有机玻璃的制备以及DSC测试.doc

化学化工学院材料化学专业实验报告实验名称：有机玻璃的制备以及DSC测试年级： 级材料化学 日期： 9月27日 姓名： 学号： 2 同组人： 一 、预习部分1. 甲基丙烯酸甲酯的简介甲基丙烯酸甲酯，无色液体，易挥发，易燃熔点为-48℃，沸点100-101℃，24℃（4.3kPa），相对密度0.9440（20/4℃），折射率1.4142，闪点（开杯）10℃，蒸气压（25.5℃）5.33kPa溶于乙醇、乙醚、丙酮等多种有机溶剂，微溶于乙二醇和水在光、热、电离辐射和催化剂存在下易聚合1.1对环境的影响 1.11健康危害 　　侵入途径：吸入、食入 　　健康危害：人对本品气味感觉阈浓度为85mg/m3 ，刺激作用阈浓度(暴露1分钟)为285mg/m3中毒体现为乏力、恶心、反复呕吐、头痛、头晕、胸闷、伴有短暂的意识消失、中性白细胞增多症慢性中毒：神经系统受损的综合症状占重要地位，个别可发生中毒性脑病可引起轻度皮炎和结膜炎接触时间长可致麻醉作用 　1.12.毒理学资料及环境行为 　　毒性：为麻醉剂，麻醉浓度和致死浓度几乎相似，有弱的刺激作用。

　　急性毒性：LD507872mg/kg(大鼠经口)；LC503750ppm(大鼠吸入)；人吸入725ppm，最小致死浓度；人吸入62ppm×20～90分钟，粘膜刺激；人吸入12.5～25ppm×20～90分钟，头晕，恶心，意识障碍 　　亚急性和慢性毒性：狗吸入46800ppm×1.5小时/日×8日，绝对致死浓度，肝、肾有损害 　　致突变性：微粒体致突变：鼠伤寒沙门氏菌34mmol/L 　　生殖毒性：大鼠吸入最低中毒浓度(TCL0)：109g/kg(孕6～15天用药)，致胚胎毒性，对肌肉骨骼系统有影响 　　危险特性：遇明火、高热或与氧化剂接触，有引起燃烧爆炸的危险若遇高热，也许发生聚合反映，浮现大量放热现象，引起容器破裂和爆炸事故其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相称远的地方，遇明火会引着回燃 燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳1.2重要用途甲基丙烯酸甲酯是有机玻璃单体，用于制造有机玻璃、涂料、润滑油添加剂、塑料、涂料、粘合剂、纸张上光剂、印染助剂和绝缘灌注材料等1.3应急解决处置措施1.31泄漏应急解决切断火源戴自给式呼吸器，穿一般消防防护服在保证安全状况下堵漏喷水雾可减少蒸发用砂土、蛭石或其他惰性材料吸取，然后运至空旷的地方掩埋、蒸发、或焚烧。

或用不燃性分散剂制成的乳液刷洗，经稀释的洗液放入废水系统如大量泄漏，运用围堤收容，然后收集、转移、回收或无害解决后废弃 1.32.防护措施　　呼吸系统防护：空气中浓度较高时，建议佩戴防毒面具 　　眼睛防护：戴化学安全防护眼镜 　　防护服：穿防静电工作服 　　手防护：必要时戴防护手套 其他：工作现场严禁吸烟工作后，淋浴更衣注意个人清洁卫生 1.33.急救措施　　皮肤接触：脱去污染的衣着，用肥皂水及清水彻底冲洗 　　眼睛接触：立即翻开上下眼睑，用流动清水冲洗15分钟 　　吸入：脱离现场至空气新鲜处呼吸困难时给输氧呼吸停止时，立即进行人工呼吸 　　食入：误服者给饮足量温水，催吐，就医 灭火措施：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉、砂土1.4应用范畴它是生产透明塑料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的单体同步也可用作制造丙烯酯溶剂型和乳液型压敏胶的硬单体，也可用作第二代丙烯酯胶水的重要原料，还可用作于氯丁橡胶、天然橡胶、SBS接枝的单体，制造接枝胶水，或用以配制粘接有机玻璃的聚合型胶水2. 本体聚合2.1本体聚合简介本体聚合（bulk polymerization；mass polymerization ）是单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其他分散剂的条件下，由引起剂或光、热、辐射作用下其自身进行聚合引起的聚合反映。

有时也可加少量着色剂、增塑剂、分子量调节剂等液态、气态、固态单体都可以进行本体聚合单体(或原料低分子物)在不加溶剂以及其他分散剂的条件下，由引起剂或光、热作用下其自身进行聚合引起的聚合反映英文名称bulk polymerization；mass polymerization ，是制造聚合物的重要措施之一2.2聚合措施分均相聚合与非均相聚合两类如生成的聚合物能溶于各自的单体中，为均相聚合，因制得的是块状聚合物，又称块状聚合，如苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等；如生成的聚合物不溶于它们的单体，在聚合过程中不断析出，为非均相聚合，又叫沉淀聚合，如乙烯、氯乙烯等本体聚合的引起剂为油溶性引起剂，油溶性引起剂重要有偶氮引起剂和过氧类引起剂，偶氮类引起剂有偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异戊腈、偶氮二环己基甲腈、偶氮二异丁酸二甲酯引起剂等相对于过氧类引起剂，偶氮引起剂反映更加稳定2.3特点特点：产品纯净，电性能好，可直接进行浇铸成型；生产设备运用率高，操作简朴，不需要复杂的分离、提纯操作 　　长处：生产工艺简朴，流程短，使用生产设备少，投资较少；反映器有效反映容积大，生产能力大，易于持续化，生产成本低． 　　缺陷：热效应相对较大，自动加速效应导致产品有气泡，变色，严重时则温度失控，引起爆聚，使产品达标难度加大．由于体系粘度随聚合不断增长，混合和传热困难；在自由基聚合状况下，有时还会浮现聚合速率自动加速现象，如果控制不当，将引起爆聚；产物分子量分布宽，未反映的单体难以除尽，制品机械性能变差等。

　　解决缺陷的措施： 　　1．为了改善产品性能或成型加工的需要而加入有特定功能的添加剂，像增塑剂，抗氧剂，内润滑剂，紫外线吸取剂及颜料等； 　　2．为了调节反映速率，合适减少反映温度而加入一定量的专用引起剂；为了减少体系黏度改善流动性，加入少量内润滑剂或溶剂； 　　3．采用较低的反映温度，较低的引起剂浓度进行聚合，使放热缓和； 　　4．在反映进行到一定转化率而此时反映黏度还不算太高时，就分离出聚合物； 　　5．分段聚合，将聚合过程分为几种阶段，控制转化率，自动加速效应，使反映热提成几种阶段放出； 　　6．改善反映器内的流体输送措施，完善搅拌器和传热系统，以利于聚合设备的传热，研究开发专用特型设备等； 　　7．采用气相本体聚合措施，研制出专用高效催化剂，大大减低了操作压力，并且解决了有关的工程设备问题，使得这一技术得到广泛使用； 8．采用"冷凝法"进料及"超冷凝法"进料，运用液化了的原料在较低温度下进入反映器，直接同反映器内的热物料换热．2.4应用应用于制造透明性好的材料，以及介电性好的电器； 由于混合和传热困难，工业上自由基本体聚合不及悬浮聚合、乳液聚合应用广泛，离子聚合由于多数催化剂易被水破坏，故常采用本体聚合和溶液聚合。

3.DSC的测定：一种热分析法在程序控制温度下，测量输入到试样和参比物的功率差（如以热的形式）与温度的关系差示扫描量热仪记录到的曲线称DSC曲线，它以样品吸热或放热的速率，即热流率dH/dt（单位毫焦/秒）为纵坐标，以温度T或时间t为横坐标，可以测定多种热力学和动力学参数，例如比热容、反映热、转变热、相图、反映速率、结晶速率、高聚物结晶度、样品纯度等该法使用温度范畴宽（-175~725℃）、辨别率高、试样用量少合用于无机物、有机化合物及药物分析DSC和DTA仪器装置相似，所不同的是在试样和参比物容器下装有两组补偿加热丝，当试样在加热过程中由于热效应与参比物之间浮现温差ΔT时，通过差热放大电路和差动热量补偿放大器，使流入补偿电热丝的电流发生变化，当试样吸热时，补偿放大器使试样一边的电流立即增大；反之，当试样放热时则使参比物一边的电流增大，直到两边热量平衡，温差ΔT消失为止换句话说，试样在热反映时发生的热量变化，由于及时输入电功率而得到补偿，因此实际记录的是试样和参比物下面两只电热补偿的热功率之差随时间t的变化关系如果升温速率恒定，记录的也就是热功率之差随温度T的变化关系其工作原理的示意图如下：有关的升温速率和样品的测定量对实验的成果均有影响。

如下图所示：，二、实验部分1. 实验目的：1.1理解自由基本体聚合的特点和实行措施1.2熟悉有机玻璃板的制备措施，理解其工艺过程2． 实验原理本体聚合是指单体仅在少量引起剂存在下进行的聚合反映，或者直接在热，光和辐射作用下进行的聚合反映本体聚合具有产品纯度高和无需后解决等长处，可直接聚合成多种规格的型材但是，由于体系粘度大，聚合热难以散去，反映控制困难，导致产品发黄，浮现气泡，从而影响产品的质量本体聚合进行到一定限度，体系粘度大大增长，大分子链的移动困难，而单体分子的扩散受到的影响不大链引起和链增长反映照常进行，而增长链自由基的终结受到限制，成果使得聚合反映的速度增长，聚合物分子量变大，浮现所谓的自动加速效应更高的聚合速率导致更多的热量生成，如果聚合热不能及时散去，会使局部反映雪崩式地加速进行而失去控制，因此，自由基本体聚合中控制聚合速率使聚合反映平稳进行是获取无瑕疵型材的核心聚甲基丙烯酸甲酯为无定型聚合物，具有高度的透明性，因此称为有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯具有较好的乃冲击强度与良好的低温性能，是航空工业和光学仪器制造业的重要材料有机玻璃表面光滑，在一定的曲率内光线可在其内部传导而不逸出，因此在光导纤维领域得到应用。

但是，聚甲基丙烯酸甲酯耐候性差，表面易磨损可以使甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯等单体共聚来改善耐候性有机玻璃是通过甲基丙烯酸甲酯的本体聚合制备的甲基丙烯酸甲酯的密度不不小于聚合物的密度，在聚合过程中浮现较为明显的体积收缩为了避免体积收缩和有助于散热，工业上往往采用二步法制备有机玻璃在过氧化苯甲酰引起下，甲基丙烯酸甲酯聚合初期平稳反映，当转化率超过20％后来，聚合体系粘度增长，聚合速率明显增长，此时应当停止第一阶段反映，将聚合浆液转移到模具中，低温反映较长时间当转化率达到90％以上后，聚合物业已成型，可以升温使单体完全聚合引起剂的用量应视制备的制品的厚度而定，用偶氮二异丁腈（AIBN）引起时其用量为厚度（mm）1－1.52－34－68－1214－2530－45AIBN(%)0.060.060.060.0250.0200.0053. 化学试剂和仪器化学试剂：过氧化苯甲酰 甲基丙烯酸甲酯 过氧化二碳酸环辛酯 硅油 仪器设备：三颈瓶，冷凝管，氮气钢瓶，电磁搅拌器，玻璃板4. 实验环节 4.1 预聚物的制备精确称取50mg的过氧化苯甲酰，50g甲基丙烯酸甲酯，混合均匀，加入到配有冷凝管和通氮管的三颈瓶中，通氮，加热并开动电磁搅拌，升温至75℃，反映约30min，体系达到一定粘度（相称于甘油粘度的两倍，转化率为7％—17％），停止加热，冷却至50℃，补加10mg的过氧化二碳酸环辛酯。

4.2 制模取两块玻璃板洗净，烘干，在玻璃板的一面涂上一层硅油做为脱膜剂玻璃板外沿垫上合适厚度的垫片（涂硅油面朝内）,并在四周糊上厚牛皮纸，并预留一注料口在烘箱中烘干后，取出垫片 4.3 成型将上述预混物浆液通过注料口缓缓注入膜腔内，注意排净气泡待膜腔灌满后用牛皮纸密封将模子的注料口朝上垂直放入烘箱内，于40℃继续聚合20h，体系固化失去流动性再升温至100℃保温1h打开烘箱，自然冷却至室温除去牛皮纸，小心撬开玻璃板，取出制品，洗净，吹干三．成果分析DSC曲线： 从图中可以得出：所制得的有机玻璃的玻璃化转变温度Tg=132℃，其。