实验04 甲基丙烯酸甲酯本体聚合
制有机玻璃板
一．实验目的
二．实验原理
三．主要仪器和试剂
四．实验步骤
五．问题与讨论
一．实验目的
1.了解自由基本体聚合的特点和实验方法。

2.掌握和了解有机玻璃的制造和操作技术的
特点，并测定制品的透光率。

二．实验原理
本体聚合是指单体在少量引发剂下或者直接在热、光和辐射作用下进行的聚合反应，因
此本体聚合具有产品纯度高、无需后处理，尤
其是可以制得透明样品，其缺点是散热困难，
易发生凝胶效应，工业上常采用分段聚合的方
式。

有机玻璃板就是甲基丙烯酸甲酯通过本体聚合方法制成。

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优良的光学性能、密度小、机械性能、耐候性
好。

在航空、光学仪器，电器工业、日用品方
面有着广泛用途。

二．实验原理
MMA是含不饱和双键、结构不对称的分子，易发生聚合反应，其聚合热为56.5kJ/mol。

MMA在本体聚合中的突出特点是有"凝胶效应
"，由于本体聚合没有稀释剂存在，聚合热的排
散比较困难，"凝胶效应"放出大量反应热，使
产品含有气泡影响其光学性能。

因此在生产中
要通过严格控制聚合温度来控制聚合反应速
率，以保证有机玻璃产品的质量。

二．实验原理
甲基丙烯酸甲酯本体聚合制备有机玻璃常常采用分段聚合方式，先在聚合釜内进行预聚合，后将聚合物浇注到制品型模内，再开始缓慢后聚合成型。

预聚合有几个好处，一是缩短聚合反应的诱导期并使"凝胶效应"提前到来，以便在灌模前移出较多的聚合热，以利于保证产品质量；二是可以减少聚合时的体积收缩，因MMA由单体变成聚合体体积要缩小20％-22％，通过预聚合可使收缩率小于12%，另外浆液粘度大，可减少灌模的渗透损失。

三．主要仪器和试剂
1.实验仪器
三角烧杯x1、三口烧瓶x1、
搅拌装置x1、球形冷凝管x1、
71型或72型分光光度计，内卡尺游标，
硅玻璃片x3
2.实验试剂
甲基丙烯酸甲酯MMA30g、
过氧化二苯甲酰(BPO) 0.03g
四．实验步骤
1.有机玻璃板的制备
一般分为下列几个主要步骤：
①制模；
②预聚合(制浆)；
③灌浆；
④后聚合；
⑤脱模。

四．实验步骤
2.有机玻璃透光率测定
利用分光光度计可测定所制产品的透明度。

①试样制备；
②71型或72型的测定方法。

四．问题与讨论
1.本体聚合的主要优缺点是什么？如何克服
本体聚合中的"凝胶效应"？
2.本实验的关键是预聚合，如果预聚合反应
进行的不够会出现什么问题？
3.为什么制备有机玻璃板引发剂一般使用
BPO而不用AIBN？
凝胶效应
即在聚合过程中，当转化率达10%-20%时，聚合速率突然加快。

物料的粘度骤然上
升，以致发生局部过热现象。

其原因是由于随着聚合反应的进行，物料的粘度增大，活性增长链移动困难，致使其相互碰撞而产生的链终止反应速率常数下降；相反，单体分子扩散作用不受影响，因此活性链与单体分子结合进行链增长的速率不变，总的结果是聚合总速率增加，以致发生爆发性聚合。