PMMA的合成与应用 3

绵阳职业技术学院材料工程系高分子材料应用技术专业毕业论文PMMA 的合成与应用学院：绵阳职业技术学院 系部：材料工程系 班级：高分子 111班 姓名： 学号： 指导老师：唐云、王燕PMMA 的合成与应用摘要： 聚甲基丙烯酸甲酯是指大分子链上含有甲基丙烯酸甲酯重复结构单元的一类聚 合物，俗称有机玻璃，英文名称Polymethacrylate,简称PMMA。PMMA是丙烯酸类树 脂中国产量最大，用途最广的一种。 PMMA 在室温条件下是一种质硬而透明的材料。 具有高透明度，低价格，易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。具有 很大的发展前景和发展市场。本文中聚甲基丙烯酸甲酯的制备方法是本体聚合，本体聚合没有溶剂或其他介质， 不需要进行聚合物的纯化后处理。其显著特点是聚合体系粘度大、传热性差，反应进行 到一定阶段时会出现自动加速现象，因此必须排除反应热，本文主要探讨了聚甲基丙烯 酸甲酯的结构、性能、聚甲基丙烯酸甲酯的合成实验、随后阐述了有机玻璃的诞生和发 展历程，有机玻璃的特点形状和种类、聚甲基丙烯酸甲酯的原料特性及制作方法、工艺 特性、加工工艺、最后展示了聚甲基丙烯酸甲酯的应用领域与发展前景和有机玻璃与普 通玻璃的区别等内容。它主要应用与建筑方面、交通行业方面、医疗行业方面、IT行业方面、光学方面、 生活方面等。关键词：聚甲基丙烯酸甲酯 有机玻璃 本体聚合 合成 制作方法 应用abstract：Polymethyl methacrylate is refers to the macromolecular chain containing repeating structural unit of methyl methacrylate polymer,organic glass,also known as English name Polymethacrylate as PMMA.PMMA is acrylic resin,the largest output in China and one of the most versatile.PMMA at room temperature is a germplasm hard and transparent material.With high transparency,low price,easy machining etc,and is often used in glass replacement materials.PMMA has great prospects for development and development of the market.This article is preparation of poly (methyl methacrylate (mma) bulk polymerization and bulk polymerization without solvent or other medium, dont need to do a polymer purification processing. Its salient features are poor polymerization system viscosity, heat transfer and reaction occurs at a certain stage of automatic acceleration phenomenon, so you must eliminate heat of reaction, this article mainly discusses the structure and properties of poly (methyl methacrylate, the synthesis of poly (methyl methacrylate experiment, then expounds the birth and development of the organic glass, organic glass shape and the characteristics of types, material properties of poly (methyl methacrylate (mma), and production method, process characteristics, processing technology, finally shows the application and development prospect of methyl methacrylate and the difference between the organic glass and common glass, etc.IT is mainly used with the aspects of building, traffic industry, medical industry, IT industry, optics, lifestyle, etc.key words:Polymethacrylate Bulk polymerization synthetic Production method application目录摘要： 1abstract： 21.1 有机玻璃的诞生和发展 11.2 聚甲基丙烯酸甲酯简介 11.3 聚甲基丙烯酸甲酯的结构 21.4 聚甲基丙烯酸甲酯的性能 21.5 有机玻璃的特点、形状和种类 41.5.1 特点 41.5.2 形状 41.5.3 种类 42 PMMA 的制备 52.1 PMMA 的制备试验过程 52.1.1 试验目的 52.1.2 试验原理 52.1.3 试验仪器和试剂 62.1.4 试验装置图 62.1.5 流程图 72.1.6 步骤及现象 72.1.7 注意事项 82.2有机玻璃的特性 82.2.1 原料特性 82.2.2 有机玻璃的特性 82.3工艺特性 92.4 工艺条件 92.5.1 浇铸成型 102.5.2 浇铸成型的优点 102.5.3 浇铸成型的缺点 102.5.4 浇铸成型过程 112.6 有机玻璃的制作方法 132.6.1 粘贴法 132.6.2 热压法 132.6.3 镶嵌法 132.6.4 立磨法 132.6.5 断磨法 132.6.6 热煨法 143PMMA 的应用领域和发展前景 143.1 应用领域 143.2 发展前景 154有机玻璃与普通玻璃的区别 15参考文献 17致谢 181 PMMA 的绪论1.1 有机玻璃的诞生和发展11927年，德国罗姆哈斯公司的化学家在两块玻璃板之间将丙烯酸酯加热，丙烯酸 酯发生聚合反应，生成了粘性的橡胶状夹层，可用作防破碎的安全玻璃。当他们用同样 的方法使甲基丙烯酸甲酯聚合时，得到了透明度既好，其他性能也良好的有机玻璃板， 它就是聚甲基丙烯酸甲酯。1931年，罗姆哈斯公司建厂生产聚甲基丙烯酸甲酯，首先在飞机工业得到应用， 取代了赛璐珞塑料，用作飞机座舱罩和挡风玻璃。我国 PMMA 生产及市场情况我国目前有机玻璃产品的总生产能力在日产13万吨左 右，生产厂家很多，但生产规模小。国内有机玻璃生产加工能力很大，但产品结构不甚合理，只能生产普通品种产品， 缺少建筑业需要的高附加值产品，在品种与质量方面均不能满足市场的需求，如建筑用 需求量很大的挤出板均需要大量从国外进口。近年来，我国有机玻璃的消费量增长很快，但由于我国 PMMA 产品品种单调，数 量较少，质量较差，远远不能满足国内市场的需求，导致进口量逐年大幅度增加。2000 年我国 PMMA 模塑料进口量达到7.7万吨，同时还进口有机玻璃板材近4000吨。从进口 地区来看，广东、上海、浙江及江苏4省市合计进口量占全国总进口量的约95左右。 江苏、上海是我国有机玻璃浇注板的主要生产地区，由于模型浇注工艺简单、投资少， 因此许多乡镇企业用此工艺进行作坊式生产，装置规模小，产品质量远达不到建材工业 的质量标准，在国外早已淘汰。20世纪80年代，我国有机玻璃年销售量不足2万吨，消费市场不以建筑业为主。进入 90年代以来， PMMA 在建筑业中的市场应用有了较大的发展，消费量增长很快， 2000 年已达到8.5万吨，其中浇注板2.9万吨、挤出板2.5万吨、模塑料3.1万吨（不包括挤出板 用模塑料）。预计今后几年中，国内有机玻璃市场发展速度年均将保持在6以上。 2005 年，我国有机玻璃的市场为11万吨，其中建筑业约占60-70。1.2 聚甲基丙烯酸甲酯简介2聚甲基丙烯酸甲酯是指大分子链上含有甲基丙烯酸甲酯重复结构单元的一类聚合 物，俗称有机玻璃，英文名称Polymethacrylate简称PMMA。PMMA是丙烯酸类树脂中 国产量最大，用途最广的一种，于1932年由英国ICI公司实现工业化生产。PMMA具有 强度高、韧性较好高度透明、耐候性好、表面硬度高和易于成型等特点，成为应用广泛 的透明塑料材料。常见产品为亚克力亚加力（都是英文acrylic的中文叫法），翻译过来其 实就是有机玻璃！1.3聚甲基丙烯酸甲酯的结构PMMA是主链为柔性的一CC单键结构的线性分子，结构式为：从分子结构上看，PMMA是线性热塑性塑料，大分子主链与PE相似。但较大的的 侧甲酯基和a碳原子的侧甲基的存在破坏了 PMMA分子链的空间规整性，大分子链呈 无规立构，是一种典型的无定型聚合物。同时，取代基也妨碍了大分子内旋转，使大分 子链有一定的刚性，致使其Tg有大幅度升高，达到104C，比PE高得多。较高的Tg 和无定型结构使PMMA在室温条件下是一种质硬而透明的材料。具有高透明度，低价 格，易于机械加工等优点，是平常经常使用的玻璃替代材料。1.4聚甲基丙烯酸甲酯的性能1）力学性能聚甲基丙烯酸甲酯具有良好的综合力学性能，在通用塑料中居前列，拉伸、弯曲、 压缩等强度均高于聚烯烃，也高于聚苯乙烯、聚氯乙烯等，冲击韧性较差，但也稍优于 聚苯乙烯。浇注的本体聚合聚甲基丙烯酸甲酯板材（例如航空用有机玻璃板材）拉伸、 弯曲、压缩等力学性能更高一些，可以达到聚酰胺、聚碳酸酯等工程塑料的水平。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。40C是一个二级转 变温度，相当于侧甲基开始运动的温度，超过40C,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。聚甲基丙烯酸甲酯的强度与应力作用时间有关，随作用时间增加，强度下降。经拉 伸取向后的聚甲基丙烯酸甲酯（定向有机玻璃）的力学性能有明显提高，缺口敏感性也 得到改善。聚甲基丙烯酸甲酯的耐热性并不高，它的玻璃化温度虽然达到104C，但最高连续 使用温度却随工作条件不同在65C-95C之间改变，热变形温度约为96C（1.18MPa）, 维卡软化点约113C。可以用单体与甲基丙烯酸丙烯酯或双酯基丙烯酸乙二醇酯共聚的 方法提高耐热性。聚甲基丙烯酸甲酯的耐寒性也较差，脆化温度约9.2C。聚甲基丙烯 酸甲酯的热稳定性属于中等，优于聚氯乙烯和聚甲醛，但不及聚烯烃和聚苯乙烯，热分 解温度略高于270C，其流动温度约为160C，故尚有较宽的熔融加工温度范围。聚甲基丙烯酸甲酯的热导率和比热容在塑料中都属于中等水平，分别为0.19W/CM.K 和 1464J/Kg.K2）热性能PMMA的耐热性不高，它的Tg虽然达到105C，但最高连续使用温度却随工作条 件不同在6595C之间改变，热变形温度为90C，维卡软化点约113C。热分解温度略 高于270C，其流动温度约为160C。PMMA的耐寒性也较差，脆化温度为9.2C,热 稳定性属中等，优于 PVC 和 POM。3）电性能聚甲基丙烯酸甲酯由于主链侧位含有极性的甲酯基，电性能不及聚烯烃和聚苯乙烯 等非极性塑料。甲酯基的极性并不太大，聚甲基丙烯酸甲酯仍具有良好的介电和电绝缘 性能。值得指出的是，聚甲基丙烯酸甲酯乃至整个丙烯酸类塑料，都具有优异的抗电弧 性，在电弧作用下，表面不会产生碳化的导电通路和电弧径迹现象o 20C是一个二级转 变温度，相应于侧甲酯基开始运动的温度，低于20C，侧甲酯基处于冻结状态，材料的 电性能比处于20C以上时会有所提高。4）化学性能PMMA耐水溶性盐、弱碱和某些稀酸。但不耐氧化性酸和强碱，如氰氢酸、锘酸、 王水、浓硫酸和硝酸等均能使其受到侵蚀。聚甲基丙烯酸甲酯可耐较稀的无机酸，但浓 的无机酸可使它侵蚀，可耐碱类，但温热的氢氧化钠、氢氧化钾可使它浸蚀，可耐盐类 和油脂类，耐脂肪烃类，不溶于水、甲醇、甘油等，但可吸收醇类溶胀，并产生应力开 裂，不耐酮类、氯代烃和芳烃。它的溶解度参数约为18.8(J/CM3)l/2,在许多氯代烃和 芳烃中可以溶解，如二氯乙烷、三氯乙烯、氯仿、甲苯等，乙酸乙烯和丙酮也可以使它 溶解。聚甲基丙烯酸甲酯对臭氧和二氧化硫等气体具有良好的抵抗能力。5) 耐候性聚甲基丙烯酸甲酯具有优异的耐大气老化性，其试样经 4年自然老化试验，重量变 化，拉伸强度、透光率略有下降，色泽略有泛黄，抗银纹性下降较明显，冲击强度还略 有提高，其它物理性能几乎未变化。6) 燃烧性聚甲基丙烯酸甲酯很容易燃烧，极限氧指数仅 17.3。7)物理性能聚甲基丙烯酸甲酯的单体是甲基丙烯酸甲酯，为无色液体，具有香味，沸点101C, 密度为 0.940g/cm3(25C)。工业上是先用丙酮氰醇法或异丁烯催化氧化法制出甲基丙烯酸，然后酯化而得。它容易聚合,需要在5C以下存放，或加入0.01%左右的对苯二酚阻聚剂来保存。使用前将 其蒸馏，把阻聚剂分出。聚甲基丙烯酸甲酯能溶于自身单体、氯仿、乙酸、乙酸乙酯、丙酮等有机溶剂。由 于它能溶于自身单体中，它的本体聚合物非常透明。1.5 有机玻璃的特点、形状和种类11.5.1 特点表面光滑、色彩艳丽，比重小，强度较大，耐腐蚀，耐湿，耐晒，绝缘性能好，隔 声性好。1.5.2形状可分管形材、棒形材、板形材三种。1.5.3 种类可分四种。1）无色透明有机玻璃是最常见、使用量最大的有机玻璃材料。2）有色透明有机玻璃：俗称彩板。透光柔和，用它制成的灯箱、工艺品，使人感到 舒适大方。有色的有机玻璃分：透明有色、半透明有色，不透明有色三种。磁有机玻璃 光泽不如珠光有机玻璃鲜艳，质脆、易断、适于制作表盘、盒、医疗器械和人物、动物 的造型材料。透明有机玻璃：透明度高，宜制灯具。用它制成的吊灯、玲珑剔透、晶莹 澄澈。半透明有机玻璃类似磨砂玻璃，反光柔和，用它制成的工艺品，使人感到舒适大 方。无色透明有机吊灯，玲珑剔透，晶莹澄澈。3）珠光有机玻璃：是在一般有机玻璃加入珠光粉或荧光粉著成。这类有机玻璃色泽 鲜艳，表面光洁度高，外形式经模具热压后，即使磨平抛光，仍保持模压花纹，形成独 物的艺术效果。用它可制作人物、动物造型，商标、装饰品及宣传展览材料。4）压花有机玻璃：分透明、半透明无色，质脆，易断，适于制作。2 PMMA 的制备32.1 PMMA 的制备试验过程2.1.1 试验目的（1）了解本体聚合的基本特点A、本体聚合为一个链式反应B、特别强调温度对试验的影响（2）了解有机玻璃的制备方法A、预聚B、灌模C、聚合D、脱模2.1.2 试验原理本体聚合没有溶剂或其他介质，不需要进行聚合物的纯化后处理。其显著特点是聚 合体系粘度大、传热性差，反应进行到一定阶段时会出现自动加速现象，因此必须排除 反应热。否则分子量分布变宽，材料的机械强度变低，严重的会引起“爆聚”而使产品 报废。本体聚合在工业上可用间歇法和连续法生产，除局甲基丙烯酸甲酯外，还有聚苯 乙烯、聚氯乙烯和高压聚乙烯可采用本体聚合。引发剂作用下的甲基丙烯酸甲酯的聚合反应是一个放热过程，其反应式为:ii h2c=c1cooc *反应热的积累会导致反应物温度升高，聚合反应加速，造成局部过热而导致单体气 化或聚合物的裂解，使之间产生气泡或空心。此外，由于单体聚合物的密度相差很大（甲 基丙烯酸甲酯为0.94g/m 1，局甲基丙烯酸甲酯为1.18g/ml）,因而在聚合时会产生体积收 缩。如果聚合热未经有效排除，各部分反应就会不一致，收缩也不均匀，产生表面起皱 或导致裂纹。为避免这种现象的产生，在实际生产有机玻璃时，常常采取预聚成浆法或 分步聚合法。2.1.3试验仪器和试剂仪器：50ml锥形瓶保鲜膜弹簧夹或螺旋夹水浴锅温度计小试管（1.5* 10cm）预先 烘烤作模具试剂：甲基丙烯酸甲酯（MMA）过氧化苯甲酰（BPO）2.1.4试验装置图，见图1原料（MMP）蒸馆装置图1试验装置图2.1.5流程图 见图2水苗加山图2流程图2.1.6步骤及现象1）预聚取25g新蒸馏过的甲基丙烯酸甲酯单体放入干净的干燥锥形瓶中，加入引发剂过氧 化苯甲酰30mg。为防止预聚时水汽进入锥形瓶内，摇匀后可在瓶口包上一层保鲜膜， 再用橡皮圈扎紧。用70-80C水浴加热锥形瓶，进行预聚合，并间歇振荡锥形瓶，观察 体系的粘度。当瓶内预聚物粘度与甘油粘度相近时，立即停止加热并用冷水使预聚物冷 却至室温，以终止聚合反应。其现象是：引发剂BPO在单体MMA里经摇荡至溶解，得无色液体。加热刚开始反 应物明显变化，之后溶液颜色稍偏微黄，粘度逐渐增大，粘稠状类似甘油，由搅拌器速 度下降也可以看出粘度增大。2）灌模将上面所得的预聚物灌入小试管中，灌模时要小心，不使预聚物溢至使馆外。且不 要全灌满，稍留一段空间，以避免预聚物受热膨胀而溢出试管外。用保鲜膜将试管口封 住，使预聚物与空气隔绝。其现象是：粘稠状预聚物有刺激性气味3）聚合模口朝上，将上述封好的试管放入40C烘箱中，继续使单体聚合24h以上，然后再 在100C处理1h。关掉烘箱热源，使聚合物在烘箱中逐渐冷却至室温。4）脱模将试管轻轻敲破，即可得到透明的棒状有机玻璃可能的试验现象：得到光洁透明无气泡的有机玻璃成品，但表面有一层乳白色的小 点，处于模具顶部的边缘部分并坚硬的玻璃状，橡胶质感较强。2.1.7 注意事项1）预聚时不要一直摇动锥形瓶，而应间歇振荡，以减少氧气在单体中的溶解。2）溶解 BPO 时不能剧烈搅拌，只能轻轻晃动，防止氧气进入诱发自由基终止，导 致引发失败3）在灌模时要求成品无气泡，无损缺，透明光洁，所以强调无氧条件4）在灌模时，试管稍微倾斜，将冷却的高聚物呈细线形稳定、缓慢流入，这样做的 目的同样可以减少氧气的进入。5）也可采用其他形状的模具，如两片玻璃板等。2.2 有机玻璃的特性12.2.1 原料特性1）无色透明，透光率达 90%-92%，韧性强，比硅玻璃大 10 倍以上。2）光学性、绝缘性、加工性及耐候性佳。3）溶解于四氯化碳、苯、甲苯二氯乙烷、三氯甲烷和丙酮等有机溶剂。4）具有较高透明度和光亮度，耐热性好，并有坚韧，质硬，刚性特点，热变形温度80C，弯曲强度llOMpa。5）密度 1.141.20g/cm3,成型收缩率 0.20.8%。6）线膨胀系数 0.000050.00009/C,热变形温度 6869C（74-107C）2.2.2 有机玻璃的特性41）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。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%。2）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- 1 8倍。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 处理的有机玻璃可用作防弹玻璃，也用作军用飞机上的座舱盖。3）重量轻。有机玻璃的密度为1.18g/cm³，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%。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。2.3 工艺特性 聚甲基丙烯酸甲酯含有极性侧甲基，具有较明显的吸湿性，吸水率一般在0.3%-0.4%，成型前必须干燥，干燥条件是80C-85C下干燥4-5h。聚甲基丙烯酸甲酯在成型加工的温度范围内具有效明显的非牛顿流体特性，熔融粘 度随剪切速率增大会明显下降，熔体粘度对温度的变化也很敏感。因此，对于聚甲基丙 烯酸甲酯的成型加工，提高成型压力和温度都可明显降低熔体粘度，取得较好的流动性。聚甲基丙烯酸甲酯开始流动的温度约160C,开始分解的温度高于270C，具有较宽 的加工温度区间。聚甲基丙烯酸甲酯熔体粘度较高，冷却速率又较快，制品容易产生内应力，因此成 型时对工艺条件控制要求严格，制品成型后也需要进行后处理。聚甲基丙烯酸甲酯是无定形聚合物，收缩率及其变化范围都较小，一般约在 0.5%-0.8%，有利于成型出尺寸精度较高的塑件。聚甲基丙烯酸甲酯切削性能甚好，其型材可很容易地机加工为各种要求的尺寸。2.4 工艺条件干燥处理：PMMA具有吸湿性因此加工前的干燥处理是必须的。建议干燥条件为 90C、24小时。熔化温度：240270C。模具温度：3570C。注射速度：中等化学和物理特性 PMMA 具有优良的光学特性及耐气侯变化特性。白光的穿透性高 达92%。 PMMA 制品具有很低的双折射，特别适合制作影碟等。 PMMA 具有室温蠕变 特性。随着负荷加大、时间增长，可导致应力开裂现象。 PMMA 具有较好的抗冲击特 性。由于PMMA表面硬度不高、易擦毛、抗冲击性能低、成型流动性能差等缺点，PMMA 的改性相继出现。如甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯、丁二烯的共聚，PMMA与PC的共混等。 超级透明 PMMA 材料主要用于手机保护屏，该产品分为有硬化涂层，没有硬化涂层两 种其特点是透光率极好，没有杂质，静电保护膜，表面硬化厚后硬度可达5-6H以上目 前特别推荐用于硬化处理的PMMA材料，国内称为生板。2.5加工工艺聚甲基丙烯酸甲酯可以采用浇铸、注塑、挤出、热成型等工艺。这里采用的是浇铸 成型。浇铸成型包括静态浇铸、嵌铸、离心浇铸、流延浇铸、搪塑、滚塑等。2.5.1浇铸成型浇铸又称铸塑，由金属发展而来，浇铸法是将已准备好的浇铸原料（通常是单体、 初步聚合或缩聚的预聚体、或聚合物与单体溶液等）注入模具中使其固化（完成聚合或 缩聚反应），从而得到与模具型腔相似的制品。2.5.2 浇铸成型的优点1）所用设备较简单，成型时一般不需要加压设备，对模具强度的要求也较低。2）铸塑对制品尺寸的限制较少，宜生产小批量的大型制品。3）制品的内应力较低，质量良好。2.5.3 浇铸成型的缺点成型周期长，制品尺寸的精确性较差等浇铸成型示意图，如图3It空浇甥示意图I-閘用啦括煤2浇锚附环氧单羁容曲3-1（嘴表 ”建擡K空霞 餐过逑出 卜密封我7侧立式浇铸示意图1-模具制品4排气口 4-浇口 4G形夹模具或基体7-密封物图3浇铸成型模具示意图浇铸成型用于成型有机玻璃板材、棒材等型材，即用本体聚合方法成型型材。浇铸成型后的制品需要进行后处理，后处理条件是60C下保温2h, 120C下保温2h。 2.5.4浇铸成型过程浇铸法的生产过程图，如图4所示表1有机玻璃生产配方（质量份数）板厚mm纯单体偶氮异丁腈邻苯二甲酸二丁酯硬脂酸甲基丙烯酸预聚浆粘度（涂4杯），s备注1-1.51000.51010.1515-18夏季引发2-31000.580.60.1015-18剂酌减4-61000.570.60.1018-20冬季引发8-121000.02550.20.1018-24剂酌情增14-251000.020425-30加30-451000.005425-301）预聚合A 将纯度为 98.5 以上的单体、引发剂、增塑剂、脱模剂、色料等按表 1 所列配方 进行配料。B 将各组分加入附有搅拌器的不锈钢配料中搅匀C 经过滤而送至带有夹套和回流装置的预聚釜中D逐渐升温至85C后、停止加热E让反应液自动升温，保持温度90-94CF 转化率达 10 左右，用冰水冷却至 40 CG加入定量的甲基丙烯酸，搅拌至30C以下出料备用。2）混合、过滤、脱气在制备彩色板时，则在预聚浆液中加入有关颜料、染料，混合均匀后在减压下过滤 和脱气、3）灌模灌模主要是将预聚浆灌入模具，排气封闭。4）聚合将灌好的预聚浆的模子放入恒温水箱中静置l-2h，逐步升温至40-70C进行低温聚 合，保温一定时间后聚合物已基本固化，即单体转化率已达 93-95，随即升温至水 浴沸腾，或空气浴聚合时，可加热至120C，再保温一定时间，使残余单体充分聚合， 热处理后，冷却至40C以下方可脱模、修边即成有机玻璃5）热处理将平板放入空气炉或红外线加热炉，升温到 PMMA 的玻璃化转变温度以上，即105 C，在徐徐冷却，以消除内部翘曲及应力。6）切割热处理结束，进行休息变、切割、裁成一定尺寸即可成为有机玻璃成品。图4模腔浇铸法生产示意图2.6有机玻璃的制作方法2.6.1粘贴法将有机玻璃切割成一定形状后，在平面上粘贴而成。2.6.2热压法将有机玻璃薄板加热后，在模具中中热压型。这种造型法制成的工艺品具有形体丰 满，曲线流畅，立体感强的特点，有浮雕的效果。热压模可用木材、油泥塑形，然后用 铸铅、石膏材料作阴阳模，有机玻璃加热后即可压成型。2.6.3镶嵌法将不同色彩的有机玻璃块切割成抽需的几何图形，在底板上镶嵌拼接而成。这种方 法要求拼接严密，棱角争明，能收到色彩强烈，但又浑然一体的效果。2.6.4立磨法将棒形有机玻璃或厚板形有机玻璃粘接后，直接在砂轮上磨制、抛光成型。用此法 制作的工艺品与某种雕塑相似，由丰富多彩的表面形状，构成别具一格的艺术形象。 2.6.5断磨法将板形有机玻璃重叠粘贴在一起，然后直接削磨断面成型。此法制成的工艺品能得 到色泽多变，浑朴自然的效果。2.6.6 热煨法将有机玻璃加工到一定形状，将有机玻璃加热，直接用手迅速窝制、捏制成型。要 求事先对构图胸有成竹，动作敏捷，一气呵成。用此法制成的工艺品具有线条奔放，形 象简洁等优点。以上几种方法可交替使用，根据造型设计的艺术要求，定最佳方法。3 PMMA 的应用领域和发展前景63.1 应用领域国内 PMMA 板材消费趋势主要为浴缸用板、建筑用材（如楼梯扶栏、安全门、卫 生间间隔、扶顶、装饰顶等）、家用电器用材（水柜门、微波炉门等）、装潢用材（吊顶、 装饰隔门等）、广告灯箱等。PMMA 作为性能优异的透明材料，广泛应用于各种灯具、照明器材、光学玻璃、各 种仪器仪表表盘、罩壳、刻度盘、光导纤维、商品广告橱窗、广告牌、飞机座舱玻璃、 飞机和汽车的防弹玻璃、各种用途（医用、军用、建材用）玻璃等领域。近年来，随着 PMMA改性与复合材料技术进展，PMMA在医用高分子材料，光学显示材料和塑料光 纤灯等方面的应用得到拓展。特别是液晶显示器（LCD）市场的迅速增长，光学级PMMA 模塑料发展潜力巨大，应用前景广阔。由于 PMMA 是光学特性和耐候性都非常优异的一种聚合物，因此它的应用多半集 中于需要视觉美观的外在装饰品。除了我们常见的后车灯、灯罩、镜片、屋顶、广告招 牌、板材等用途外，在20世纪80年代出现的LED也为PMMA在光学方面的应用奠定 了良好的开端。 PMMA 光学级模塑料因透明性、光学特性好，具有质轻、耐冲击和容 易成型加工等性能的有点，因而可替代无机玻璃。在光学领域获得广泛应用，是镜片、 光盘、光纤、液晶显示器导光板、移动电话视窗等不可缺少的材料。特别是近几年液晶 显示器（LED）的市场增长十分迅速，光学级PMMA模塑料使用量有了大幅度的增长。 下面简述了 PMMA在各行业领域的一些用途在建筑业方面，主要应用于建筑采光提、透明屋顶、顶棚、电话亭、楼梯和房间墙 壁护板等；在交通行业可用于火车、巴士及其其他交通工具的门窗、车灯，飞机、船的窗户及挡风板等。在医疗行业可制作婴儿保温箱、消毒柜以及各种手术医疗器械，另外还可做人工晶 体、隐形眼镜等医学功能材料。还可以用有机玻璃制造人工角膜。在 IT 行业可制作 LCD 现实版、光盘、光导纤维等 在广告灯箱制作方面，与其他材料相比具有无法比拟的优点 在光学方面可以迎来制作各种光学镜片，如照相机、眼睛、放大镜、潜水望远镜、 各种透视镜以及激光扫描控制的录像带等。在生活方面用有机玻璃制造的日用品琳琅满目，如用珠光有机玻璃制成的纽扣，各 种玩具、灯具也都因为有了彩色有机玻璃的装饰作用，而显得格外的美观。有机玻璃可 制作浴缸、洗脸盆、化妆台等产品。3.2 发展前景目前，美国和日本已在法律中作出强制性规定，中小学及幼儿园建筑用玻璃必须采 用有机玻璃。随着我国法律法规的不断完善，预计在不久的将来，我国法律也会规定中 小学及幼儿园建筑玻璃也必须采用有机玻璃。同时，全国各地加快了城市建设步伐，街 头标志、广告灯箱和电话亭等大量出现，其中所用材料中有相当一部分是有机玻璃。在卫生洁具方面，由于有机玻璃浴缸具有外观豪华，有深度感，容易清洗，强度 高，质量轻及使用舒适等特点，近年来得到了广泛的使用，目前国内年产有机玻璃浴缸 约150万只，年消耗PMMA挤出板或浇注板5000吨以上。随着我国建筑法规的日益完善，PMMA必将在更多的应用领域表现出较强的竞争 力。另外，特种有机玻璃，如光学有机玻璃、防射线有机玻璃及光盘级有机玻璃等在 我国建筑业应用中尚属空白，有较大的发展余地。其他一些新的应用领域也在不断地开 发。因此，PMMA在我国的发展潜力巨大。4 有机玻璃与普通玻璃的区别 有机玻璃与普通玻璃看来像是一家人，事实上它们是完全不相同的两家。普通玻璃 的“父亲”是硅酸盐，但有机玻璃的“父母”却是偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯、 硬脂酸、甲基丙烯酸。有机玻璃的真名字叫做聚甲基丙烯酸甲酯。它是人工合成的一种高分子聚合物，因 此人们笼统地把它叫做有机玻璃。有机玻璃性格一般比普通玻璃倔强得多。它的密度尽管比普通玻璃小一半，但不像 玻璃那样容易破碎。它的透明度十分好，晶莹剔透，并且具有很好的热塑性，把它加热， 就能任意把它塑成玻璃棒、玻璃管或玻璃板，正由于它有惹人喜爱的外貌以及性格，所 以它的用途很广。喷气式飞机在云端高速飞行时，经常会遇到剧烈的振动以及温度的突变和气流的压 力等特别情况，这对飞机座舱的窗玻璃就是严峻的考验。谁可以经受这种考验呢?有机 玻璃。假如是战斗机，在追击敌人时，有机玻璃被子弹打中，它也不会整块破裂，而只 穿一小孔，这样就不会再发生类似玻璃碎片伤人的事故。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。因此，医生在手术室动手术的 时候，就不用担心看不清楚了。有机玻璃既轻巧，又坚韧，化学性又相当稳定，受热而且有可塑性，因此它的用途 十分广泛。假如在有机玻璃的原料中适当加一些染料，就能根据人们的需要制成红的、绿的以 及紫的五光十色的彩色有机玻璃。参考文献1 jackl988228.有机玻璃.网址：2 谢胜英塑料材料M.聚甲基丙烯酸甲酯，2010, 1 (1)： 33 gousiqi47.PMMA 制备实验网址：4 zz2.PMMA 83%AF%E9%85%B8%E7%94%B2%E9%85%AFhu499019771 .高分子成型工艺学课件一浇铸成型网址： 有机玻璃的应用及市场前景.中国建材资讯J.2007第3期致谢首先，感谢学校给我们提供的这样一个自我发挥的机会，还有提供给我 们查阅资料的宽敞明亮的阅览室、以及很多相关资料。最后感谢指导老师 不厌其烦的指导、引导，从始至终给予的生活学习工作方面的帮助。作者：王连会 日期：2013.10.30