)用 1、PMMA加工 （3）注射成型 PMMA熔體黏度較高，流動性較差，成型后制品易產(chǎn)生較大殘余內(nèi)應(yīng)力。如需要可用紅外線燈或在鼓風(fēng)電熱干燥箱中將制品加熱到758