结构推理
有机玻璃板的工业生产一般分三个阶段。首先在90~95℃预聚至转化率为10/%~20/%,然后降温灌入无机玻璃平板模中,在40~50℃下缓慢聚合使转化率达90/%,最后再逐步升温至100~120℃进行高温后处理。试解释采取上述步骤的原因以各步骤操作要点。
【正确答案】甲基丙烯酸甲酯的间歇本体法是生产板管棒等其他型材的主要方法,在制备过程中,有散热困难、体积收缩产生气泡诸多问题,因此要分为预聚合、聚合和高温后处理三步进行。
预聚是将MMA、引发剂BPO或AIBN,以及适量增塑剂、脱模剂放在普通搅拌釜内于90~95℃下聚合至10/%~20/%转化率,成为黏稠的液体(黏度可达1Pa·s)。然后用冰水冷却,使聚合反应暂时停止,备用。预聚阶段体系黏度不高,凝胶效应并不严重,可在普通搅拌釜中在较高的温度下进行,传热并无困难。预聚至功10/%~20/%以后,体积已部分收缩,聚合热已部分排出,有利于以后的聚合。此外,黏滞的预聚物不易漏模。为了缩短预聚时间,可在单体中溶有少量有机玻璃碎片,增加体系黏度,使自动加速现象提早到来。
聚合阶段系将黏稠的预聚物灌入无机玻璃平板模中,移入空气浴或水浴中,慢慢升温至40~50℃聚合。在该温度下聚合数天,5cm板甚至长达一周,使转化率达90/%左右。低温缓慢聚合的目的在于与散热速度相适应。如聚合过快,来不及散热,造成热点,将影响分子量分布和产品强度。另一方面,聚合温度过高,易产生气泡,因为MMA沸点为100.5℃。为了适应体系收缩,平板玻璃模间嵌以橡皮条夹紧,便于伸缩。
转化率达90/%以后,进一步升温至PMMA玻璃化温度以上(如100~120℃),进行高温热处理,使残余单体充分聚合。
高温聚合后,经冷却、脱模、修边,即成有机玻璃板成品。这样由本体浇铸聚合法制成的有机玻璃,分子量可达106,而注塑用的悬浮法PMMA分子量一般约5×106~10×106。
【答案解析】