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分类: 理工学科 >> 工程技术科学
解析:
本体聚合——有机玻璃的制造
1. 实验目的
了解本体聚合的特点，掌握本体聚合的实施方法，并观察整个聚合过程中体系粘度的变化过程。
2. 实验原理
本体聚合是不加其它介质，只有单体本身在引发剂或光、热等作用下进行的聚合，又称块状聚合。本体聚合的产物纯度高、工序及后处理简单，但随着聚合的进行，转化率提高，体系粘度增加，聚合热难以散发，系统的散热是关键。同时由于粘度增加，长链游离基末端被包埋，扩散困难使游离基双基终止速率大大降低，致使聚合速率急剧增加而出现所谓自动加速现象或凝胶效应，这些轻则造成体系局部过热，使聚合物分子量分布变宽，从而影响产品的机械强度；重则体系温度失控，引起爆聚。为克服这一缺点，现一般采用两段聚合：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。
本实验是以甲基丙烯酯甲酯（MMA）进行本体聚合，生产有机玻璃平板。聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）由于有庞大的侧基存在，为无定形固体，具有高度透明性，比重小，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。以 MMA 进行本体聚合时为了解决散热，避免自动加速作用而引起的爆聚现象，以及单体转化为聚合物时由于比重不同而引起的体积收缩问题，工业上采用高温预聚合，预聚至约 10% 转化率的粘稠浆液，然后浇模，分段升温聚合，在低温下进一步聚合，安全渡过危险期，最后脱模制得有机玻璃平板。
3. 实验仪器及药品
1) 仪器：
三角瓶
50ml
1 只
烧杯
1000ml
1 只
电炉
1KW
1 只
变压器
1KV
1 只
温度计
100 ℃
1 支
量筒
50、100ml
各1 只
试管
10mm×70mm
1 支
烧杯
400 ml
1 只
制模玻璃
100mm×100mm
2 块
橡皮条
3mm×15mm×80mm
3 根
另备玻璃纸、描图纸、胶水、试管夹、玻璃棒 若干
2) 药品：
甲基丙烯酸甲酯（MMA）
新鲜蒸馏
30ml，BP=100.5℃
过氧化二苯甲酰（BPO）
重结晶
0.05g
邻苯二甲酸二丁酯（DBP）
分析纯（CP）
2ml
4. 实验步骤
1) 制模
将一定规格的两块普通玻璃板洗净烘干。用透明玻璃纸将橡皮条包好，使之不外露。将包好的橡皮条放在两块玻璃板之间的三边，用沾有胶水的描图纸把玻璃板三边封严，留出一边作灌浆用。制好的模放入烘箱内，于50℃烘干。
2) 预聚制浆
在洗净烘干的三角瓶中，加入30ml MMA、0.05g BPO及2ml DBP，BPO完全溶解后，将三角瓶放入水浴中，逐步加热至90～92℃，保温（注意：聚合过程中，需不断用玻璃棒搅拌，使之均匀散热并感知浆液的粘度），当浆液粘度如甘油时，立即取出三角瓶，在盛冷水的烧杯中冷却至40℃左右，立即将预聚浆液注入模中，另取一条描图纸封住模子的最后一边。
3) 低温聚合、高温聚合
将注有浆液的模子放入50℃烘箱内低温聚合，当成柔软透明固体时，升温至100℃下继续聚合2h，使之反应完全，然后再冷却至室温。
4) 脱模
取出模子，将其放入水中浸泡少顷，撑开玻璃板，即得有机玻璃平板。
5) 爆聚
可取一部分预聚浆液倒入小试管中制成有机玻璃棒材，也可取一部分预聚浆液倒入试管中仍在90℃下加热聚合，观察自动加速作用引起的爆聚现象。
有机玻璃是什么?有机玻璃是一种开发较早的重要热塑性塑料，它有极好的透光性能，使我们现在最新的玻璃，那么有机玻璃和普通玻璃的区别是什么呢?
有机玻璃和普通玻璃的区别
有机玻璃与普通玻璃的区别1、高度透明性：有机玻璃是目前最优良的高分子透明材料，透光率达到92%，比玻璃的透光度高。有机玻璃与普通玻璃的区别,称为人造小太阳的太阳灯的灯管是石英做的，这是因为石英能完全透过紫外线。普通玻璃只能透过0.6%的紫外线，但有机玻璃却能透过73%。
有机玻璃与普通玻璃的区别2、重量轻：有机玻璃的密度为1.18kg/dm3，同样大小的材料，其重量只有普通玻璃的一半，金属铝(属于轻金属)的43%。
有机玻璃与普通玻璃的区别3、机械强度高：有机玻璃的相对分子质量大约为200万，是长链的高分子化合物，而且形成分子的链很柔软，因此，有机玻璃的强度比较高，抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7～18倍。有机玻璃与普通玻璃的区别,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。有机玻璃与普通玻璃的区别，这种有机玻璃被子弹击穿后同样不会破成碎片。因此，拉伸处理的有机玻璃可用作防弹玻璃，也用作军用飞机上的座舱盖。
有机玻璃与普通玻璃的区别4、易于加工：有机玻璃不但能用车床进行切削，钻床进行钻孔，而且能用丙酮、氯仿等粘结成各种形状的器具，也能用吹塑、注射、挤出等塑料成型的方法加工成大到飞机座舱盖，小到假牙和牙托等形形色色的制品。
有机玻璃与普通玻璃的区别5、性能上的区别：普通玻璃的厚度超过15厘米就会变成翠绿一片并且隔着玻璃没法看清东西。有机玻璃隔着1米厚还可以清晰地看清对面的东西。因为它的透光性能相当好再加上紫外线也可以穿透所以常用来制造光学仪器。
有机玻璃另外有一个令人惊异的性能一条弯曲的有机玻璃棒只要弯度小于48度光线就可以沿着它像水通过水管一样投射过来。光线可以走弯路多么有趣!利用这个绝技它就变成了制造外科传光玻璃仪器的珍品。
上面小编为大家介绍了有机玻璃和普通玻璃的区别，大家看完这篇文章之后，有没有觉得豁然开朗了呢?希望这篇文章能帮助到大家。
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