聚甲基丙烯酸甲酯铸板聚合实验的改进

张艳红　孙立国　赵冬梅

摘要：聚甲基丙烯酸甲酯铸板聚合实验将已经成熟的共聚改性的方法引入到教学实践中，研究了向共聚改性得到的预聚物中加入颜料。本文将聚甲基丙烯酸甲酯共聚改性引进实验教学，填补了共聚改性实验空白。

关键词：聚甲基丙烯酸甲酯；铸板聚合实验；改进

中图分类号：G645 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0240-02

大多数高校为高分子材料与工程及其相关专业并未涉及到聚甲基丙烯酸甲酯的共聚改性。本研究对经典的甲基丙烯酸甲酯的铸板聚合实验进行了改进，既包括聚甲基丙烯酸甲酯的共聚过程，又包含共聚物性能测试和表征。

一、实验原理

甲基丙烯酸甲酯单体、甲基丙烯酸甲酯和共聚单体在引发剂的作用下进行自由集聚合，由于本体聚合本身存在散热困难，和易爆聚的特点，在实验过程中应先将甲基丙烯酸甲酯单体、甲基丙烯酸甲酯单体和共聚单体进行预聚合，得到预聚物，然后将得到的预聚物灌模，控制温度充分聚合得到共聚物。

二、试剂与仪器

药品：甲基丙烯酸甲酯（分析纯）、丙烯腈（分析纯）、苯乙烯（分析纯）、颜料（红—立索尔宝红，黄—联苯胺黄）、过氧化苯甲酰。

仪器：250mL锥形瓶、玻璃板、硅橡胶管、250mL烧杯、水浴锅、接触角测量仪。

三、实验过程

1.聚甲基丙烯酸甲酯的制备。首先量取60mL的甲基丙烯酸甲酯单体并称量0.05g过氧化苯甲酰，放入锥形瓶中，使用保鲜膜来密封锥形瓶。放在水浴锅中加热到80℃，恒温一段时间，当溶液和甘油粘度相近时，取出锥形瓶冷却至室温，然后将溶液灌入铸板模具中放入到烘箱中50℃聚合24小时，再加热到100℃聚合1小时，取出铸板冷却并取出有机玻璃板。

2.甲基丙烯酸甲酯与共聚单体的共聚改性。首先分别量取体积为40mL、45mL、48mL、50mL的甲基丙烯酸甲酯单体，并量取与之相对应的体积为20mL、15mL、12mL、10mL的丙烯腈加入到锥形瓶中，使之构成甲基丙烯酸甲酯同丙烯腈单体的体积比为2∶1、3∶1、4∶1、5∶1的体系。称取0.05g过氧化苯甲酰分别放入各锥形瓶中，最后用保鲜膜封密封形瓶，放在水浴锅中加热到80℃，持续一段时间，当溶液和甘油粘度相近时，取出锥形瓶冷却至室温，然后将溶液灌入铸板模具中放入到烘箱中50℃聚合24小时，然后再加热到100℃聚合1小时，取出铸板冷却并取出有机玻璃板。重复上述实验操作将甲基丙烯酸甲酯同苯乙烯单体的体积比为2∶1、3∶1、4∶1、5∶1共聚。

3.彩色有机玻璃板的制备。量取两份体积为60mL甲基丙烯酸甲酯，放入锥形瓶中构成纯的聚甲基丙烯酸甲酯体系。量取两份体积总量为60mL甲基丙烯酸甲酯同丙烯腈的单体，其中甲基丙烯酸甲酯同丙烯腈的比例为2∶1。同样，量取两份甲基丙烯酸甲酯同苯乙烯的单体体积总量为60mL，其中甲基丙烯酸甲酯同苯乙烯的比例分别为2∶1。称量引发剂过氧化苯甲酰0.05g六份，分别放入各锥形瓶中，最后称量重量为0.06g的红-立索尔宝红和黄-联苯胺黄各三份。先将各组分的单体和引发剂加入到锥形瓶中，用保鲜膜密封锥形瓶放在水浴锅中加热到80℃，持续加热一段时间，当溶液粘度和甘油粘度相近时，加入各组分相对应的颜料待锥形瓶冷却至室温，然后灌入铸板模具中放入到烘箱中50℃聚合24小时，然后再在100℃下聚合1小时，取出铸板冷却并取出有机玻璃板。图1（见下页）为加入黄-联苯胺黄的聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃板。

四、结果讨论

（一）接触角测量结果分析

从实验结果表1和表2可以得出甲基丙烯酸甲酯与丙烯腈共聚物的接触角比与苯乙烯共聚物的大，分析其原因，MMA具有疏水性但是分子中的酯基同时也具有一定的亲水性，所以接触角也不会太大，当MMA同AN共聚时大分子中引入了极性基团腈基，所以大分子的极性和亲水性均增强，从而接触角变小。当MMA同St共聚时大分子中引入了苯环，苯环的极性比较弱，从而使大分子的极性减弱，接触角变大。

（二）彩色有机玻璃板数码照片分析

从图2中可以看出红-立索尔宝红在聚甲基丙烯酸甲酯（A）、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈的共聚物（B）和甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物（C）中的分布情况，红-立索尔宝红在甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯的共聚物中分散性更好些。

从图3可看出黄-联苯胺黄在纯的聚甲基丙烯酸甲酯（A）、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈的共聚物（B）和甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物（C）中的分布情况，黄-联苯胺黄在纯的聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物中的着色性要比甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈的共聚物的着色性要好，在纯的聚甲基丙烯酸甲酯中的分散性更均匀。

五、实验改进的意义及可行性

聚甲基丙烯酸甲酯共聚改性实验，通过制备有色玻璃板，增加了实验的趣味性，同时该实验作为自主性试验给了学生发挥的空间。实验过程增加了与不同单体的共聚改性和加入颜料，增加关于共聚物表面浸润性的测试，能够达到探讨共聚单体对共聚物性能的影响，而且测试水滴在表面的接触角，通过接触角对比较直观，避免了枯燥的数据处理，节约了时间。

六、结语

本实验时间上设置合理，可操作性强，让学生提升了实验操作技能，补充了大多数高校有关甲基丙烯酸甲酯共聚改性实验的空白。

参考文献：

[1]台会文，潘明旺，张留成.甲基丙烯酸氨基甲酸酯共聚物透明材料的研究[J].高分子材料科学与工程，1995，11（2）：141-143.endprint