甲基丙烯酸甲酯本体聚合
一、实验目的
1.了解自由基本体聚合的特点和实施方法。

2.熟悉有机玻璃柱的制备方法，了解其工艺过程。

二、 实验原理
甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰引发剂存在下进行如下聚合反应：
CH 2C CH 3
COOCH 3n CH 2C
CH 3COOCH 3n (
)
本体聚合是指单体仅在少量的引发剂存在下进行的聚合反应，或者直接在热、光和辐照作用下进行的聚合反应。

本体聚合具有产品纯度高和无需后处理等优点，可直接聚合成各种规格的型材。

但是，由于聚合后期体系粘度大，聚合热难以散去，反应控制困难，导致产品发黄，出现气泡，从而影响产品的质量。

本体聚合进行到一定程度，体系粘度大大增加，大分子链的移动困难，而单体分子的扩散受到的影响不大，链引发和链增长反应照常进行，而增长链自由基的终止受到限制，结果使得聚合反应速度增加，聚合物分子量变大，出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，会使局部反应“雪崩”式地加速进行而失去控制，出现爆聚现象。

因此，自由基本体聚合中，控制聚合速率使聚合反应平稳进行是获取无瑕疵型材的关键。

聚甲基丙烯酸甲酯为无定形聚合物，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，可以使用甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯等单体共聚来改善耐磨性。

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小于聚合物的密度，在聚合过程中出现较为明显的体积收缩。

为了避免体积收缩和有利于散热，工业上往往采用二步法制备有机玻璃。

在过氧化苯甲酰引发下，甲基丙烯酸甲酯聚合初期平稳反应，当转化率超过20%之后，聚合体系粘度增加，聚合速率显著增加。

此时应该停止第一阶反应，将聚合浆液转移到模具中，低温反应较长时间。

当转化率达到90%以上后，聚合物也已成形，可以升温使单体完全聚合。

引发剂的使用量应视制备的制品厚度而定。

三、实验仪器、试剂
甲基丙烯酸甲酯过氧化苯甲酰试管恒温水浴温度计试管夹
四、实验步骤
1. 取试管一支，用洗液、自来水、蒸馏水依次洗涤干净，烘干备用。

2. 准确称取0.005g过氧化苯甲酰，量取5ml甲基丙烯酸甲酯，放入试管，混合均匀，使过氧化苯甲酰完全溶解。

为防止水汽进入试管，用纸将口封好。

3. 将试管置于80-90℃恒温水浴槽加热（记下放入时间），每隔一定时间观测聚合现象，分别记录聚合管中甲基丙烯酸甲酯变稠的时间，以及聚合至不流动的时间，此时停止加热。

在加热时要控制好温度，保持聚合反应平稳进行，否则会出现爆聚现象
4. 置于40℃水浴中继续进行反应，约需24小时，而后升温，分别在60℃、80℃、100℃保温一小时。

取出，得到透明无色的固体有机玻璃。

五、实验结果和数据记录
实验结果：得到透明无色的固体有机玻璃柱。

六、讨论
甲基丙烯酸甲酯的本体聚合为何要分为几个阶段进行。